本发明专利技术提出了一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器，用于解决现有星载数字信道化器重构误差高、保护间隔宽、计算复杂度高的技术问题。实现方法包括：设计原型低通半带滤波器；根据该原型低通半带滤波器设计其对应互补高通半带滤波器；将原型低通半带滤波器上采样作为上支路初级滤波器，并将原型互补高通半带滤波器上采样做为下支路初级滤波器；设计上下支路次级滤波器并做多相分解；通过上下支路次级滤波器多相分解的转置完成信号重构。本发明专利技术降低了原有星载数字信道化器的重构误差，降低了保护间隔宽度，降低了计算复杂度，简单高效，易于实现。
A Nearly Complete Reconfiguration Spaceborne Low Complexity Nonuniform Bandwidth Digital Channelizer
【技术实现步骤摘要】
一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器
本专利技术属于数字信号处理
，涉及一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器，具体涉及一种星载柔性转发器中数字信道化器实现方法。
技术介绍
随着现代通信技术的快速发展，宽带卫星移动通信系统作为全球移动通信中的重要环节，近年来向着更大通信容量，更强星上处理能力，更广范围通信覆盖方向发展。而作为星上处理的重要部分，星载柔性转发器相比于传统透明转发器和处理转发器具有更灵活的星上处理能力及更低的计算复杂度，其中，随着卫星通信频谱资源的日益紧张，对于星载柔性转发器中数字信道化器提出了更低的计算复杂度，更窄的过渡带宽等要求。当前的设计数字信道化器的方法有解析信号法、数字下变频法及频域滤波法等，。其中解析信号法利用信号的解析属性实现，但只能实现均匀信道划分；数字下变频法可实现非均匀信道划分，但当子信道数目增加时，其所需乘法器数量也随子信道数目线性增加，耗费硬件资源；频域滤波法将信号映射到频域完成分析，交换及重构操作，计算量低，但对存储空间要求较高，且需要实时调整FFT的运算点数，灵活性差。为实现完全子带相对位置可调，可使用离散余弦变换滤波器组和离散傅里叶变换滤波器组，其中，离散余弦变换滤波器组常用作精确重构滤波器组结构，但其在实现时，滤波器阶数通常为104级别，而且过渡带很宽，占到通带的40％～60％，从而导致严重的邻带混叠。而离散傅里叶变换滤波器组实现形式更简单，复杂度更低，但是重构误差偏高，为10-1级别,且当重构误差降低时，需提升过渡带带宽为代价。为了兼顾星载数字信道化器对于重构误差及算法复杂度的要求，田斌、李晨曦在论文近似精确重构的低复杂度星载信道化器(.系统工程与电子技术:1-10[2019-03-11])中提出了一种结合频谱遮蔽(frequencyresponsemasking，FRM)及改进型离散傅里叶变换(modifieddiscreteFouriertransform，MDFT)的星载数字信道化器的设计方法，通过FRM结构得到陡峭的FIR低通原型，进一步通过MDFT结构消除邻带混叠，所提方法具有更低的运算复杂度，更陡峭的过渡带和更窄的保护间隔，更小的重构误差。但是，该方法在完成整个星上数字信道化器分析与综合过程仍占用大量乘法器资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器，结合半带滤波器的良好特性、FRM结构设计FIR滤波器的特性及复指数调制滤波器组，进一步降低运算复杂度，实现更窄的保护间隔及更小的重构误差。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括如下步骤：1.一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器，其特征在于包括以下步骤：(1)、设计原型低通半带滤波器Hl(z)；(2)、根据该原型低通半带滤波器，设计其对应互补高通半带滤波器Hh(z)；(3)、对原型低通半带滤波器Hl(z)进行M/2倍上采样得到Hu(zM/2)作为初级滤波器模块上支路，对互补高通N阶半带滤波器Hh(z)进行M/2倍上采样得到Hd(zM/2)作为初级滤波模块下支路；(4)、将输入信号X(z)分别同时输入到初级滤波模块上支路和初级滤波模块下支路进行滤波得到上下两路信号Xh(z)和Xl(z)；(5)、设计上支路次级N阶低通滤波器Hum(z)及下支路N阶次级滤波器Hdm(z)；(6)、将次级滤波器做复指数调制得到次级复指数调制滤波器组，实现步骤为：(6a)、将上支路次级低通滤波器Hum(z)做多相分解得到M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器，下支路次级滤波器Hdm(z)做多相分解得到M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器；(6b)、将上支路M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器结合M/2点IFFT构成次级上支路复指数调制滤波器组模块，下支路M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器结合M/2点IFFT构成下支路复指数调制滤波器组模块；(7)、将步骤(4)中读出的上路信号Xh(z)通过步骤(6)中所得到的上支路次级复指数调制滤波器组模块得到奇数路各子路信号，下路信号Xl(z)通过步骤(6)中所得到的下支路次级复指数调制滤波器组模块得到偶数路各子路信号；(8)、将步骤(7)中所得到的各子路信号通过交换矩阵控制实现各路子信号的交换；(9)、将步骤(8)完成交换的各子路信号中的奇数路信号通过步骤(6)中的上支路次级复指数调制滤波器组的转置得到Yh(z)，偶数路信号通过步骤(6)中的下支路次级复指数调制滤波器组的转置得到Yl(z)，并将Yh(z)与Yl(z)相加得到Y(z)，完成多路信号的重构；本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术由于使用低通半带滤波器作为初级滤波模块的上支路原型滤波器，同时通过半带滤波器良好的互补特性，得到下支路原型滤波器，保证了更低的重构误差及更窄的过渡带宽，同时因半带滤波器中一半系数为零，在相同阶数下初级滤波模块可以降低一半的运算复杂度。