[发明专利]一种卫星发射信道双域非对称FIR失真补偿滤波器设计方法

说明书

本发明公开了一种星载双域非对称FIR失真补偿滤波器设计方法：1、提取发射信道的幅度与群时延特性；2、根据系统的幅度和群时延指标要求，计算得到需要进行设计的滤波器目标幅度群时延；3、利用本发明提出的FIR幅度失真补偿滤波器目标幅度，通过拉格朗日乘数法计算出满足步骤2幅度特性的幅度失真补偿滤波器系数。4、根据提出的非对称FIR群时延失真补偿滤波器的目标群时延，通过拉格朗日乘数法迭代计算出满足步骤1提取的群时延特性的群时延失真补偿滤波器系数。5、失真补偿滤波器系数进行卷积，得到双域非对称FIR失真补偿滤波器。本发明解决了在占用较少资源，保证导航下行信号连续性与实时性的情况下，利用本发明的方法可以补偿导航发射信道的非线性失真，实时地提升导航下行信号质量。

技术领域

本发明涉及一种卫星发射信道双域非对称FIR失真补偿滤波器设计方法，属于导航技术领域。

背景技术

随着北斗卫星导航系统的建设，北斗三号卫星导航系统对信号质量提出了更高的要求。在导航下行信号对实时性、连续性、可靠性高的要求下，以及为了占用较少的星载资源的情况下，需要利用失真补偿滤波器对北斗导航卫星发射信道中的非线性失真给予补偿来提高导航下行信号质量。

传统的失真补偿滤波器分为无记忆失真补偿滤波器与有记忆失真补偿滤波器。无记忆失真补偿滤波器主要利用离线或者在线学习的查找表，对输入信号进行失真补偿。而有记忆失真补偿滤波器主要利用闭环的学习结构，不断调整失真补偿参数来达到失真补偿的效果。由于导航下行信号对实时性以及连续性要求高的特点，上述两种常规的失真补偿滤波器设计方法并不适合导航卫星。

在星载资源有限的情况下，为了满足导航下行信号的要求，可以采用FIR滤波器这种结构，但是目前公开的设计方法中，FIR滤波器主要用来对信号进行滤波，其相位特性为线性，无法对非线性相位进行补偿等，被设计高通或是低通滤波器，并没有针对整个信道的失真设计成失真补偿滤波器，尤其是没有专门针对信道的群时延进行相关的设计。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种卫星发射信道双域非对称FIR失真补偿滤波器设计方法，能够在占用较少星载资源的情况下，以及在满足导航下行信号实时性、连续性、可靠性的条件下，有效地补偿导航下行信号的失真，提高导航下行信号质量。

本发明的技术解决方案是：一种卫星发射信道双域非对称FIR失真补偿滤波器设计方法，该方法包括下列步骤：

(1)、提取卫星发射信道实际的幅度特性|H_origin(ω)|与群时延特性grp_origin(ω)；

(2)、根据卫星发射信道所要求的幅度特性|H_cons(ω)|和群时延特性grp_cons(ω)和卫星发射信道实际的幅度特性|H_origin(ω)|与群时延特性grp_origin(ω)，分别计算幅度失真补偿滤波器的目标幅度频率响应|H_obj(ω)|和群时延失真补偿滤波器的目标群时延频率响应grp_obj(ω)；

(3)、设计幅度失真补偿滤波器的系数h₁(n)，使之满足其频率响应与对应频点的目标幅度频率响应之间波动不超过第一预设门限χ，且阶数最小的条件；

(4)、设计群时延失真补偿滤波器的系数h₂(n)，使之满足群时延失真补偿滤波器频率响应的平方与对应频点的目标群时延频率响应的平方之差不超过第二预设门限，且群时延失真补偿滤波器频率响应与与对应频点的目标群时延频率响应之差的平方最小的条件；

(5)、将幅度失真补偿滤波器h₁(n)与群时延失真补偿滤波器h₂(n)卷积，得到幅度、群时延双域抗失真滤波器h(n)：