用来处理二元式噪声的非线性数字滤波方法技术

本发明专利技术涉及一种用来处理二元式噪声的非线性数字滤波方法，其特别采用固件（Ｆｉｒｍｗａｒｅ）方式设计一“非线性数字滤波器”，针对低频电波计时装置（Ｒａｄｉｏ－ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＴｉｍｅｐｉｅｃｅｓ）的噪声产生滤波效果，其功效除了可克服一般滤波器无法对抗的脉冲型二元式噪声的困扰外，还可以节省额外硬件成本，以及防止一般使用模拟电路的噪声滤波器所产生的零件老化及受环境因素影响的缺陷。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低频电波计时装置的噪声处理方法，尤指使用非线性数字滤波器来处理一般滤波器无法对抗的脉冲型二元式噪声。
技术介绍
一般用来广播时间的低频电台均使用数字系统传输，其广播的时间信息是以不同工作周期(Duty cycle)的方波来代表二进制的“0”与“1”。此外，该系统利用另一种不同工作周期的方波来表示数据框识别(Identifier Marker，M)，用以界定传送数据的位置。以日本系统为例，参见图1所示为信号元素图，其中代表“0”、“1”及“M”的信号元素(Signal elements)的工作周期分别为80％“0”、50％“1”及20％“M”。但事实上通常在接收端解调后的信号因为受到各种噪声干扰，所还原的信号波形并不会如此完整，这就是为什么需要在接收端使用噪声滤波器或方法的原因。另外，通常噪声会出现在信号元素的高、低两个准位，干扰电波计时装置的接收，以致造成无法接收或判断错误的情况。因此如何设计出一种可有效改善、抑制噪声的滤波方式成为目前最重要的课题之一。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种，其是以一非线性数字滤波器针对各种低频电波计时装置的噪声进行滤波，以获得滤波效果。本专利技术的另一目的在于提供一种，其使用固件(Firmware)来制作非线性数字滤波器，除可以获得更佳的抗噪声效果外，还可节省额外硬件成本，以及克服一般使用模拟电路的噪声滤波器易受零件老化及环境因素影响的缺陷。为实现上述专利技术目的而采取的具体实施技术手段，将通过下述可行的优选实施例并配合附图进行详细说明。附图说明图1为信号元素示意图。图2为本专利技术低准位噪声滤波示意图。图3为本专利技术高准位噪声滤波示意图。图4为未受噪声干扰的信号示意图。图5为受噪声干扰后的信号示意图。图6为噪声处理后所得的信号示意图。具体实施例方式首先参见图2所示，为本专利技术用以滤除低准位噪声示意图，其主要是设有低准位噪声滤波装置30，该低准位噪声滤波装置30包括有一数字滤波器H1(Z)10及一限制器13，其中数字滤波器H1(Z)10的输入/输出关系如下y1(n)＝1/4x1(n)+1/2y1(n-1)+1/4y1(n-2)；其中x1(n)11为经取样所得的输入信号，y1(n)12为输出信号；此外，在H1(Z)10之后设有一限制器13，其准位为0与A，而其限制器13的临界值(Threshold)设为αA，其中0.5＜α＜1。举例说明如下若受噪声干扰后的输入信号x1(n)11为{0，0，0，0，A，A，0，0，0，0}时，假设起始时间为n＝0，也即x1(0)＝0、x1(1)＝0，以下类推；其中x1(4)＝x1(5)＝A为假设的低准位噪声，在起始条件y(-1)＝y(-2)＝0的情况下，经H1(Z)10的y1(n)＝1/4x1(n)+1/2y1(n-1)+1/4y1(n-2)式计算后得y1(n)12为{0，0，0，0，0.25A，0.38A，0.25A，0.22A，0.17A，0.14A}；在此情况下，若临界值设为0.4A，y1(n)12’为{0，0，0，0，0，0，0，0，0，0}，由此可见噪声X1(4)＝X1(5)＝A已被滤除。但是当输入为{0，0，0，0，A，A，A，0，0，0}时，在同样的起始条件下， 经H1(Z)10的y1(n)＝1/4x1(n)+1/2y1(n-1)+1/4y1(n-2)式计算得y1(n)变为{0，0，0，0，0.25A，0.38A，0.5A，0.34A，0.24A}，此时，为了抑制该噪声，临界值必须设在0.5A之上；依此类推，如果希望抑制时间更长的噪声，该临界值就必须更大，而本专利技术实施例使用的α值为0.5＜α＜1。另外，再参见图3所示，是本专利技术用以抑制高准位噪声示意图，其主要设有高准位噪声滤波装置40，该高准位噪声滤波装置40包含有一数字滤波器H2(Z)20及一限制器23，其中数字滤波器H2(Z)20与图2所示的H1(Z)10相同，其输入/输出关系如下y2(n)＝1/4x2(n)+1/2y2(n-1)+1/4y2(n-2)； 但其后的限制器23使用的临界值设为βA，其中0＜β＜0.5。