次级滤波模块中通过圆周频移特性得到下支路复指数调制滤波器组的原型滤波器，将IFFT及FFT运算点数降低一半，具有面对更高路数数字信道化器的应用前景。同时因半带滤波器良好的互补特性，省去了原FRM结构中最后一级滤波的结构。从而整个星载数字信道化器结构有效降低了计算复杂度，同时保证了更窄的过渡带及更低的重构误差附图说明图1为本专利技术的分析模块结构图，包括初级滤波模块和次级滤波模块；图2为本专利技术的综合模块结构图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术作进一步的详细描述。参照图1和图2，本专利技术包括以下步骤：步骤1，设计原型低通半带滤波器Hl(z)。原型低通半带滤波器依据星载数字信道化器的性能要求进行设计，数字信道化器系统性能要求如下(1).通道带宽为160MHz，划分成64个子信道；(2).通道内有效带宽为120MHz，包括48个子信道；(3).子信道带宽为2.5MHz；(4).子信道间保护间隔为200KHz；由此得出原型低通半带滤波器Hl(z)的归一化过渡带宽为0.2/2.5＝0.08，选择的原型低通半带滤波器归一化参数如表1所示：表1原型低通半带滤波器参数步骤2，根据该原型低通半带滤波器，设计其对应互补高通半带滤波器Hh(z)，实现步骤为：根据低通半带滤波器对应高通半带滤波器计算公式其中，Na为原型低通半带滤波器Hl(z)的阶数。此时Hh(z)的通带为Hl(z)的阻带，且Hh(z)的阻带为Hl(z)的通带，二者完全互补。步骤3，对原型低通半带滤波器Hl(z)进行M/2倍上采样得到Hu(zM/2)作为初级滤波器模块上支路，对互补高通N阶半带滤波器Hh(z)进行M/2倍上采样得到Hd(zM/2)作为初级滤波模块下支路。实现步骤如下：对原型低通半带滤波器Hl(z)的系数hl(n)进行M/2倍上采样，即在hl(n)的两个相邻样点中插入M/2-1个零得到Hu(zM/2)，此时Hu(zM/2)为Hl(z)的M/2-1次镜像周期重复，；同理对互补高通半带滤波器Hl(z)进行M/2倍上采样得到Hd(zM/2)，此时Hd(zM/2)为Hh(z)的M/2-1次镜像周期重复，并将Hu(zM/2)作为初级滤波器模块上支路，通带为Hd(zM/2)作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器，其特征在于包括以下步骤：(1)、设计原型低通半带滤波器Hl(z)；(2)、根据该原型低通半带滤波器，设计其对应互补高通半带滤波器Hh(z)；(3)、对原型低通半带滤波器Hl(z)进行M/2倍上采样得到Hu(z
【技术特征摘要】
1.一种近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化器，其特征在于包括以下步骤：(1)、设计原型低通半带滤波器Hl(z)；(2)、根据该原型低通半带滤波器，设计其对应互补高通半带滤波器Hh(z)；(3)、对原型低通半带滤波器Hl(z)进行M/2倍上采样得到Hu(zM/2)作为初级滤波器模块上支路，对互补高通N阶半带滤波器Hh(z)进行M/2倍上采样得到Hd(zM/2)作为初级滤波模块下支路；(4)、将输入信号X(z)分别同时输入到初级滤波模块上支路和初级滤波模块下支路进行滤波得到上下两路信号Xh(z)和Xl(z)；(5)、设计上支路次级N阶低通滤波器Hum(z)及下支路N阶次级滤波器Hdm(z)；(6)、将次级滤波器做复指数调制得到次级复指数调制滤波器组，实现步骤为：(6a)、将上支路次级低通滤波器Hum(z)做多相分解得到M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器，下支路次级滤波器Hdm(z)做多相分解得到M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器；(6b)、将上支路M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器结合M/2点IFFT构成次级上支路复指数调制滤波器组模块，下支路M/2个阶数为N/(M/2)的多相滤波器结合M/2点IFFT构成下支路复指数调制滤波器组模块；(7)、将步骤(4)中读出的上路信号Xh(z)通过步骤(6)中所得到的上支路次级复指数调制滤波器组模块得到奇数路各子路信号，下路信号Xl(z)通过步骤(6)中所得到的下支路次级复指数调制滤波器组模块得到偶数路各子路信号；(8)、将步骤(7)中所得到的各子路信号通过交换矩阵控制实现各路子信号的交换；(9)、将步骤(8)完成交换的各子路信号中的奇数路信号通过步骤(6)中的上支路次级复指数调制滤波器组的转置得到Yh(z)，偶数路信号通过步骤(6)中的下支路次级复指数调制滤波器组的转置得到Yl(z)，并将Yh(z)与Yl(z)相加...
【专利技术属性】
技术研发人员：田斌，李鹏超，李晨曦，席巾荣，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。