[发明专利]一种基于外插脉冲响应法实现的快速滤波器组的非均匀数字信道化方法

说明书

本发明公开了一种基于外插脉冲响应法实现的快速滤波器组的非均匀数字信道化方法，利用主分量分析法以及SOCP优化实现了EIR滤波器的最优设计，实现了对原型滤波器频域的最优逼近；在达到相同设计指标的前提下，提出的EIR‑FFB的实现复杂度比DFTFB、CMFB、MPRB以及MRFB的复杂度都要低，EIR‑FFB在具有优良性能的同时也兼具了低复杂度特性；EIR‑FFB实现的非均匀数字信道化，在硬件结构不改变的条件下，与其他设计方法相比，具有较低的实现复杂度；由于EIR‑FFB的非均匀信道化设计与待接收的标准数无关，因此可包容的标准容量极大。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其是一种基于外插脉冲响应法实现的快速滤波器组的非均匀数字信道化方法。

背景技术

伴随着通信行业的迅猛发展，从第三代到第四代移动通信仅花费十几年的时间，第五代移动通信标准也是呼之欲出，移动通信也处在日新月异的更迭换代之中。在这样的趋势中涌现出了传输频段、传输速率以及调制方式都不尽相同的众多通信标准。采用不同通信制式的服务或者移动设备需要传输的通信信号的发送以及接收只能依赖于特定的设备，这种通信标准不统一带来的信号发送、接收机模块的不普适问题，导致了通信系统资源消耗的急剧上升。在全球范围内通信标准的统一尚未到来之前，亟待一种灵活的解决方案以达到信号发送以及接收机与不同通信制式的兼容。为了很好的支持现有的以及即将订立的通信标准，软件无线电(Software Defined Radio，SDR)的概念应用而生。基于SDR的多标准无线系统可以利用软件定义的相同接收模块处理满足不同无线通信标准的通信信号。SDR技术具有低资源消耗、低功耗以及支持不同通信制式等优点。在SDR系统中，信道化模块的作用是从宽带输入信号中提取单个无线信道，它是复杂度最高的模块。数字滤波器组广泛地应用于多标准信道化中，因此数字滤波器组的低复杂度设计具有十分重大的意义。

现有技术中有多种低复杂度设计滤波器的方法，比如：内插脉冲响应法(Interpolated Finite Impulse Response，IFIR)、频罩法(Frequency-ResponseMasking，FRM)、外插脉冲响应法(Extrapolated Impulse Response，EIR)等。对于给定的频域响应指标，FRM滤波器的有效长度比满足相同指标的无限精度最优滤波器长，设计复杂度还有待提升。IFIR的设计复杂度低，但仅可用于设计窄带滤波器。而EIR在相同的频域指标下与最优滤波器直接实现形式相比，具有不引入额外附加延时、系数舍入误差低等特点。

数字滤波器组常被用于数字信道化实现中，在需要实现的通信信道十分庞大的场景下，降低数字滤波器组的实现复杂度也变得十分重要。1992年Lim教授提出的快速滤波器组(Fast Filter Bank，FFB)是由快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)/快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)演变而来。Lim教授将FFT/IFFT重新阐释为一个滤波器组，分析得到FFT/IFFT滤波器组的各级原型滤波器的阶数为一阶，因此FFT/IFFT的阻带衰减只能达到-13dB。为了克服FFT/IFFT阻带衰减性能差的缺点，FFB在FFT/IFFT的框架之上，将FFT/IFFT的各级原型滤波器替换成高阶原型滤波器，以达到较大的阻带衰减。将EIR方法与FFB结合，利用EIR设计FFB的各级原型滤波器，在原有的FFB低复杂度的基础上，EIR-FFB能进一步降低设计复杂度，为实现高阶滤波器的极低复杂度提供了可能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于外插脉冲响应法实现的快速滤波器组的非均匀数字信道化方法，能够极大地降低现有多标准信道化接收机的复杂度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于外插脉冲响应法实现的快速滤波器组的非均匀数字信道化方法，包括如下步骤：