[發(fā)明專利]原型濾波器生成方法、裝置、信道化方法和星載通信裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110174610.3
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112528582B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安建平;王帥;李琦;吳玉清;劉萍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/337
• 分類號: G06F30/337
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 程琛

本發(fā)明提供一種原型濾波器生成方法、裝置、信道化方法和星載通信裝置，其中原型濾波器生成方法包括：基于任意通道數(shù)余弦調(diào)制濾波器組的混疊失真誤差模型，確定余弦調(diào)制濾波器組的原型濾波器的參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)；參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)使得生成的超高階原型濾波器滿足近似完美重構(gòu)條件；對參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)進(jìn)行全局迭代尋優(yōu)，直至當(dāng)前輪尋優(yōu)得到的最優(yōu)解的適應(yīng)度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；以該最優(yōu)解為初值進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)的局部尋優(yōu)，得到原型濾波器的濾波器參數(shù)。本發(fā)明抑制了相鄰子帶以及非相鄰子帶間的帶外泄露和頻譜混疊失真，降低了海量參數(shù)規(guī)劃問題求解的計算復(fù)雜度，并提高了超高階原型濾波器的生成效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種原型濾波器生成方法、裝置、信道化方法和星載通信裝置。

背景技術(shù)

M通道非均勻雙正交余弦調(diào)制濾波器組（CMFB）可以基于第IV類離散余弦變換對線性相位FIR原型濾波器進(jìn)行均勻?qū)ε颊{(diào)制，實現(xiàn)寬帶復(fù)雜頻譜的細(xì)粒度柔性分解，并通過對若干子帶的綜合重構(gòu)完成特定波形的多尺度全相干反演。因此，CMFB結(jié)構(gòu)憑借資源開銷小、波形分析靈活度高等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于寬帶衛(wèi)星通信、雷達(dá)認(rèn)知對抗、智能語音和圖像處理等領(lǐng)域。以下一代低軌衛(wèi)星隱蔽通信為例，特定時段內(nèi)用戶數(shù)量、各用戶頻譜位置及所占帶寬隨機(jī)動態(tài)變化，系統(tǒng)業(yè)務(wù)類型繁雜，子帶波形標(biāo)準(zhǔn)、模式多樣，對CMFB寬帶通信收發(fā)機(jī)的數(shù)字信道化和抗干擾能力提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

低通原型濾波器的設(shè)計是實現(xiàn)CMFB的關(guān)鍵，而原型濾波器的階數(shù)與系統(tǒng)計算復(fù)雜度密切相關(guān)。日益膨脹的信號帶寬和不斷細(xì)化的頻譜資源分配要求使得接收機(jī)信道化規(guī)模與頻帶分析密度呈現(xiàn)指數(shù)級增長態(tài)勢，導(dǎo)致更加陡峭的原型濾波器過渡帶，也意味著更高的濾波器階數(shù)，進(jìn)而大幅增加CMFB參數(shù)的設(shè)計難度、延長了開發(fā)周期。而信道數(shù)的成倍增加同時將加劇子帶間的頻譜混疊失真，因此，迫切需要一種更加高效，且能抑制子帶間頻譜混疊失真的原型濾波器參數(shù)設(shè)計和優(yōu)化方法。

目前的原型濾波器參數(shù)設(shè)計優(yōu)化方法包括基于梯度的迭代算法和自然啟發(fā)式優(yōu)化技術(shù)。應(yīng)對上述由信道數(shù)攀升帶來的設(shè)計困難時，前者雖具有較快的收斂性能，但容易陷入局部最優(yōu)；而后者擁有良好的全局尋優(yōu)能力，但收斂速度有限。此外，現(xiàn)有方案在進(jìn)行原型濾波器參數(shù)設(shè)計優(yōu)化時，通常只考慮相鄰子帶間頻譜混疊效應(yīng)的抑制與抵消。然而，事實上在對接收機(jī)進(jìn)行大規(guī)模信道化時，遠(yuǎn)端用戶由于通道非理想隔離導(dǎo)致的能量泄露在CMFB進(jìn)行多抽樣率切換的過程中，同樣會被翻折到目標(biāo)用戶所在子帶，引發(fā)子帶間頻譜混疊失真，導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼率性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種原型濾波器生成和濾波方法、裝置、電子設(shè)備和存儲介質(zhì)，用以實現(xiàn)強(qiáng)混疊抑制和低頻響失真的信道化能力，并提高原型濾波器參數(shù)設(shè)計和優(yōu)化的效率。

本發(fā)明提供一種原型濾波器生成方法，包括：

基于任意通道數(shù)余弦調(diào)制濾波器組的混疊失真誤差模型，確定所述余弦調(diào)制濾波器組的原型濾波器的參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)；所述參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)使得生成的原型濾波器滿足近似完美重構(gòu)條件；

對所述參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)進(jìn)行全局迭代尋優(yōu)，直至當(dāng)前輪尋優(yōu)得到的最優(yōu)解的適應(yīng)度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；

以所述最優(yōu)解為初值進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化代價函數(shù)的局部尋優(yōu)，得到所述原型濾波器的濾波器參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種原型濾波器生成方法，所述當(dāng)前輪尋優(yōu)得到的最優(yōu)解是針對種群中的各個生物體依次進(jìn)行互利共生搜索、偏利共生搜索和寄生搜索后得到的；任一生物體對應(yīng)所述參數(shù)規(guī)劃目標(biāo)的一個候選解；

其中，針對所述種群中的任一生物體進(jìn)行互利共生搜索，具體包括：

隨機(jī)選擇所述種群中的另一生物體；