[發明專利]可變小數延時濾波器及信道延時模擬裝置

有效

• 申請號: 202011402040.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112583379B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王永慶;孫杰毅;申宇瑤;馬淑芬;陳巖
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00;H03H17/02;G01S19/23
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明提出的可變小數延時濾波器及信道延時模擬裝置，相比于常規技術，采用了兩級加權求和：第一級是對采樣間隔T_n進行加權求和，第二級是對小數延時μ進行加權求和；這樣的兩級加權求和結構使得本發明所提出的可變小數延時濾波器能夠充分利用輸入信號的導數采樣信息與采樣間隔所提供的先驗信息，從而可以在低復雜度條件下實現較大的通帶帶寬與高精度的延時；另外，還具有靈活配置的特點，用戶可根據實際系統中采樣電路可提供的信號導數采樣階次靈活給出P值。

技術領域

本發明涉及一種基于非均勻多階導數采樣的可變小數延時濾波器設計方法及信道延時模擬裝置，屬于航天測控通信、衛星導航定位領域。

背景技術

在航天測控通信、衛星導航定位領域，為了對接收設備的性能進行充分驗證，需要信號模擬器能夠高精度模擬應用環境中的測控通信(或導航)信號。信號模擬器中對信號進行動態傳輸延時模擬的方法可以歸納為如下四類：射頻存儲法、模擬延遲線法、等間隔采樣-非等間隔重構法和可變小數延時濾波器法。在這些方法中，可變小數延時濾波器法屬于純數字域方法，在系統靈活度與性能方面要優于其它方法。因此，對可變小數延時濾波器設計方法的研究一直是領域內熱點之一。

當前研究主要集中在對香農采樣定理和均勻導數采樣定理下可變小數延時濾波器設計方法的研究，如Lagrange插值設計算法，Pascal插值設計算法等等。在2010年8月《IEEE Transactions on Circuits and Systems—I:Regular Papers》第57卷第8期第2087頁至2098頁由Chien-Cheng Tseng等人發表的“Design of Wideband FractionalDelay Filters Using Derivative Sampling Method”一文中，將導數采樣定理引入到可變小數延時濾波器設計中，給出了在均勻采樣間隔條件下帶有一階導數采樣的可變小數延時濾波器時域沖激響應的理論表達式。隨后，在2012年7月《IEEE Transactions onCircuits and Systems—I:Regular Papers》第59卷第7期第1458頁至1471頁由Chien-Cheng Tseng等人發表的“Design of Fractional Delay Filter Using HermiteInterpolation Method”一文中，給出了在均勻采樣間隔條件下利用Hermite插值的可變小數延時濾波器設計方法。但是，對于高動態測控通信(或導航)信號的延時問題，均勻采樣并非是最優的采樣方式。在平均采樣間隔保持不變的條件下，非均勻采樣可以比均勻采樣提供更多的關于信號的高頻信息。

然而，現有的可變小數延時濾波器設計方法缺乏對非均勻采樣間隔下多階導數采樣信號的適應性，并且難以在低復雜度下實現較大的通帶帶寬與高精度的延時。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于非均勻多階導數采樣的可變小數延時濾波器設計方法及信道延時模擬裝置，可以在低復雜度條件下實現較大的通帶帶寬與高精度的延時。

一種可變小數延時濾波器，所述濾波器分為P+1個子濾波器；每個子濾波器分別對x^(p)[n]進行濾波，濾波結果為w_p[n,μ]；子濾波器的濾波表達式為：

其中，μ為小數延時變量，μ∈[0,1]，x^(p)[n]為離散時間信號x[n]的第p階導數，n為采樣點序號；p＝0,1,...,P，P為最高階導數；c(p,i)為子濾波器的系數，計算公式為：

其中，b為整數，取值范圍為[0,P]，j為整數，取值范圍為[b,P]，為組合數，計算公式為：

d_p(j)的計算公式為：