自适应线路增强器和自适应线路增强方法技术

本发明专利技术公开了一种改进型自适应线路增强器，它含一具有由陷滤波率变量Ｋ所确定的自适应陷滤波率的自适应Ｇｒａｙ－Ｍａｒｋｅｌ网格陷波滤波器。其特征在于：每个时段的Ｋ值大小由以下方程所确定：ｋ（ｎ＋１）＝ｋ（ｎ）－ｓｇｎ［ｙ（ｎ）］ｓｇｎ［ＵＰＤＡＴＥＦＮ］×μ。其中，ｙ（ｎ）为陷波滤波器输出，Ｋ为自适应常数，ＵＰＤＡＴＥＦＮ具有Ｚ变换域内的转换函数：（Ⅰ），其中，α确定了带宽宽度，ｋ（ｎ）为确定当前陷滤波率的变量。同时也给出了相对应的方法。实现陷滤波率自适应的算法能够依据数字滤波器的内部参数而直接算出陷滤波率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自适应线路增强器以及用于自适应地增强线路的方法。此专利技术应用于需要数字信号处理的雷达、声纳、通信以及其它相关领域。
技术介绍
对夹杂在噪音中的正弦波信号进行检测是信号处理过程中的基本难题。多普勒效应使频率产生移位并且干扰和噪音使得频率遭到破坏，对基于以上原因而大大削弱了的正弦信号或其它窄带信号的检索，传统的方法是利用此频率域内信号分析来进行的。这需要对输入信号进行傅立叶变换。一旦对信号进行傅立叶变换后，可检测到波谱中最强部分，同时设计一个滤波器来增强或者是拒绝此频率。为了检测频率随时间变化的的正弦波，这里要利用到具有滑动窗口的傅立叶变换。与直接利用离散傅立叶变换相比较，快速傅立叶变换之类的算法虽然运算效率更高，但是与自适应线路增强技术相比，输入信号频率域分析相对来讲效率还是较低的。自适应线路增强技术可用来替代基于快速傅立叶变换的频率域分析。可以看到(B.Windrow和S.D.Stearns所著，“自适应信号处理”，Prentice-Hall，1985)，自适应线路增强器(ALEs)其运算较之傅立叶为基础的技术更简洁，并且在某些情况下能够更精确的检测出正弦信号。自适应线路增强器中含有一滤波器及其变换滤波器频率反应特性中某一特征的自适应规则。各种滤波器和自适应规则的组合模式已经提出了，其中最近的报告中有一种含有一自适应Gray-Markel网格陷波滤波器以及基于简化梯度技术的自适应规则(N.I.Cho，C.-H.Choi和S.U.Lee著，“利用IIR格状陷波滤波器自适应地线路增强”，IEEETrans.Acoust，Speech，SignalProcessing，vol.37，April.1989P.A.Regalia，“改进型网格自适应IIR陷波滤波器”，IEEE Trans.Signal Processing，vol.39，pp.2124-2128，Sept.1991)。可以看出这样的ALEs较之以前的设计其相关频率的收敛性要好得多，同时更不容易受数字处理器中产生的有限字符长度效果的影响。对自适应Gray-Markel网格陷波滤波器转换函数的解释如下Hlattice=N(z)D(z)=(1+α2)1+2k0z-1+z-21+k0(1+α)z-1+αz-2]]>(方程A)其中，k0确定了陷滤波率，α确定了带宽宽度值。确定变量k0的陷滤波率值收敛于-cos(ω0)从而拒绝频率为ω0的正弦波。此滤波器在z0=e±ω0]]>点在单位圆上存在零值点，这里的ω0＝cos-1(-k0)。自适应Gray-Markel网格陷波滤波器的数值响应中-3分贝衰减带宽带宽BW值由一下方程所确定BW=cos-1(2α1+α2)]]>在传送通带中为获得单位增益值须对 值进行很小的增益纠正。通过改变k0和α值可互不影响地控制带宽宽度和陷滤波率值。利用直接格式实现方式或者是基于数字滤波器的网格滤波器结构(WDFs)可很容易地实现对滤波器结构的应用(A.Fettweis，H.Levin和A.Sedlmeyer所著，“波状数字网格滤波器，”Int.J.Circuit TheoryApplicat，vol.2，no.2，pp.203-211，June1974；A.Fettweis所著，“波状数字网格滤波器理论及实践，”Proc.IEEE，vol.74，pp.270-327，Feb.1986)。参照附附图说明图1，它给出了利用已知的自适应Gray-Markel网格陷波滤波器响应的数字滤波器实现方式的功能部件的框图，其转换函数由方程A所给出。