多个不同信号同步信道化提取方法技术

本申请公开了一种多个不同信号同步信道化提取方法

【技术实现步骤摘要】
多个不同信号同步信道化提取方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种多个不同信号同步信道化提取方法
、
装置
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]随着技术发展和器件水平的提高，使得接收机瞬时采集频段越来越宽，往往在采集频段内存在几十甚至上百个具有不同中心频点及带宽的信号，而目前较成熟的信号处理技术，包括信号识别和参数估计等技术大多针对的都是单一频点的信号
。
为此，需要对采集频段内的多个不同信号进行信道化提取处理，以将宽带接收信号切分为窄带可处理的单一信号
。
[0003]信道化提取技术主要完成对中频或基带数字信号的混频
、
滤波和重采样等操作，将指定频点的信号搬移至基带，并使得其采样率大幅降低以方便后续其它信号处理
。
[0004]当前主流的信道化提取技术有数字下变频方式
、
多相滤波方式和
WOLA
（
Weighted OverLap Add
，加权重叠添加）滤波方式等
。
所述数字下变频方式最为灵活，可任意设置提取多个不同信号的中心频点和带宽，且多个不同信号的带宽可以不同，但是其计算量也最大，同时计算量随着提取信号的个数（也即信道化个数）线性增加，很难做到在线即时计算，故该方式多用于离线手动分析中，以便实现单个信号的最佳提取目的
。
所述多相滤波方式的信道化个数与多个不同信号的抽取倍数必须相等，每个信道的中心频点在采样率范围内均匀分布，且所有信道共享1个抽取倍数（也即所有信道带宽相同），多用于
FPGA
（
Field
‑
Programmable Gate Array
，即现场可编程门阵列）中，对采集信号进行均匀信道化，计算量相比数字下变频方式大大下降
。
所述
WOLA
滤波方式是所述多相滤波方式的进一步优化方式，其信道化个数与多个不同信号的抽取倍数可以不同
。
[0005]由于在采集频段内存在多个具有不同中心频点及带宽的信号，这些信号的带宽可相差数倍，且其分布较为稀疏，而所述多相滤波方式和所述
WOLA
滤波方式在每次信道化时所有信道的抽取倍数相同，需要启动多个线程进行不同带宽下的信道化，使得其计算量大大增加，很难做到在线即时计算，存在灵活性和场景适应性均很差的问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种多个不同信号同步信道化提取方法
、
装置
、
计算机设备及计算机可读存储介质，用以解决现有信道化提取技术需要启动多个线程进行不同带宽下的信道化，使得其计算量大大增加，很难做到在线即时计算，存在灵活性和场景适应性均很差的问题
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，提供了一种多个不同信号同步信道化提取方法，包括：初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的
FFT
变换结果对应点索引范围
、
频域抗混叠滤波器参数值
、
抗混叠修正初相值
、
抗混叠修正相位步进值
、
结果偏移值和
FIR
低通滤波器参数值；根据
FFT
变换点数
/
和重叠采样点数，从原始时域采样数据中抽取待处理的采样信号帧，其中，所述采样信号帧包含有在时序上依次连续的个采样点，表示所述
FFT
变换点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数；对所述采样信号帧做
FFT
变换处理，并通过进行上下频带交换搬移操作，得到频域的
FFT
变换结果；针对所述各个信号，根据对应的
FFT
变换结果对应点索引范围从所述
FFT
变换结果提取出对应的所有
FFT
变换结果对应点；针对所述各个信号，将对应的所有
FFT
变换结果对应点的幅度值与对应的频域抗混叠滤波器参数值相乘，并应用对应的抗混叠修正初相值和抗混叠修正相位步进值对相乘结果进行相位修正处理，得到对应的相位修正结果；针对所述各个信号，将对应的相位修正结果进行上下频带交换搬移还原操作后做
IFFT
变换处理，得到对应的且与所述采样信号帧同期的时域信号帧；针对所述各个信号，根据对应的结果偏移值，将在对应的时域信号帧中的且在时序上依次连续的前个采样点抛弃，得到对应的时域信号新帧；针对所述各个信号，将对应的时域信号新帧输入基于对应的
FIR
低通滤波器参数值设计的
FIR
低通滤波器，输出得到对应的信道化提取结果
。
[0008]基于上述
技术实现思路
，提供了一种基于
FFT
及
IFFT
的且从原始时域采样数据中同时提取多个不同窄带信号的信道化提取新方案，即在初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的
FFT
变换结果对应点索引范围
、
频域抗混叠滤波器参数值
、
抗混叠修正初相值
、
抗混叠修正相位步进值
、
结果偏移值和
FIR
低通滤波器参数值后，先根据
FFT
变换点数
/
和重叠采样点数，从原始时域采样数据中抽取待处理的采样信号帧，然后针对该采样信号帧及各个信号，应用前述初始化结果依次进行
FFT
变换处理
、
变换结果对应点提取处理
、
频域抗混叠滤波处理
、
相位修正处理
、IFFT
变换处理
、
采样点抛弃处理和
FIR
低通滤波处理，最终得到各个信号的信道化提取结果，由此通过将指定频点的信号变换到频域，并在频域上利用点乘等操作完成信道化提取，以及利用循环卷积的特殊性质来保证分段处理时数据相位的连续性，可以实现同时对多个具有不同中心频点及带宽的信号进行频域信道化处理的目的，并大大降低运算复杂度，便于大规模并行实现，特别适用于结合
GPU
进行信道化提取使用，便于实际应用和推广
。
[0009]在一个可能的设计中，初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的
FFT
