[發(fā)明專利]一種基于多級插值的窄帶隨機(jī)信號生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710826792.1
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107682096B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳喆;殷福亮;王睿;呼德
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H03H17/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于多級插值的窄帶信號生成方法，其特征在于：根據(jù)隨機(jī)信號的最高頻率、插值允許的最大相對誤差計算出多級2倍升采樣所需的級數(shù)，采用窗函數(shù)法設(shè)計出各級2倍升采樣所需的FIR濾波器，以此作為生物優(yōu)化方法的初值，采用生物優(yōu)化方法尋找滿足通帶允許最大衰減、阻帶最小衰減以及階數(shù)最低的FIR濾波器，再將得到的FIR濾波器與隨機(jī)信號卷積，再利用線性插值將信號采樣率提升至所需采樣率；

所述多級2倍升采樣所需級數(shù)L的計算方法如下：

其中，f_H和f₁為原始隨機(jī)信號的最高頻率和采樣頻率，δ為插值允許的最大相對誤差，表示向上取整操作；

各級2倍升采樣所需的FIR濾波器的計算方法如下：

S1：采用矩形窗函數(shù)法設(shè)計出L級2倍升采樣所需的FIR濾波器，其中第i級2倍升采樣的FIR濾波器系數(shù)g_i(n)計算如下：

其中，N_i為第i級2倍升采樣FIR濾波器的階數(shù)，并且將g_i(n)歸一化為h_i(n)：

S2：將h_i(n)，作為初始值，采用生物優(yōu)化方法求取式中代價函數(shù)的最優(yōu)解，記為

其中，α為加權(quán)系數(shù)，α0.6，M為傅里葉變換長度；

S3：計算S2得到的濾波器的通帶衰減α_p和阻帶衰減α_s，

其中，H(m)，m＝0,…,M-1，為求得的L級2倍升采樣濾波器級聯(lián)的傅里葉變換，

若通帶衰減α_p和阻帶衰減α_s均滿足需求，則將各級濾波器的階數(shù)降低2階，并重復(fù)步驟S2-S3，直到通帶衰減α_p和阻帶衰減α_s恰好能夠滿足需求，并且各級濾波器的階數(shù)盡量低為止；

S4：采用S1-S3得到的L級2倍升采樣濾波器與原始隨機(jī)信號卷積，使采樣頻率提高2^L倍，然后采用線性插值，使信號的采樣率繼續(xù)升高到所需的采樣率f_s。