[發明專利]一種基于CEM FRM的動態非均勻窄過渡帶濾波器組及設計方法

有效

• 申請號: 201910446571.0
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110210101B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 張文旭;姚雨雙;趙文童;張春光;郜麗鵬;何俊希;張恒;范曉蕾;杜秋影;李廣琦
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;H03H17/02;H04B1/40
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本發明涉及濾波器組技術領域，具體涉及一種基于CEM FRM的動態非均勻窄過渡帶濾波器組及設計方法。本發明包括基于CEM FRM的分析濾波器組部分以及動態綜合濾波器組部分。分析濾波器組部分包括延時模塊、抽取模塊、上支路延時模塊、下支路原型濾波器模塊、上支路屏蔽濾波器模塊、下支路屏蔽濾波器模塊、求和模塊及IFFT模塊。動態綜合濾波器組部分包括：上支路屏蔽濾波器模塊、下支路屏蔽濾波器模塊、上支路延時模塊、下支路原型濾波器模塊、K倍插值模塊、延時模塊、求和模塊及IFFT模塊。設計方法包括基于CEMFRM的原型濾波器設計和屏蔽濾波器設計。本發明可以實現低復雜度的非均勻窄過渡帶濾波器組，有效減少窄過渡帶的非均勻濾波器組硬件資源消耗。

技術領域

本發明涉及濾波器組技術領域，具體涉及一種基于CEM FRM的動態非均勻窄過渡帶濾波器組及設計方法。

背景技術

軟件無線電被定義為是這樣一種無線電，即其接收端的數字化是在天線后面的某一級，比如在寬帶濾波、低噪聲放大器和用來把射頻信號下變頻到中頻的混頻器及其中頻放大器/濾波器等級連部件的后端進行的，對于發射機的數字化則正好相反。軟件無線電剛開始是從軍事通信領域提出來的，但經過了十幾年的研究和推廣，軟件無線電已經應用于包括民用移動通信、雷達、電子戰、測繪，甚至電視廣播等無線電工程的各個領域。

由于多速率信號處理技術是軟件無線電中的一個重要技術。在對射頻信號直接進行帶通采樣之后，我們得到的數據流速率很高，導致后續的信號處理速度跟不上，尤其是在一些對實時性有要求的系統中。所以我們需要對A/D后的數據流進行降速處理，多速率信號處理技術為這種降速處理的實現提供了理論的依據。

濾波器組是多速率信號處理技術的核心。濾波器組是一組具有共同的輸入或者共同的相加后的輸出的濾波器。濾波器組用來實現對信號頻率的各種分量進行分解，然后我們可以根據需要對各個子信號進行不同的處理和傳輸。根據濾波器組的結構，我們可以將其分為兩類：一類是均勻濾波器組，另一類是非均勻濾波器組。現如今，隨著軟件無線電的廣泛應用和多速率信號處理技術的發展，我們的研究重點已經從均勻濾波器組轉變為非均勻濾波器組。

目前，設計非均勻濾波器組有兩種方法：直接法和間接法。直接法是根據非均勻濾波器組中各個子濾波器的參數要求直接設計出所需要的子濾波器；間接法是利用分析濾波器組和綜合濾波器組組合的方式來設計非均勻濾波器組。首先利用分析濾波器組設計出均勻濾波器組，然后利用綜合濾波器組合并分析濾波器組中子濾波器從而實現非均勻濾波器組。

由于在利用濾波器組技術對信號進行處理的過程中，信號會產生誤差失真，主要有相位、幅度、混疊這三種誤差，為了去除這三種誤差，使整個濾波器組系統做到精確或者近似精確重構，解決方案是設計特性、結構不同的濾波器組，所以這三種誤差的消除也推動了濾波器組理論的不斷發展。其中，采用間接法設計非均勻濾波器組時產生的混疊誤差的主要原因是濾波器組存在過渡帶。為了盡可能降低混疊誤差，需要設計出足夠窄的過渡帶的濾波器組。但是，濾波器的過渡帶越窄，濾波器組的復雜度就越高，工程實現就越困難，所以需要解決窄過渡帶濾波器組的復雜度高的問題。

申請號為CN201610133236.1的專利，一種FRM窄過渡帶濾波器組結構和文獻《調制濾波器組及其設計方法研究》僅涉及基于FRM的均勻濾波器組，與本發明結構不同；申請號為CN201710244799.2的專利，一種5G系統中基于FRM技術的FBMC收發系統的設計方法，是首先利用FRM技術對原型濾波器進行設計，然后經過離散傅里葉變換調制成綜合濾波器組和分析濾波器組，不是動態的非均勻濾波器組結構；文獻《基于非均勻濾波器組的動態信道化濾波》僅僅是基于DFT濾波器組的設計方法研究，沒有涉及FRM技術，與本發明設計方法不同。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于CEM FRM的動態非均勻窄過渡帶濾波器組及設計方法，以降低窄過渡帶濾波器組的結構設計復雜度，實現低復雜度的非均勻窄過渡帶濾波器組。