[发明专利]一种匹配滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信领域，特别是涉及一种匹配滤波方法。

背景技术

在数字通信系统中，为了节省传输带宽，使接收端能够按照奈奎斯特采样准则对模拟信号进行采样恢复，发送端通常需对数字信号低通滤波，实现波形成型。在接收端首先对模拟信号进行N倍符号速率采样，为了使抽样时刻信号的信噪比最大，需对信号进行匹配滤波，最有效的匹配滤波器为发送端成型滤波器的镜像，同时为了满足因果性还需带有一定的延时。匹配滤波之后再在对应的各符号信噪比最大时刻抽样，即为N倍降采样，生成符号速率级数据。

成型滤波器一般是FIR滤波器，如根升余弦滤波器。如果滤波器冲激响应持续时间长度为K个符号周期，升采样的倍数为N，则FIR滤波器的阶数为NK。发送端为了满足同样的滤波阶数，同时能使在滤波之后出现相应的符号包络，需对符号间插入N-1位0实现N倍升采样，然后进行数字滤波成型。系统整体结构如图1所示。

其中，匹配滤波器的系数h(n)与成型滤波器系数H(n)关系为：

h(n)＝H(NK-n)，0≤n≤NK-1

升采样前后的关系为：

X₀(n)＝x(n/N)，n/N∈N，n≥0

X0(n)=0,n/N∉N,n≥0]]>

滤波器卷积运算会增加数据位数，产生延时，累积两次滤波过程的延时，接收端匹配滤波后第一个点的信噪比最大的位置应该是第NK位数据，即降采样的起点，从而降采样前后的实现过程为：

y(n)＝Y₀(NK-1+nN)，n≥0

在发送端，升采样之后的信号每N项中有N-1项为0，成型滤波时计算的复杂度并不是太大。在接收端，匹配滤波运算如果要得到一位数据Y₀(n)，需要Y(n)中NK位数据与滤波器系数作相应的乘法并进行累加，硬件实现的复杂度较高。在宽带通信系统中，要实现串行数据匹配滤波通常很难满足速率要求，从而限制了数据传输的速率，成为了系统的一个瓶颈。

针对上述问题，一种有效的处理方案就是采用并行实现方法，每R位数据做一次匹配滤波，每次有R路匹配滤波器并行工作。这样可以将滤波器的工作速率降低到串行方案的1/R，从而可以满足宽带通信的传输要求。R路并行数据匹配滤波的实现结构如图2所示，这里设定NK＞R。

接收端匹配滤波器采用发端成型滤波器的镜像，这种传统匹配滤波的方案可以较为严格满足抽样时刻的信噪比最大，通常能获得很好的通信性能，R路并行滤波方案能有效降低处理速率。然而，这种方式所需的硬件资源较多，每次滤波运算都要进行大量的浮点乘法运算和加法运算，需要较多的乘法器和加法器。这样，对硬件实现而言，传统匹配滤波实现复杂度较高，资源消耗较大，同时也会致使芯片功耗的很大。在数字通信系统中，匹配滤波过程仅仅是整个系统中很小的一部分，一般不能为其提供如此多的资源，也不允许该部分的功耗太大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何降低匹配滤波的运算复杂度从而减小硬件实现难度，本发明要解决的另一技术问题是如何满足高速数字传输系统的传输要求。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，提供一种匹配滤波方法，所述方法采用方波作为匹配滤波器的冲激响应。

优选地，所述方法中的滤波系数为固定值。

优选地，将固定值设计成为匹配滤波器阶数的倒数平方根。

优选地，所述匹配滤波器中的冲激响应长度设计为一个符号周期。

优选地，所述匹配滤波器的阶数与升采样的倍数相差不超过2。

优选地，所述升采样的倍数为N，匹配滤波器的阶数取为N或N+1。

优选地，所述方法中选取R路并行处理，使匹配滤波的速率为数据传输速率的1/R。

(三)有益效果