附图1说明了输入110，第一动态适配器模块120，第二动态适配器模块130，求和运算模块140，放大模块150，输出模块160，陷波带宽宽度确定模块170以及陷滤波率确定模块180。输入信号110被输入到求和模块140以及第一动态适配器模块120的第一输入项中。第一动态适配器模块120的第一输出项接着被输入到求和模块140的第二输入项。包含输入项110求和以及第一动态适配器模块120的第一输出结果的求和模块140的输出内容被输入到放大模块150的输入项。放大模块150的振幅增益值为一固定值0.5。此增益值是通过比特位移操作获得的，所以不需要乘法器。放大模块150的输出内容成为了输出信号160。第一动态适配器模块120的第二输入项断开连接。第一动态适配器模块120的第三输出内容被输入到第二动态模块130的第一输入项，即第三输入项与第二动态适配器130结合起来形成围绕第一动态适配器120的反馈路径。第二动态适配器模块130的第一输出项被反馈到第一动态适配器模块120的第二输入项。陷波带宽宽度确定模块170的输出项被输入到第一动态适配器模块120的第三输入项。将第二动态适配器模块130的第二输出项断开。第二动态适配器模块130的第三输出项被输入到第二动态适配器模块130的第二输入项。陷滤波率确定模块180的输出项被输入到第二动态适配器模块130的第三输入项。参照附图2给出了使用动态适配器120和130的功能部件的框图。附图2说明了第一输入210，第二输入220，第三输入230，第一减法器模块240，乘法器模块250，第二减法器模块260，第三减法器模块270，延迟模块280，第一输出285，第二输出290以及第三输出295。第一输入210被输入到第一减法器模块240的正值输入终端以及第三减法器模块270的负值输入终端。第二输入220被输入到第一减法器模块240的负值输入终端以及第二减法器模块260的负值输入终端。包含第一输入210和第二输入220差值的第一减法器模块240的输出项被输入到乘法器250的第一输入终端。第三输入230被输入到乘法器250的第二输入终端。包含第三输入230乘积以及第一减法器模块240输出的乘法器250的输出项被输入到第二减法器模块260的正值输入终端以及第三减法器模块270的正值输入终端。包含乘法器模块250的输出和第二输入220之间差值的第二减法器模块260的输出成为第一输出285。包含乘法器260输出和第一输入210之间差值的第三减法器模块270的输出成为第二输出290，同时被输入到延迟模块280。延迟模块280将信号向后拖延一个抽样时段，然后将其输入到第三输出295。动态适配器的时间域响应可以估算。从所有输入、输出均为0的初始状态开始，一系列的脉冲a1，a2，...，an，an+1...输入到第一输入210上，同时一系列的脉冲b1，b2，...，bn，bn+1...用到第二输入220上，常数K用到第三输入230上，然后在的nth时段上输出变为第一输出285(an-bn)×K-bn第二输出290(an-bn)×K-an第三输出295(an-1-bn-1)×K-an-1附图5中所示反馈结构中的动态适配器的时间域响应可以进行评估(附图1中的虚线框)。从初始态的所有输入和输出都为0，一系列的脉冲u(1)，u(2)，...，u(n)，u(n+1)...用到输入510上，同时常数K(520)应用到动本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括具有自适应陷滤波率的自适应Ｇｒａｙ－Ｍａｒｋｅｌ网格陷波滤波器的自适应线路增强器，其中自适应陷滤波率根据陷滤波率变量ｋ确定。此增强器的特征在于ｎ＋１↑［ｔｈ］采样时段的ｋ值大小由以下方程来确定： ｋ（ｎ＋１）＝ｋ（ｎ）－ｓｇｎ［ｙ（ｎ）］ｓｇｎ［ＵＰＤＡＴＥＦＮ］×μ 其中，ｙ（ｎ）为陷波滤波器输出，μ为自适应常数，ＵＰＤＡＴＥＦＮ含有Ｚ变换域内的转换函数： （α－１）（ｋ（ｎ）－１）ｚ↑［－１］／１＋ｋ（ｎ）（１＋α）ｚ↑［－１］＋αｚ↑［－２］ 其中，α用来确定带宽宽度，ｋ（ｎ）为确定当前陷滤波率的变量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EEM德克利佩尔，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]