[发明专利]一种数字信道化滤波器组实现方法

摘要

本发明属于通信技术领域，涉及一种数字信道化滤波器组实现方法。提出了一种基于多通道滤波器的低运算量、低资源消耗、高适应性的数字信道化滤波器组实现技术，并将其应用于数字信道化的实现。当所需要的频率分辨率改变时，只需要重新计算低通原型滤波器的系数，并按照多相分解和多通道滤波器理论将新的滤波器系数重新分配到原有结构的多通道滤波器组中，不需要重新推导表达式和实现结构，很适合在FPGA和DSP等平台中应用，实现数字信道化处理。

主权项

一种数字信道化滤波器组实现方法，其特征在于，包括以下步骤：a.对目标信号以采样率fs进行采样得到输入数据x(n),n＝0,1,2,...,D‑1；b.由实际所需要达到的频率分辨率△和采样率fs，计算出数字信道化所需要划分的子信道数K和滤波之前的信号抽取倍数M：c.设计低通原型滤波器，并得到滤波器系数，包括：c1.假设所需要划分的子信道数为K,子信道与子信道之间采用50％交叠方式，计算出低通原型滤波器的通带截止频率ft和阻带起始频率fp：c2.利用低通原型滤波器的通带截止频率ft、阻带起始频率fp以及采样率fs，并结合Parks‑McClellan最优FIR滤波器阶数估计函数“firpmord”，估计出滤波器阶数No、归一化频带边缘值fo以及频带幅度ao；为了保证最终设计出的低通原型滤波器的阶数N能被K整除，对“firpmord”函数估计出的滤波器阶数No进行如下处理：c3.利用处理后的滤波器阶数N、归一化频带边缘值fo以及频带幅度ao，并结合最小二乘线性相位FIR滤波器设计函数“firls”，得到N阶低通原型滤波器的滤波器系数h(n)：h(n)＝[h(0),h(1),...,h(N‑1)]                   (公式4)d.由原始数字信道化输出表达式，获取基于多通道滤波器组的数字信道化输出表达式，包括：d1.由采样数据x(n)和计算得到的低通原型滤波器系数h(n)，得到原始数字信道化第k个子信道的输出表达式yk(n2)：其中，k＝0,1,2,...,K‑1；d2.利用滤波器系数的多相分解，对公式5进行变量代换：将m＝r+pK，其中，r＝0,1,2,...,K‑1；p＝0,1,2,...,P‑1，带入到公式5得到：d3.利用变量代换，推导出基于多通道滤波器组的数字信道化输出表达式：将xr(n1)＝x(Mn1‑r)；zr(p)＝h(pK+r)；带入到公式6则得到：将p'＝2p带入到公式7则得到：其中，是低通原型滤波器系数经过多相分解后，每个子信道滤波器系数2倍内插的结果，即每2个滤波器系数之间插入一个0；公式8即为基于多通道滤波器组的高效数字信道化输出表达式；e.由基于多通道滤波器组的数字信道化输出表达式，并结合多通道滤波器理论，得到基于多通道滤波器组的数字信道化实现结构：令：将公式9带入公式8中得到：公式9即为高效数字信道化滤波器组的实现表达式，表示对输入数据先进行相应的延时和抽取M倍处理分为K个子信道，然后将处理后的数据输入多通道滤波器组，公式10表示的是将多通道滤波器组输出的数据，再进行IFFT处理，最终乘以即可得到数字信道化的输出结果。