一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字成型滤波处理方法，特别涉及一种连续可变速率的数字成型滤波 处理方法。
【背景技术】
[0002] 在现代无线通信系统中，为了有效利用信道，在信号传输出去之前，都要对信号进 行频谱压缩，使其在消除码间干扰达到最佳检测的前提下提高频带利用率。对基带数据进 行脉冲成型滤波是提高频谱利用率的有效方法。随着无线通信系统的不断发展，往往要求 传输信号速率可变甚至连续可变，如卫星通信系统通常会根据应用带宽需求改变传输速 率。
[0003] 在现有数字成型滤波器设计中，由于成型滤波器的输出采样率需要与数据速率保 持倍数关系（4倍或8倍），需要对成型滤波后的信号进行插值滤波，将信号采样率变到系 统工作时钟。为了适应数据速率可变的要求，一种方法是根据传输数据的速率，采用重新配 置时钟芯片来改变DA工作时钟，这种方法受硬件平台限制；另外一种方法是针对特定几个 速率采用多级滤波器进行整倍数插值滤波，这种方法滤波器级数多、结构复杂、耗费资源巨 大，并且数据速率不能连续可变。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种连续可变速率的数字成型滤 波处理方法，该方法分别采用固定系数的成型滤波器和可变系数的插值滤波器进行成型滤 波和插值滤波处理，可以实现不同速率信号的成型滤波和插值滤波，可应用于数据速率连 续可变的数字调制器，该滤波处理方法实现简单、耗费硬件资源少、实用性强。
[0005] 本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0006] 一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法包括以下步骤：
[0007] (1)、根据输入信号码率Rb和系统工作频率fs，由数字NCO产生1倍数据时钟信 号A1和N倍数据时钟信号AN，其中，所述数据时钟信号A1的频率为Rs = Rb，所述数据时 钟AN的频率为Rs_N = N*Rb，N为正整数；
[0008] (2)、按照所述数据时钟信号A1对输入信号进行接收，得到接收信号；
[0009] (3)、利用数据时钟信号AN对步骤（2)得到的接收信号进行N倍补零插值，得到插 值后信号x (n)，其中，所述插值后信号x (n)的码率为Rs_N ;
[0010] (4)、采用数字成型滤波器对步骤（3)得到的信号x(n)进行滤波处理；
[0011] (5)、对成型滤波后的信号x(n)进行变采样率的插值滤波处理，得到采样率为fs 的信号y(n)。
[0012] 上述的连续可变速率的数字成型滤波处理方法，在步骤（5)中，对成型滤波后的 信号x (n)进行变采样率的插值滤波处理，得到采样率为fs的信号y (n)，具体实现过程如 下：
[0013] (5a)、根据信号X (n)的带宽Bw和设定的信号的分辨率参数K，生成K组滤波器系 数，并将所述K组滤波器系数保存在FIR滤波器抽头系数表内；其中，所述信号的分辨率参 数K = 2、L为正整数；
[0014] (5b)、提取所述N倍数据时钟信号AN的时钟相位，所述时钟相位等于数据时钟信 号AN对应的数字NCO累加值的高L位截取值，即所述时钟相位Phase的取值范围为0? K-1 ;其中，所述NCO的位宽为M且M彡L ;
[0015] (5c)、按照所述时钟相位Phase的取值，在步骤（5a)产生的FIR滤波器抽头系数 表中提取一组FIR滤波器的抽头系数，其中，如果所述时钟相位Phase = k-1，则在所述FIR 滤波器抽头系数表中提取得到第k组低通FIR滤波器系数hk' (n)，其中，k= 1，2,…，K， n = 1，2,…，Q，Q为所述FIR滤波器的抽头个数；
[0016] (5d)、将步骤（5c)提取得到的FIR滤波器系数应用于FIR滤波器中，对信号x(n) 进行内插滤波处理，得到内插滤波后信号y(n)，所述内插滤波后信号y(n)的采样率为fs。
[0017] 上述的连续可变速率的数字成型滤波处理方法，在步骤（5a)中，根据信号x(n)的 带宽Bw和设定的信号的分辨率参数K，生成K组滤波器系数，并将所述K组滤波器系数保存 在FIR滤波器抽头系数表内；具体实现过程如下：
[0018] (5aa)、根据信号带宽Bw，生成一组满足所述信号带宽内滤波要求的FIR滤波器的 抽头系数h (n)，其中，n = 1，2,…，Q，Q为所述FIR滤波器的抽头个数；
[0019] (5ab)、根据设定的信号的分辨率参数K，得到K个比例函数，其中，第k个所述比例 函数为
【主权项】
1. 一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 、根据输入信号码率Rb和系统工作频率fs，由数字NCO产生1倍数据时钟信号Al 和N倍数据时钟信号AN，其中，所述数据时钟信号Al的频率为Rs = Rb，所述数据时钟AN 的频率为Rs_N = N*Rb，N为正整数； (2) 、按照所述数据时钟信号Al对输入信号进行接收，得到接收信号； (3) 、利用数据时钟信号AN对步骤（2)得到的接收信号进行N倍补零插值，得到插值后 信号X (η)，其中，所述插值后信号X (η)的码率为Rs_N ; (4) 、采用数字成型滤波器对步骤（3)得到的信号X (η)进行滤波处理； (5) 、对成型滤波后的信号X (η)进行变采样率的插值滤波处理，得到采样率为fs的信 号 y (η) 〇