再举例说明如下若受噪声干扰后的输入信号x2(n)21为{A，A，A，A，0，0，0，A，A，A}时，假设起始时间为n＝0，其中x2(4)＝x2(5)＝x2(6)＝0为假设的高准位噪声，在起始条件y(-1)＝y(-2)＝0的情况下，经H2(Z)20的y2(n)＝1/4x2(n)+1/2y2(n-1)+1/4y2(n-2)式计算后得y2(n)22为{0.25A，0.38A，0.50A，0.59A，0.42A，0.36A，0.29A，0.49A，0.57A，0.66A}，若临界值设为0.2A，则所得的y2(n)22’为{A，A，A，A，A，A，A，A，A，A}，由此可见高准位噪声x2(4)＝x2(5)＝x2(6)＝0已被滤除；而本专利技术实施例使用的β值为0＜β＜0.5。值得一提的是，本专利技术是以计算机模拟实验来验证参见图4所示，为未受干扰的信号，而图5所示为图4的信号经噪声干扰后所产生的信号，借由上述说明，在先后使用图2与图3的低、高准位噪声滤波方法后得到图6所示结果显示，噪声处理后的结果与原来的信号极为接近，而本专利技术的实施例所选用的临界值参数为α＝0.6、β＝0.3。权利要求1.一种，包括有一低准位噪声滤波装置(30)及一高准位噪声滤波装置(40)，其特征在于该低准位噪声滤波装置(30)设有一数字滤波器(10)，在该数字滤波器(10)后设有一限制器(13)，用以滤除低准位的噪声，其中该低准位噪声滤波装置(30)另包含有经取样所得的输入信号(11)及滤波后的输出信号(12)、(12’)；该高准位噪声滤波装置(40)设有一数字滤波器(20)，在数字滤波器(20)后设有一限制器(23)，用以滤除高准位的噪声，其中该高准位噪声滤波装置(40)另包含有经取样所得的输入信号(21)及滤波后的输出信号(22)、(22’)，其中该低、高准位噪声滤波装置(30)、(40)的数字滤波器(10)、(20)的输入、输出关系为y(n)＝1/4x(n)+1/2y(n-1)+1/4y(n-2)，以及该限制器(13)、(23)均设有一临界值参数，分别用以限定低、高的准位准讯。2.根据权利要求1所述的，其特征在于该数字滤波器(10)、(20)是采用固件方式设计。3.根据权利要求1所述的，其特征在于该限制器(13)、(23)的低准位临界参数最佳值为0.6。4.根据权利要求1所述的，其特征在于该限制器(13)、(23)的高准位临界参数最佳值为0.3。全文摘要本专利技术涉及一种，其特别采用固件(Firmware)方式设计一“非线性数字滤波器”，针对低频电波计时装置(Radio－ControlledTimepieces)的噪声产生滤波效果，其功效除了可克服一般滤波器无法对抗的脉冲型二元式噪声的困扰外，还可以节省额外硬件成本，以及防止一般使用模拟电路的噪声滤波器所产生的零件老化及受环境因素影响的缺陷。文档编号H03H17/00GK1485983SQ0214354公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月27日 优先权日2002年9月27日专利技术者何进安, 张清濠 申请人:海德威电子工业股本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来处理二元式噪声的非线性数字滤波方法，包括有一低准位噪声滤波装置（３０）及一高准位噪声滤波装置（４０），其特征在于：该低准位噪声滤波装置（３０）设有一数字滤波器（１０），在该数字滤波器（１０）后设有一限制器（１３），用以滤除低准位 的噪声，其中该低准位噪声滤波装置（３０）另包含有经取样所得的输入信号（１１）及滤波后的输出信号（１２）、（１２’）；该高准位噪声滤波装置（４０）设有一数字滤波器（２０），在数字滤波器（２０）后设有一限制器（２３），用以滤除高准位的噪声， 其中该高准位噪声滤波装置（４０）另包含有经取样所得的输入信号（２１）及滤波后的输出信号（２２）、（２２’），其中该低、高准位噪声滤波装置（３０）、（４０）的数字滤波器（１０）、（２０）的输入、输出关系为ｙ（ｎ）＝１／４ｘ（ｎ）＋１／２ｙ（ｎ－１）＋１／４ｙ（ｎ－２），以及该限制器（１３）、（２３）均设有一临界值参数，分别用以限定低、高的准位准讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何进安，张清濠，
申请(专利权)人：海德威电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]