节省计算量的数字成型滤波方法技术

本发明专利技术涉及的一种节省计算量的数字成型滤波算法。在使用ＦＩＲ（有限冲激响应数字滤波器），输入信号约束为每码元（或码片）补固定位置、固定个数零的假设下，使用本发明专利技术的计算方法，可以大大地节省常规方法的计算量，从而降低了通信系统的计算量。本发明专利技术属于数字通信领域，包括有线或无线数字通信，也包括采用扩频技术的有线或无线通信系统数字通信系统。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字通信领域，包括有线或无线数字通信，也包括采用扩频技术的有线或无线通信系统。任何数字通信系统为了减少码元(或码片)间干扰和防止频带泄露，在发送信号时必须对基带已调制信号进行成型滤波。这种成型滤波既可以用模拟滤波器也可以用数字滤波器实现，目前的趋势是逐渐用数字实现取代模拟实现。一般的成型滤波器都是给出了模拟滤波器的频率响应，这种模拟滤波器的设计都假定输入每码元(或码片)信号是由一个复幅度不同的冲激脉冲构成。数字实现的一种方式是用一个数字滤波器逼近模拟理想成型滤波器的频率响应。本专利技术的技术解决方案是建立在如下推导上设滤波器的冲激响应为h(n)0≤n≤N-1则滤波器的输出信号为y(n)＝x(n)*h(n)=Σlx(l)h(n-l)]]>=ΣlΣkakδ(l-Pk)h(n-l)----(2)]]>ΣkakΣlh(n-l)δ(l-Pk)]]>=Σkakh(n-Pk)]]>因为只有当0≤n-Pk≤N-1时，冲激响应h才是非零值，也就是当k满足公式(3)时，冲激响应h才是非零值。公式(3)中，函数 和 分别表示向上取整和向下取整运算。所以，在公式(2)中，要获得每个n的滤波输出值，滤波器冲激响应中实际参与运算的数值点数约为 ，仅是其冲激响应长度的 本专利技术成型滤波方法的基本步骤是(1)不需要将输入的码元复幅度序列值间插0变换成公式(1)的信号形式输入成型滤波器；而是直接将输入的码元复幅度序列作为输入数字信号送入数字成型滤波器；(2)对于给定的每一个n时刻，按照公式(3)限制的k的取值范围，确定参与本时刻滤波运算的输入信号的子序列ak( k只取整数值)；(3)对于给定的每一个n时刻，按照公式(3)限制的k的取值范围，从冲激响应中选取当前滤波器系数g(n，k)＝h(n-kP)( k只取整数值)；(4)对于给定的每一个n时刻，当前的数字成型滤波输出值可通过下式计算得到 k只取整数值。综上所述，本专利技术的基本特征是对于具有公式(1)那样输入信号的数字成型FIR滤波，适用本专利技术的简化计算方法，其计算量只有原来的 本专利技术的有益效果本专利技术的成型滤波方案降低了成型滤波数字实现的复杂度，从而降低了系统实现的复杂度。h(P-1)，h(2P-1)，Λh((k-1)P+P-1)；(3)这P个滤波器对同样的输入信号滤波后输出分别就是y(n)，y(n+1)，ΛΛ，y(P+n-1)；可以看出每一个滤波输出值只需N/P阶的滤波运算。附图说明图1说明h(n)滤波器冲激响应P-1补0个数x(n)输入信号y(n)输出信号N滤波器阶数AN/P阶常规FIR滤波器本专利技术的保护不受图1实施例所描述特征的限制，而且包括其他的变形，以及在权利要求书范围内的变更。权利要求1.，其特征在于(1)输入数字信号一定要用下式表达x(n)=Σk=-∞∞akδ(n-Pk)={Λak-1,0,0...,0,ak,0,0,...0,ak+1,Λ}---(1)]]>其中 ，ak代表每码元(或码片)的代表信息的复冲激幅度，(P-1)代表补零的个数。