2. 根据权利要求1所述的一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法，其特征在于： 在步骤（5)中，对成型滤波后的信号χ(η)进行变采样率的插值滤波处理，得到采样率为fs 的信号y (η)，具体实现过程如下： (5a)、根据信号X (η)的带宽Bw和设定的信号的分辨率参数Κ，生成K组滤波器系数， 并将所述K组滤波器系数保存在FIR滤波器抽头系数表内；其中，所述信号的分辨率参数K =2S L为正整数； (5b)、提取所述N倍数据时钟信号AN的时钟相位，所述时钟相位等于数据时钟信号AN 对应的数字NCO累加值的高L位截取值，即所述时钟相位Phase的取值范围为0?K-I ;其 中，所述NCO的位宽为M且M彡L ; (5c)、按照所述时钟相位Phase的取值，在步骤（5a)产生的FIR滤波器抽头系数表中 提取一组FIR滤波器的抽头系数，其中，如果所述时钟相位Phase = k-l，则在所述FIR滤波 器抽头系数表中提取得到第k组低通FIR滤波器系数hk' (n)，其中，k= 1，2，···，Κ，η = 1，2,…，Q，Q为所述FIR滤波器的抽头个数； (5d)、将步骤（5c)提取得到的FIR滤波器系数应用于FIR滤波器中，对信号x(n)进行 内插滤波处理，得到内插滤波后信号y (η)，所述内插滤波后信号y (η)的采样率为fs。
3. 根据权利要求2所述的一种任意采样率转换的内插滤波处理方法，其特征在于：在 步骤（5a)中，根据信号x(n)的带宽Bw和设定的信号的分辨率参数K，生成K组滤波器系 数，并将所述K组滤波器系数保存在FIR滤波器抽头系数表内；具体实现过程如下： (5aa)、根据信号带宽Bw，生成一组满足所述信号带宽内滤波要求的FIR滤波器的抽头 系数h (η)，其中，η = 1，2,…，Q，Q为所述FIR滤波器的抽头个数； (5ab)、根据设定的信号的分辨率参数Κ，得到K个比例函数，其中，第k个所述比例函数
(5ac)、对步骤（5aa)得到的FIR滤波器抽头系数h (η)进行Q点离散傅里叶变换，得到 FIR滤波器响应函数H(jw) = DFT(h(η))，其中，DFTO代表离散傅里叶变换；所述响应函数 H(jw)的Q个值分别为Ii1, h2,…，hn，…，hQ; (5ad)、根据步骤（5ab)得到的K个比例函数和步骤（5ac)得到的响应函数H(jw)，得到 K个新的响应函数，其中，第k个所述新的响应函数为H1/ (jw)，!V (jw)的Q个值分别为 V ，h2' ，...，hn'，…，V，其中，V =hnXfk(n)，k=l，2，...，K，n=l，2，一，Q; (5ae)、对步骤（5ad)得到的K个新的响应函数进行逆傅里叶变换得K组滤波器系数， 其中，第k组所述滤波器系数为tV (n) =IDFTOV (jw))，IDFT代表逆离散傅里叶变换， k = 1，2,…，Κ，η = 1，2,…，Q ; (5af)、将步骤（5ae)中得到K组滤波器系数依次存入数据表中，得到FIR滤波器抽头 系数表。
4. 根据权利要求1所述的一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法，其特征在于： 在步骤（1)中，正整数N的取值为4或8。
5. 根据权利要求1所述的一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法，其特征在于： 在步骤（4)中，数字成型滤波器工作使能为数字时钟信号AN。
6. 根据权利要求1或5所述的一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法，其特征在 于：在步骤（4)中，数字成型滤波器采用高斯滤波器、升余弦滤波器或根升余弦滤波器，其 中： 所述高斯滤波器的冲击响应函数h_ss(t)为：
其中，B是设定的滤波器3dB带宽，T为设定的数据符号周期。 所述升余弦滤波器的冲击响应函数hras(t)和根升余弦滤波器的冲击响应函数h_ b(Krt(t)分别为：
其中，R是滚降系数且〇〈R〈l。
【专利摘要】本发明提供了一种连续可变速率的数字成型滤波处理方法，该方法的步骤包括：(1)由数字NCO产生1倍数据时钟信号A1和N倍数据时钟信号AN；(2)按照所述数据时钟信号A1对输入信号进行接收；(3)利用数据时钟信号AN对接收信号进行N倍补零插值；(4)采用数字成型滤波器插值后信号进行滤波处理；(5)对成型滤波后的信号进行变采样率的插值滤波处理。该方法分别采用固定系数的成型滤波器和可变系数的插值滤波器进行成型滤波和插值滤波处理，可以实现不同速率信号的成型滤波和插值滤波，可应用于数据速率连续可变的数字调制器，该滤波处理方法实现简单、耗费硬件资源少、实用性强。
【IPC分类】H03H17-02
【公开号】CN104539262
【申请号】CN201410746304
【发明人】罗霞, 郑建君
【申请人】北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月8日