[发明专利]过零信号同态处理方法

说明书

本发明涉及过零信号的同态滤波处理方法，属于无线电信号及信号处理技术领域。

同态滤波，即广义线性滤波是本世纪六十年代出现的一种信号处理方法。当两个以上频谱分处在不同频率范围的信号呈线性叠加状态时，通常用线性滤波技术将这些信号分离，滤除不希望出现的干扰信号或噪声信号，净化有用信号，从而抑制干扰，提高通信效率和可靠性。但当这些信号不具线性叠加状态，例如呈相乘或卷积等性质时，通常的线性滤波技术已无能为力，不复有效了。而同态滤波技术就是解决上述非线性结合信号的分离和滤波的有效方法。它将两个以上频谱分处在不同频率范围内的非线性结合的信号，先适当处理转化成呈线性叠加状态的相应的两个以上的信号，再采用通常的线性滤波技术滤除干扰信号或噪声信号，然后将净化后的有用信号经逆转化后回复成不含干扰的原信号。同态滤波处理的对象是相乘型结合或卷积型结合的信号。对卷积型结合的信号可根据卷积定理先将空域的卷积转换成频域的乘积。从而作为相乘型信号处理。对相乘型结合的信号，可通过对数处理使其转化成相加型结合。例如收到的信号U是有用信号A和干扰信号B的乘积，即

U＝A·B

于是，对方程两边取对数使其转化为相加型结合

1nU＝1nA+1nB

然后利用适当的高通或低通滤波器，滤除1nB部分，得：

1nU＝1nA

再对方程两边取指数，即进行反对数处理回复原信号状态：

U＝e^lnu＝e^lnA＝A

由上可见，对非线性结合的原信号进行对数处理和反对数处理，是实现同态滤波技术的不可少的环节。

对原信号进行对数处理的一大难点在于：原信号不能表现为负值或零，因为对负数和零值无法取对数。因此，当原信号U为单极性信号（即U＞0）时，可以很容易地进行对数处理从而实现同态滤波;但当原信号U为双极性过零信号（即U≤0）时，就出现无法进行对数处理从而难以进一步实现同态滤波的难题。T.G.Stockham，Jr.在1968年曾提出所谓“绝对值法”试图解决这一难题，这种方法需先对双极性信号取绝对值后再进行对数处理，以解决负数不能直接取对数的困难。但“绝对值法”仍存在许多不足之处：一、使处理过程复杂化，特别在采用模拟电路处理时，电路随之复杂，而且容易影响信号波形或质量;二、仍无法解决零值不能取对数的难题;如因之避开零值不予处理，则势必导致一定的误差;三、为减少误差不得不考虑信号U＞0而接近于零的微小数值的处理，这意味着对数处理的动态范围要求增大;当采用模拟电路处理时，对数放大器的实现发生困难，当采用数字处理时，又不得不扩大对数查找表的贮存量或降低处理速率以求与之相适应。这些，都限制了同态滤波技术的应用。例如，短波抗衰落接收技术方面，迄今国内外采用分集接收等传统方法，尚未实现以信号处理方法来进行短波抗衰落接收。分集接收需要增加天线设施，占地面积很大;并且不适用于舰船等移动体的通信联系。尚能解决过零信号的同态滤波处理难题，则短波抗衰落同态滤波技术的实现迎刃而解，指日可待。

本发明的目的在于提供一种克服，“绝对值法”同态滤波技术之不足的“映射转化法”同态滤波处理技术，将过零信号通过一定的映射关系转化成为不过零的单极性信号，能很好地避开零值取对数的难题，处理过程较为简化，对数处理动态范围相对较小，精确度较高，即适用于数字处理，也适用于模拟电路处理;应用这一同态滤波处理方法实现的短波抗衰落接收同态处理方法能避免原有短波抗衰落分集接收方法占地面积多、投资费用高、不适用于舰船等移动通信的弱点。

结合附图1至7说明本发明的实施方案。图1（a）为窄带信号获得e_map（t）的电路示意图，图1（b）为由宽带信号获得e_map（t）的电路示意图;图2（a）为由单音调信号形成e_map（t）的波形示意图，图2（b）为对数处理级输入、输出波形转化机理示意图;图3（a）为某语音信号的波形示意图，（图3（b）为由语音信号形成e_map（t）的波形示意图;图4为图3（b）中e_map（t）经同态处理后得到的语音信号波形图;图5为采用本发明所述同态处理方法的短波抗衰落处理电路示意图;图6为实用抗衰落接收同态处理电路方框图;图7为用于自动增益控制的同态处理电路方框图。