一种基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法技术

本发明专利技术公开了基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法，属于滤波器组技术领域。包括基于FFB的分析滤波器组(AFFB)结构和基于FFB的综合滤波器组(SFFB)结构。AFFB和SFFB结构都由L级滤波器组构成，AFFB将输入信号频谱均匀划分为N个子信道(N＝2

A signal reconstruction structure and design method based on fast filter banks

【技术实现步骤摘要】
一种基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法
本专利技术属于滤波器组
，具体涉及基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法。
技术介绍
信号重构技术是近年来发展十分迅速的一种信号处理技术，它主要研究如何将处理过的信号还原成原来的信号。信号重构技术已广泛应用于光学通讯、图像处理、语音处理、地球物理信号处理、电子显微学、天文学、古地磁学、x射线结晶学等学科领域，并越来越受到人们的重视。多速率信号处理是信号处理理论中的重要组成部分，凭借自身的许多优点受到了广大学者们的关注，并且应用于多个领域之中，而多速率信号处理理论的核心是由多个频率特性相关的滤波器构成的滤波器组。滤波器组是一组具有共同的输入或者共同的相加后的输出的滤波器。一般情况下，滤波器组用来实现对信号频率的各种分量进行分解，然后我们可以根据需要对各个子信号进行不同的处理或传输，在另一端再用一组滤波器将处理后的子信号进行综合。用来对信号进行分解的滤波器组我们称之为分析滤波器组，用来对信号进行综合的滤波器组我们称之为综合滤波器组。随着多速率信号处理技术的发展，滤波器组在数字通信、图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法，其特征在于该结构采用基于FFB的分析滤波器组(AFFB，Analysis Fast Filter Bank)结构和基于FFB的综合滤波器组(SFFB，Synthesis Fast Filter Bank)结构组合的方式实现信号的重构，基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法，包括AFFB和SFFB结构及其设计方法；/nAFFB和SFFB结构都由L级滤波器组构成，AFFB将输入信号频谱均匀划分为N个子信道(N＝2

【技术特征摘要】
1.基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法，其特征在于该结构采用基于FFB的分析滤波器组(AFFB，AnalysisFastFilterBank)结构和基于FFB的综合滤波器组(SFFB，SynthesisFastFilterBank)结构组合的方式实现信号的重构，基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法，包括AFFB和SFFB结构及其设计方法；
AFFB和SFFB结构都由L级滤波器组构成，AFFB将输入信号频谱均匀划分为N个子信道(N＝2L)，根据检测处理单元，通过SFFB对相邻子信道的信号进行重构还原成原来的信号，对各级的原型滤波器进行设计，每个滤波器可由对各级原型滤波器和互补滤波器的传递函数进行因子替换得到。


2.根据权利要求1所述的基于快速滤波器组的信号重构结构及其设计方法，其特征在于，所述的基于FFB的分析滤波器组中每级的滤波器设计方法如下：
步骤1：确定子信道数N，得到滤波器级数L，对于N通道AFFB，其对应的总级数L＝log2N，各级编号采用升序次序，即其各级编号k分别为0，…,L-2，L-1，全局通带边界频率为ωp，阻带边界频率为ωs，通带纹波δp，阻带衰减δs；
步骤2：令φn(n＝0,1,...，N-1)为通道n的通带边界频率，则有：
φ0＝ωp(1)
AFFB的通道频率响应由第0级的子滤波器的频率响应决定，令θk(k＝0,1,...,L-1)为第k级原型滤波器的通带边界频率，θk,m(k＝0,1,...,L-1,m＝0,1,...，2k-1)为第k级的第m个子滤波器的通带边界频率，则θ0,0与φ0满足：
θ0,0＝φ0(2)
步骤3：假设每个通道的过渡带宽为ωt，有ωt＝ωs-ωp，计算得出每个通道的带宽B以及通道0的通带边界频率φ0:
Q0＝2L-1-k|k＝0＝2L-1(3)
Q0＝2L-1-k|k＝0＝2L-1(4)
步骤4：对0级滤波器进行插值，插值系数为Q0＝2L-1-k|k＝0＝2L-1，由升采样的频域特性可知，子滤波器插值后的频谱相较于原型滤波器压缩了2L-1倍，因此可得第0级原型滤波器通带边界θ0与子滤波器的通带边界θ0，0之间的关系式：



步骤5：结合(2)、(4)、(5)可得θ0关于通道数N以及通道过渡带宽ωt的表达式：



步骤6：由于滤波器的复杂度随着过渡带的变宽而降低，因此为了降低FFB的总体复杂度，设计各级原型滤波器主传递函数和互补滤波器的传递函数和的过渡带应尽量地宽，各级原型滤波器通带边界频率θk的宽松边界：



结合式(5)、(6)、(7)得到各级原型滤波器的通带边界频率θk(k＝1,...,L-1)的表达式：






步骤7：对于给定的全局通带纹波δp和阻带衰减δs，由于每个子滤波器对最终得到的通道频率响应的纹波幅度的影响十分复杂，因此很难确定各级的最优通带纹波，所以假设各级的子滤波器均为等纹波滤波器，通带纹波δ定义为：
δ＝min(δp/L,δs)(10)
步骤8：Hk,m(z)表示第k(k＝0,1,...,L-1)级的第m(m＝0,1,...,2k-1)个子滤波器，和分别表示Hk,m(z)上下支路的主传递函数和互补传递函数，为了更清楚的表示，用mn,k代替m表示n通道的第k级的第m个子滤波器的编号，则为mn,k的二进制编码的倒置编码对应的十进制编码所对应的值，则和可通过将原型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文旭，崔鑫磊，张春光，姚雨双，马丹，秦涛，代雪飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23