[发明专利]近似完全重构星载低复杂度非均匀带宽数字信道化方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，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。

背景技术

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(frequency response masking，FRM)及改进型离散傅里叶变换(modified discrete Fourier transform，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。

发明内容

本发明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，本发明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方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、设计原型低通半带滤波器H_l(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H_h(z)；

(3)、对原型低通半带滤波器H_l(z)进行M/2倍上采样得到H_u(z^M/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H_h(z)进行M/2倍上采样得到H_d(z^M/2)作为初级滤波模块下支路；