(2)滤波输出一定要用下式或等价的表达式计算设滤波器的冲激响应为h(n)，其取非零值的范围0≤n≤N-1，则滤波器的输出信号为y(n)=x(n)*h(n)=Σkakh(n-Pk)----(2)]]>或等价的表达式 其中g(n，k)＝h(n-kP)( k只取整数值)。2.根据权利要求1的，其特征在于(1)不需要将输入的码元复幅度序列值间插0变换成公式x(n)=Σk=-∞∞akδ(n-Pk)={Λak-1,0,0...,0,ak,0,0...0,ak+1,Λ}]]>的信号形式输入成型滤波器；而是直接将输入的码元复幅度序列作为输入数字信号送入数字成型滤波器；(2)对于给定的每一个n时刻，按照公式( k只取整数值)限制的k的取值范围，确定参与本时刻滤波运算的输入信号的子序列ak( k只取整数值)；(3)对于给定的每一个n时刻，按照公式( k只取整数值)限制的k的取值范围，从冲激响应中选取当前滤波器系数g(n，k)＝h(n-kP)( k只取整数值)；(4)对于给定的每一个n时刻，当前的数字成型滤波输出值可通过下式计算得到 k只取整数值。3.根据权利要求1的，其特征在于输入信号有规则为零，规则为x(n)=Σk=-∞∞akδ(n-Pk)={Λak-1,0,0...,0,ak,0,0,...0,ak+1,Λ}]]>4.根据权利要求1的，其特征在于滤波输出可由y(n)=x(n)*h(n)=Σkakh(n-Pk)]]>，或y(n)=Σkakg(n,k)]]> k只取整数值，或其等价变形形示计算。5.根据权利要求1的，其特征在于不约束输入信号的具体实现方式，只约束滤波输出表达方式。6.根据权利要求1的，其特征在于不约束公式y(n)=x(n)*h(n)=Σkakh(n-Pk)]]>或( k只取整数值)的具体实现方式。全文摘要本专利技术涉及的一种节省计算量的数字成型滤波算法。在使用FIR(有限冲激响应数字滤波器),输入信号约束为每码元(或码片)补固定位置、固定个数零的假设下,使用本专利技术的计算方法,可以大大地节省常规方法的计算量,从而降低了通信系统的计算量。本专利技术属于数字通信领域,包括有线或无线数字通信,也包括采用扩频技术的有线或无线通信系统数字通信系统。文档编号H03H17/02GK1365199SQ0113672公开日2002年8月21日 申请日期2001年10月22日 优先权日2001年10月22日专利技术者于宏毅, 张效义, 杨洪生, 胡捍英, 程博 申请人:信息产业部电信传输研究所, 中国人民解放军信息工程大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
节省计算量的数字成型滤波方法，其特征在于：（１）输入数字信号一定要用下式表达：ｘ（ｎ）＝＊α↓［ｋ］δ（ｎ－Ｐｋ）＝｛Λα↓［ｋ－１］，０，０…，０，α↓［ｋ］，０，０，…０，α↓［ｋ＋１］，Λ｝ （１）其中：δ（ｎ）＝＊，α↓［ｋ ］代表每码元（或码片）的代表信息的复冲激幅度，（Ｐ－１）代表补零的个数。（２）滤波输出一定要用下式或等价的表达式计算：设：滤波器的冲激响应为：ｈ（ｎ），其取非零值的范围：０≤ｎ≤Ｎ－１，则滤波器的输出信号为：ｙ（ｎ）＝ｘ（ｎ）＊ ｈ（ｎ）＝＊α↓［ｋ］ｈ（ｎ－Ｐｋ） （２）或等价的表达式：ｙ（ｎ）＝＊α↓［ｋ］ｇ（ｎ，ｋ）［ｎ＋１－Ｎ／Ｐ］≤ｋ≤［ｎ／Ｐ］ｋ只取整数值 （３）其中：ｇ（ｎ，ｋ）＝ｈ（ｎ－ｋＰ）（［ｎ＋１－Ｎ／Ｐ］≤ｋ≤［ｎ／Ｐ］ｋ只取整数 值）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于宏毅，张效义，杨洪生，胡捍英，程博，
申请(专利权)人：信息产业部电信传输研究所，中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]