变换结果对应点索引范围，包括：针对在待提取的多个不同信号中的某个信号，按照如下公式计算得到对应的抽取倍数：式中，表示原始时域采样数据的采样率，表示所述某个信号的带宽，表示用户设置的且信道化后的信号过采倍数，表示向下取整函数；
针对所述某个信号，根据对应的抽取倍数，按照如下公式计算得到对应的
FFT
变换结果对应点索引范围：式中，表示所述
FFT
变换结果对应点索引范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多个不同信号同步信道化提取方法，其特征在于，包括：初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的
FFT
变换结果对应点索引范围
、
频域抗混叠滤波器参数值
、
抗混叠修正初相值
、
抗混叠修正相位步进值
、
结果偏移值和
FIR
低通滤波器参数值；根据
FFT
变换点数
/
和重叠采样点数，从原始时域采样数据中抽取待处理的采样信号帧，其中，所述采样信号帧包含有在时序上依次连续的个采样点，表示所述
FFT
变换点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数；对所述采样信号帧做
FFT
变换处理，并通过进行上下频带交换搬移操作，得到频域的
FFT
变换结果；针对所述各个信号，根据对应的
FFT
变换结果对应点索引范围从所述
FFT
变换结果提取出对应的所有
FFT
变换结果对应点；针对所述各个信号，将对应的所有
FFT
变换结果对应点的幅度值与对应的频域抗混叠滤波器参数值相乘，并应用对应的抗混叠修正初相值和抗混叠修正相位步进值对相乘结果进行相位修正处理，得到对应的相位修正结果；针对所述各个信号，将对应的相位修正结果进行上下频带交换搬移还原操作后做
IFFT
变换处理，得到对应的且与所述采样信号帧同期的时域信号帧；针对所述各个信号，根据对应的结果偏移值，将在对应的时域信号帧中的且在时序上依次连续的前个采样点抛弃，得到对应的时域信号新帧；针对所述各个信号，将对应的时域信号新帧输入基于对应的
FIR
低通滤波器参数值设计的
FIR
低通滤波器，输出得到对应的信道化提取结果
。2.
根据权利要求1所述的多个不同信号同步信道化提取方法，其特征在于，初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的
FFT
变换结果对应点索引范围，包括：针对在待提取的多个不同信号中的某个信号，按照如下公式计算得到对应的抽取倍数：式中，表示原始时域采样数据的采样率，表示所述某个信号的带宽，表示用户设置的且信道化后的信号过采倍数，表示向下取整函数；针对所述某个信号，根据对应的抽取倍数，按照如下公式计算得到对应的
FFT
变换结果对应点索引范围：式中，表示所述
FFT
变换结果对应点索引范围的开始点位置，表示所述
FFT
变换结果对应点索引范围的结束点位置，表示所述某个信号的中心频点，表示
FFT
变换点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数
。3.
根据权利要求1所述的多个不同信号同步信道化提取方法，其特征在于，初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的频域抗混叠滤波器参数值，包括：针对在待提取的多个不同信号中的某个信号，按照如下公式计算得到对应的抽取倍数：式中，表示原始时域采样数据的采样率，表示所述某个信号的带宽，表示用户设置的且信道化后的信号过采倍数，表示向下取整函数；针对所述某个信号，根据对应的抽取倍数，生成对应的全零数组，其中，所述全零数组的数值总数为，表示
FFT
变换点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数；针对所述某个信号，根据对应的抽取倍数，按照如下公式计算得到对应的冲击位置：式中，表示重叠采样点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数，小于；针对所述某个信号，将在对应的全零数组中的第个数值由0变为1，得到对应的非全零数组；针对所述某个信号，将对应的非全零数组作为一个时域信号帧做
FFT
变换处理，并通过进行上下频带交换搬移操作，得到对应的频域抗混叠滤波器参数值
。4.
根据权利要求1所述的多个不同信号同步信道化提取方法，其特征在于，初始化获取在待提取的多个不同信号中各个信号的抗混叠修正初相值和抗混叠修正相位步进值，包括：针对在待提取的多个不同信号中的某个信号，按照如下公式计算得到对应的抗混叠修正初相值和抗混叠修正相位步进值：式中，表示原始时域采样数据的采样率，表示所述某个信号的中心频点，表示
FFT
变换点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数，表示重叠采样点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数，小于，表示浮点数求余运算函数
。5.
根据权利要求1所述的多个不同信号同步信道化提取方法，其特征在于，初始化获取
在待提取的多个不同信号中各个信号的结果偏移值，包括：针对在待提取的多个不同信号中的某个信号，按照如下公式计算得到对应的抽取倍数：式中，表示原始时域采样数据的采样率，表示所述某个信号的带宽，表示用户设置的且信道化后的信号过采倍数，表示向下取整函数；针对所述某个信号，根据对应的抽取倍数，按照如下公式计算得到对应的结果偏移值：式中，表示重叠采样点数并等于以2为底且以正整数为指数的幂数
。6.
根据权利要求1所述的多个不同信号同步信道化提取...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晨昱，刘岑炜，黄俊翔，
申请(专利权)人：成都立思方信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：