[发明专利]基于多相滤波器的任意延时方法

说明书

本发明涉及数字信号处理技术领域，特别涉及一种基于多相滤波器的任意延时方法。包括如下步骤：(A)将延时分解为整数延时和小数延时，获得整数延时d和小数延时Δ；(B)将原型FIR滤波器分解为I相滤波器，每相的滤波器系数个数为K；(C)根据多相滤波器的I和小数延时Δ获取对应的子滤波器或虚拟子滤波器的系数P_x(k)；(D)将整数延时d和小数延时对应的滤波器系数P_x(k)配置到相应的位置；(E)将输入信号通过d级级联寄存器或者FIFO后输出获得整数倍延时d·T_s；(F)将经过整数倍延时的信号再通过系数为P_x(k)的滤波器后输出即可。该延时方法精度高、性能好，可满足阵列信号延时等应用的要求；同时该方法运算量小，便于软件及FPGA实现。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，特别涉及一种基于多相滤波器的任意延时方法。

背景技术

在数字信号处理领域，对信号的延时处理是比较常用也是非常重要的，延时处理在相控阵天线的波束成型、延时相关、多通道相参校准、数字接收器的时间调整等方面均有广泛的应用。在这些应用中，大部分应用对延时的精度具有较高的要求，而传统的整数延时是采用数字方式进行延时，但现有的A/D采样速率是有限的，不可能无限高，因此延时精度受到限制。

参阅图1a、1b，为了提升延时精度，一般采用内插、滤波、延时、抽取的方式，通过增加信号的采样率来降低延时步进并保证输出采样率与输入采样率相一致，从而使得延时精度不再受限于原始采样时钟周期。其流程大致如下：

1、将延时分解为粗延时d·T_s和细延时Δ·T_s；

2、将信号进行d个采样点的粗延时；

3、进行细延时：

(1)将信号进行I倍内插提高采样率，缩小采样时间为

(2)计算当前采样率下细延时Δ·T_s对应的整数倍个T′_s，即Δ·T_s≈d′·T′_s；

(3)将内插后的信号进行整数倍d′采样点的延时；

4、对延时后的信号进行I倍抽取，获取原采样率下延时后的信号。

这种方法的优点是能够不受限于原始信号的采样率，其缺点也比较明显，即内插滤波的运算量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多相滤波器的任意延时方法，可以实现高精度的任意小数延时。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于多相滤波器的任意延时方法，包括如下步骤：(A)将延时分解为整数延时和小数延时：T＝d·T_S+Δ·T_S，获得整数延时d和小数延时Δ；(B)将原型FIR滤波器分解为I相滤波器，每相的滤波器系数个数为K，经过多相分解之后的滤波器系数通过以下映射方式获得：P_i(k)＝h(k·I+i)；i＝0，1，...，I-1；k＝0，1，...，K-1，其中h(k·I+i)为FIR滤波器系数；(C)记x＝Δ·I，若x∈{0，1，...，I-1}，则直接根据步骤B中的映射方式获得滤波器系数P_x(k)；否则，通过牛顿法拟合滤波器系数，获取x值对应的虚拟子滤波器的系数P_x(k)；(D)将整数延时d和小数延时对应的滤波器系数P_x(k)配置到相应的位置；(E)将输入信号通过d级级联寄存器或者FIFO后输出获得整数倍延时d·T_S；(F)将经过整数倍延时的信号再通过系数为P_x(k)的滤波器后输出即可。