[發明專利]一種衛星發射信道雙域非對稱FIR失真補償濾波器設計方法

在審

• 申請號: 201811141801.4
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109217843A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 田野;徐啟炳;楊志梅;劉晗;張立新;韓虹;王瑛;錢小平
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明公開了一種星載雙域非對稱FIR失真補償濾波器設計方法：1、提取發射信道的幅度與群時延特性；2、根據系統的幅度和群時延指標要求，計算得到需要進行設計的濾波器目標幅度群時延；3、利用本發明提出的FIR幅度失真補償濾波器目標幅度，通過拉格朗日乘數法計算出滿足步驟2幅度特性的幅度失真補償濾波器系數。4、根據提出的非對稱FIR群時延失真補償濾波器的目標群時延，通過拉格朗日乘數法迭代計算出滿足步驟1提取的群時延特性的群時延失真補償濾波器系數。5、失真補償濾波器系數進行卷積，得到雙域非對稱FIR失真補償濾波器。本發明解決了在占用較少資源，保證導航下行信號連續性與實時性的情況下，利用本發明的方法可以補償導航發射信道的非線性失真，實時地提升導航下行信號質量。

技術領域

本發明涉及一種衛星發射信道雙域非對稱FIR失真補償濾波器設計方法，屬于導航技術領域。

背景技術

隨著北斗衛星導航系統的建設，北斗三號衛星導航系統對信號質量提出了更高的要求。在導航下行信號對實時性、連續性、可靠性高的要求下，以及為了占用較少的星載資源的情況下，需要利用失真補償濾波器對北斗導航衛星發射信道中的非線性失真給予補償來提高導航下行信號質量。

傳統的失真補償濾波器分為無記憶失真補償濾波器與有記憶失真補償濾波器。無記憶失真補償濾波器主要利用離線或者在線學習的查找表，對輸入信號進行失真補償。而有記憶失真補償濾波器主要利用閉環的學習結構，不斷調整失真補償參數來達到失真補償的效果。由于導航下行信號對實時性以及連續性要求高的特點，上述兩種常規的失真補償濾波器設計方法并不適合導航衛星。

在星載資源有限的情況下，為了滿足導航下行信號的要求，可以采用FIR濾波器這種結構，但是目前公開的設計方法中，FIR濾波器主要用來對信號進行濾波，其相位特性為線性，無法對非線性相位進行補償等，被設計高通或是低通濾波器，并沒有針對整個信道的失真設計成失真補償濾波器，尤其是沒有專門針對信道的群時延進行相關的設計。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出了一種衛星發射信道雙域非對稱FIR失真補償濾波器設計方法，能夠在占用較少星載資源的情況下，以及在滿足導航下行信號實時性、連續性、可靠性的條件下，有效地補償導航下行信號的失真，提高導航下行信號質量。

本發明的技術解決方案是：一種衛星發射信道雙域非對稱FIR失真補償濾波器設計方法，該方法包括下列步驟：

(1)、提取衛星發射信道實際的幅度特性|H_origin(ω)|與群時延特性grp_origin(ω)；

(2)、根據衛星發射信道所要求的幅度特性|H_cons(ω)|和群時延特性grp_cons(ω)和衛星發射信道實際的幅度特性|H_origin(ω)|與群時延特性grp_origin(ω)，分別計算幅度失真補償濾波器的目標幅度頻率響應|H_obj(ω)|和群時延失真補償濾波器的目標群時延頻率響應grp_obj(ω)；

(3)、設計幅度失真補償濾波器的系數h₁(n)，使之滿足其頻率響應與對應頻點的目標幅度頻率響應之間波動不超過第一預設門限χ，且階數最小的條件；

(4)、設計群時延失真補償濾波器的系數h₂(n)，使之滿足群時延失真補償濾波器頻率響應的平方與對應頻點的目標群時延頻率響應的平方之差不超過第二預設門限，且群時延失真補償濾波器頻率響應與與對應頻點的目標群時延頻率響應之差的平方最小的條件；

(5)、將幅度失真補償濾波器h₁(n)與群時延失真補償濾波器h₂(n)卷積，得到幅度、群時延雙域抗失真濾波器h(n)：