一種資源復用的完全重構子帶綜合處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及數據傳輸技術領域，特別涉及一種資源復用的完全重構子帶綜合處理 方法，可應用在移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)、軟件化處理轉發(fā)器衛(wèi)星系統(tǒng)、地面移動通信系統(tǒng)，以及 各種數據收集系統(tǒng)中。
【背景技術】
[0002] 地基波束形成系統(tǒng)在地面形成波束，需要把星上上百個饋源接收或發(fā)射的信號的 在星地之間實時傳輸。相比于星上波束形成系統(tǒng)，地基波束形成系統(tǒng)可以極大的提升波束 形成的靈活性，衛(wèi)星在軌后可以靈活、快速的增加、消除及重構點波束，以適應不同軌道位 置、業(yè)務變化及新型應用；可以在地面進行自適應波束形成及波束調零等復雜信號處理； 衛(wèi)星與體制無關，可以非常容易的實現衛(wèi)星通信系統(tǒng)的體制升級。隨著地面移動通信系統(tǒng) 進入4G時代，為了支持終端高速上網，基站和終端均增大了發(fā)射功率，基站和終端帶外輻 射、互調和交調輻射增加，地面運營商之間相互干擾的新聞也不斷現于媒體。地基波束形 成系統(tǒng)中饋源接收的信號要實時傳送到地面，即星上下行饋電通道中行波管放大器（TWTA) 要同時承擔上百個信號的功率放大，此時如果地面存在干擾，則TWTA將多承擔上百個信號 的功率放大，這將極大的浪費星上寶貴的功率資源，甚至導致TWTA嚴重飽和，整個系統(tǒng)無 法正常工作。饋源中存在的干擾信號也將會降低接收端S/N，進而降低系統(tǒng)通信性能，嚴重 時無法進行通信?；谝陨显?，通過完全重構濾波器技術對帶內干擾進行抑制，達到系統(tǒng) 鏈路抗干擾的目的。完全重構濾波器技術就需要突破完全重構子帶分析技術等，子帶分析 是從頻率上將頻分復接的多個信道分離出來，使不同的子帶信道直接對應不同的終端業(yè)務 應用，它的性能直接影響系統(tǒng)的應用性能。完全重構濾波器階數一般高達五、六千階，子帶 分析器若采用傳統(tǒng)的多相分路方法將使用超過五千個的乘法器進行多相濾波，在目前的 工程水平上將是無法實現的。為了降低子帶分析器所使用的硬件資源，提高設計效率，本專 利給出了一種資源復用的完全重構子帶分析器實現方法，能夠極大的節(jié)省硬件資源，且結 構簡單、通用，能夠極大的提高設計效率，縮短研制周期，減小工程應用的風險。現有子帶 分析的實現方法多根據項目的具體需求，設計適合于項目技術指標的子帶分析器的實現結 構。這樣的設計實現結構往往不具有通用性，如果技術指標有所變化則需要重新設計，降低 了設計效率。
[0003]文獻l"EfficientWidebandChannelizerforSoftwareRadioSystemsUsing ModulatedPRFilterbanks(ffajihA.A,GordonL.S.IEEETransactionsonSignalPr ocessing，52 (10)，2004,pp. 2807-2820)提出了一種基于調制濾波器組的非均勻信道化濾 波器的方法，由于充分利用了調制濾波器組的多相濾波結構以及電路的等價交換等性質， 相對于傳統(tǒng)的數字下變頻方向，具有運算量小、硬件復雜度低等優(yōu)點。該技術主要思想是利 用均勻濾波器組實現非均勻信道化處理，首先采用均勻分析濾波器組對寬帶信號進行分路 處理，再根據每個子帶信號的頻帶分布情況，采用綜合濾波器組對部分（或全部）子帶信號 進行重構。該技術中所采用的分析濾波器組和綜合濾波器組均是由同一個原型濾波器組經 過復指數調制得到，并且滿足完全重構條件。然而，這種方法所需要的原型濾波器隨著信道 化路數增加和濾波器阻帶增益的減少而迅速增加。
[0004] 文獻2 "基于NPR調制濾波器組的動態(tài)信道化濾波"（李冰，鄭瑾，葛臨東，信息工 程大學信息工程學院，鄭州，電子學報，2007年第6期）給出了動態(tài)信道化濾波方法，以更 新能量檢測的方式實現動態(tài)的信道化處理，而無需改變分析濾波器組。
[0005] 另外，文獻3《近似完全重構DFT調制濾波器組的設計》熊艷平，西安電子科技大 學碩士學位論文，2008 ;文獻4《近似重構余弦調制濾波器組的設計》胡阿麗，西安電子科技 大學碩士學位論文，2007 ;都對近似完全重構信道化的實現方法進行了介紹。
