一种数字信道化方法及系统

本发明涉及信号传输，尤其涉及到一种数字信道化方法及系统。

背景技术：

1、作为软件无线电系统和宽带数字接收机的关键技术之一，信道化技术用于提取包含在接收带宽内的单个或多个相互独立的子带信号以便后续的基带处理。其具体实现的功能包括数字下变频、低通带通滤波、采样率转换(整数倍抽取插值)、解扩扩频系统等。

2、随着数字电子技术的快速发展，数字信道化接收机逐渐向着数字化和宽带化的方向发展，将系统从以往基于硬件、面向用途的模式中解放出来，尽可能减少整个模式中的模拟部分，将a/d和d/a尽可能靠近天线，信道化的核心思想就是通过信道化滤波器组把一个带宽较宽的信道划分为多个带宽相对较窄的子信道，并利用多速率信号处理系统在输出端得到低速率子带信道网络，因此这种结构具有良好的稳定性和灵活性。

3、现如今，可编程逻辑器件fpga的使用使得接收机的设计更加灵活，随着数模转换器(dac)以及模数转换器(adc)采样率指标的不断优化，模拟前端所能采集的信号带宽越来越大，这就对后续的基带数字信号处理系统提出了更高的要求，通过引入多速率信号处理的概念，将高速ad直接采集进来的高速数据流进行降速处理。传统的降速率方法是先将采样信号分成多路，每一路都采用混频、滤波、抽取的方式来降低采样率。这种结构可以有效降低数据速率，方便后续信号处理，但这种结构的运算量会随着子带信号的增加而变大，会消耗大量的fpga硬件资源。因此，如何解决高速数据流与信号处理的矛盾成为现有技术中普遍存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种数字信道化方法及系统，以解决使用现有的信道化方法在处理高速数据流时的运算量较大，硬件资源消耗较大的问题。

2、根据第一方面，本发明实施例提供了一种数字信道化方法，包括如下步骤：

3、采用通带覆盖全频段的信道划分方法对原始数字信道进行划分，得到各子信道的输出信号；

4、对各子信道的输出信号进行多倍系数抽取，并使用信号ejmπ/2对除第一个子信道外的其他子信道的输出信号进行调制；

5、使用等波纹fir滤波器对各个子信道的输出信号进行滤波；

6、使用信号e-j(d-1)π/2d对对应的子信道的输出信号进行调制；其中，d是指子信道的数量，d＝1,2,3……d；

7、对各个子信道的输出信号进行快速傅里叶变换后输出。

8、在一种可能的实现方式中，所述采用通带覆盖全频段的信道划分方法对原始数字信道进行划分，得到各子信道的输出信号的步骤中，第k路子信道的输出为：

9、

10、其中，p是指各个子信道对应的频谱段中段内数据点的序号，xp(.)是指输入信号，m是指被抽取的时间序列，j是指复数序列，xp′(.)是指多相滤波之后的信号。

11、在一种可能的实现方式中，所述使用等波纹fir滤波器对各个子信道的输出信号进行滤波的步骤中，使用的滤波公式为：

12、

13、其中，m是指抽取倍数，z(.)标示z变换，el(.)为等波纹fir滤波器e(.)的m路多相分支中的第l个分支。

14、根据第二方面，本发明实施例提供了一种数字信道化系统，包括：

15、信道划分模块，用于采用通带覆盖全频段的信道划分方法对原始数字信道进行划分，得到各子信道的输出信号；

16、第一调制模块，用于对各子信道的输出信号进行多倍系数抽取，并使用信号ejmπ/2对除第一个子信道外的其他子信道的输出信号进行调制；

17、多相滤波模块，用于使用等波纹fir滤波器对各个子信道的输出信号进行滤波；

18、第二调制模块，用于使用信号e-j(d-1)π/2d对对应的子信道的输出信号进行调制；其中，d是指子信道的数量，d＝1,2,3……d；

19、变换输出模块，用于对各个子信道的输出信号进行快速傅里叶变换后输出。

20、根据第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第一方面或第一方面的任意一种实施方式中所述的数据信道化方法。

21、根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行第一方面或第一方面的任意一种实施方式中所述的数据信道化方法。

22、本发明提供的技术方案，具有如下优点：

23、本发明提供的数据信道化方法，通过通过引入调制滤波器组的设计方法代替原先的多路并行滤波器设计方法，现在只需设计一个性能良好的原型滤波器，并在此基础上对原型滤波器进行不同程度的调制即可得到整个滤波器组，节省了实现结构所需的硬件资源；同时，通过采用通带覆盖全频带的子信道划分方式，可避免无重叠子信道划分方式下的盲区漏警问题，实现对整个工作频带的监测；通过将滤波与抽取的位置进行等效变换，有效降低了滤波运算量，从而减小运算过程中的误差，更容易设计出满足系统性能要求的滤波器，使得系统对高速数据流有更好的兼容性与扩展性。

技术特征：

1.一种数字信道化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的数字信道化方法，其特征在于，所述采用通带覆盖全频段的信道划分方法对原始数字信道进行划分，得到各子信道的输出信号的步骤中，第k路子信道的输出为：

3.根据权利要求1所述的数字信道化方法，其特征在于，所述使用等波纹fir滤波器对各个子信道的输出信号进行滤波的步骤中，使用的滤波公式为：

4.一种数字信道化系统，其特征在于，包括：

5.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述权利要求1-3中任一所述的数字信道化方法。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现上述权利要求1-3中任一所述的数字信道化方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种数字信道化方法及系统，其中的方法包括：采用通带覆盖全频段的信道划分方法对原始数字信道进行划分，得到各子信道的输出信号；对各子信道的输出信号进行多倍系数抽取，并使用信号e<supgt;jmπ/2</supgt;对除第一个子信道外的其他子信道的输出信号进行调制；使用等波纹FIR滤波器对各个子信道的输出信号进行滤波；使用信号e<supgt;‑j(D‑1)π/2D</supgt;对对应的子信道的输出信号进行调制；其中，D是指子信道的数量，D＝1,2,3……D；对各个子信道的输出信号进行快速傅里叶变换后输出。本发明中的方法，滤波运算量较低，且所需硬件资源较少。

技术研发人员：贾梓良,吴于豪,罗培刚
受保护的技术使用者：西安电子科技大学芜湖研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13