[0006] 其中，以上4個現有技術的文獻給出了不同的近似完全重構子帶分析器的設計和 實現方法，都是重在研宄濾波器本身的設計。例如文獻1是利用均勻濾波器組實現非均勻 信道化處理，但濾波器階數受信道化數目影響很大，不利于工程實現；文獻2以滿足不同帶 寬，非均勻分布的子帶信道化處理為目標，給出了系統(tǒng)的濾波器實現方式，只能用于計算重 構濾波器系數；文獻3、4中只給出了調制濾波器的設計和性能分析，也只能用于計算重構 濾波器的系數。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種資源復用的完全重構子帶綜合 處理方法，該方法能夠實現對資源的2m倍復用，由于資源復用倍數與子帶數成正比，即子帶 數越多則資源復用次數越多，本發(fā)明的優(yōu)勢越明顯，采用本方法實現的子帶綜合器可以大 大降低硬件資源的開銷，參數配置靈活，適用于不同帶寬、速率的系統(tǒng)進行子帶綜合，應用 范圍廣。
[0008] 本發(fā)明的上述目的通過以下方案實現：
[0009] 一種資源復用完全重構子帶綜合處理方法，具體處理步驟如下：
[0010] (1)、接收輸入數據x(n)，然后對所述輸入數據進行完美濾波因子調整得到信號 Y(n)；
[0011] (2)、對步驟（1)得到的信號Y(n)進行P= 2m點的IFFT變換；并采用復數因子矢 量丨對IFFT輸出信號進行修正濾波處理，得到信號z(n);其中，矢量Vf中的第r個復數因
W1Xl)維零矢量；A為如下所示的W1X(N-I))維矩陣：
[0014]
[0015] 其中，ai、a2、…、aM分別為設定的M階子帶濾波器的濾波系數；即將設定的M階子 帶濾波器的M個濾波系數按列存放在QlrtX(N-I))維矩陣A中；
[0016] (5)、對步驟（4)的濾波后信號進行抽取處理，并進行符號調整，得到子帶綜合處 理的輸出信號；具體實現過程如下：
[0017] (5a)、在濾波后信號中，連續(xù)抽取2m個數據，然后間隔2 m個數據后再連續(xù)抽取2 -個 數據，依次類推，實現每隔2m個數據抽取2 -個數據；
[0018] (5b)、對第一組抽取得到的2m個數據乘以" 1"，對第二組抽取得到的2 m個數據乘以 "-1"，依次類推對對第e組抽取得到的2-個數據乘以系數（-1) 其中，e為正整數。
[0019] 上述的資源復用完全重構子帶綜合處理方法，在步驟（1)中，進行完美濾波因子 調整的因子矢量Vw如下：
中，M為設定的子帶濾波器階數，P= 2m為設定的子帶個數，m為正整數。
[0022] 上述的資源復用完全重構子帶綜合處理方法，在步驟（4)中，采用設定的（2mXN) 維的子帶濾波系數矩陣沢對步驟（3)中N個FIFO的輸出數據進行重構濾波處理，具體處理 過程如下：
[0023] 在第1個系統(tǒng)時鐘周期內，N個FIFO輸出的N個數據分別與矩陣9?的第1行系數 相乘，并累加輸出作為第1個濾波后信號；第2個系統(tǒng)時鐘周期內N個FIFO輸出的N個數 據分別與矩陣沢的第2行系數相乘，并累加輸出作為第2個濾波后信號；依次類推，第2-個 系統(tǒng)時鐘周期內N個FIFO輸出的N個數據分別與矩陣9?的第2m行系數相乘，并累加輸出作 為第2°'個濾波后信號；
[0024] 然后，第2m+l~2m+1個系統(tǒng)時鐘周期內的FIFO輸出的2 m組信號分別采用矩陣沢 的2m行濾波系數進行濾波處理；依次類推完成FIFO的輸出數據的重構濾波處理。
[0025] 上述的資源復用完全重構子帶綜合處理方法，如果在步驟（1)中沒有進行完美濾 波因子調整處理，則在步驟（4)重構濾波處理后，對所述濾波處理輸出信號進行完美濾波 因子調整處理，然后再進入步驟（5)進行信號抽取和符號調整。
[0026] 本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點：
[0027] (1)、本發(fā)明采用N個串連的深度為2-的FIFO對數據進行存儲，并依次輸出數據， 從而實現對資源的2m倍復用，其中，子帶路數越多則資源復用次數越多，降低硬件資源開銷 越多，本發(fā)明的優(yōu)勢就越明顯；
[0028] (2)、本發(fā)明進行了完美濾波、系數調整、重構濾波，實現了對子帶信號的完全重 構，子帶之間不需要設置保護間隔，相對于現有技術，本發(fā)明的重構方法更靈活、適用范圍 更廣。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明資源復用的完全重構子帶綜合處理方法的處理流程圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明中IFFT輸出數據的格式示意圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明中進行數據抽取的示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明中進行符號調整的示意圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明提供的另一種資源復用的完全重構子帶綜合處理方法的處理流程 圖。
【具體實施方式】
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