CN102752014B - 窄带干扰的消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种窄带干扰的消除方法及装置，该方法包括：构建Notch滤波器；设置Notch滤波器的滤波器系数；使用设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰。本发明可以降低实现成本并简化设计。

Description

窄带干扰的消除方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种窄带干扰的消除方法及装置。

背景技术

在现代的宽带通信系统中，国际频率委员会对于通信系统使用的频段是有规定的，同时不同的国家和地区也为不同制式的通信系统分配了不同的专用频段，这就为通信系统的应用做好了频谱资源的准备。

但是，由于一些突发干扰信号其突发特性不容易被完全禁止，同时部分国家和地区的频谱分配还存在各种原因，使通信系统在实际使用中不可避免的会遇到窄带干扰。窄带干扰会使得通信系统拥塞率和掉话率升高，射频功控系统过载，增加移动台功率消耗，减少基站覆盖范围。在极端的情况下，高功率的窄带干扰甚至会阻塞整个小区，使得正常的通信无法进行。

因此必须找到一个好的解决方法消除或者减弱窄带干扰信号对通信系统的影响从而使得通信质量得到保证。

相关技术中，为了消除或者减弱窄带干扰，通常采用自适应陷波技术，具体包括下述两种方法。

方法一，对于通常进行模拟处理的信号，将其通过一个窄带陷波器或者陷波器组。

该方法通常都是通过声表面技术来实现的。对于干扰信号的频率做一些估计，根据估计的结果在有干扰的地方防止窄带陷波装置，例如锁相环也可以用来跟踪干扰信号。但是，由于模拟技术本身存在局限性，该方法大多不够灵活。

方法二，频域消除方法，一般都是通过数字处理过程实现的。

信号经过数字化以后通过某种运算(例如FFT)变换到频域，在频域完成陷波处理之后再通过某种运算(例如IFFT)变换到时域。在频域处理干扰信号的方法又可以具体归结为如下两种方法。

一种方法是在频域数据上使用滤波器滤除干扰的影响。这种方法适用于已知干扰带宽和位置的情形。但是，当干扰在频域的位置，干扰带宽以及个数不能够明确确定的时候，该方法就有一定的局限性。

另一种方法是计算每个频率上信号幅度，然后和门限比较将超过门限的信号置0或者降到噪声水平上去。该方法可以自适应的对多个干扰，不同干扰带宽以及干扰频率变化进行处理。但是，该方法在频谱消除方面存在缺损，因为采用矩形窗截断而引入频谱扩展，而非周期信号的离散傅立叶变化，使得干扰在整个频谱空间扩散；而通常的加窗运算又会导致无干扰时的正常信号在数据段的前后部分形成压缩，同样影响信号质量。

另外上述方法在硬件的实时实现上有一定的困难，因为处理时要对每一个数据采样点都要进行处理和操作，需要不停的进行频谱估计并将功率谱限制在一定范围内，对于速率很高的宽带系统数据来讲，运算量的需求比较大，实现成本也相应较高。

发明内容

针对相关技术中消除窄带干扰实现成本较高的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种窄带干扰的消除方法及装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种窄带干扰的消除方法。

根据本发明的窄带干扰的消除方法包括：构建Notch滤波器；设置Notch滤波器的滤波器系数；使用设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰。

优选地，在设置Notch滤波器的滤波器系数之前，上述方法还包括：计算滤波器系数。

优选地，对于DC频点，通过公式(1)至公式(3)计算滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(1\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(2\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-A}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(3\right);$

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为滤波器系数。

优选地，对于非DC频点，通过公式(4)至公式(6)计算滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(4\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(5\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(6\right);$

其中，ω₀＝2πf₀/F_s，B_ω＝2πB/F_s，ω₀为Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为滤波器系数。

优选地，在使用设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰之后，上述方法还包括：周期性复位Notch滤波器。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种窄带干扰的消除装置。

根据本发明的窄带干扰的消除装置包括：构建模块，用于构建Notch滤波器；设置模块，用于设置Notch滤波器的滤波器系数；消除模块，用于使用设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰。

优选地，上述窄带干扰的消除装置还包括计算模块，用于计算滤波器系数。

优选地，计算模块包括：第一计算子模块，用于对于DC频点，通过公式(1)至公式(3)计算滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(1\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(2\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-A}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(3\right);$

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₀为滤波器系数。

优选地，计算模块包括：第二计算子模块，用于对于非DC频点，通过公式(4)至公式(6)计算滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(4\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(5\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(6\right);$

其中，ω₀＝2πf₀/F_s，B_ω＝2πB/F_s，ω₀为Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为滤波器系数。

优选地，上述窄带干扰的消除装置还包括：复位模块，用于周期性复位Notch滤波器。

本发明使用Notch滤波器对已知定点的杂散进行陷波，解决了相关技术中消除窄带干扰实现成本较高的问题，可以降低实现成本并简化设计。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的窄带干扰的消除方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的Notch滤波器的零极点分布的示意图；

图3是根据本发明实施例的Notch滤波器的频率和相位响应的示意图；

图4是根据本发明实施例的窄带干扰的消除装置的结构框图；

图5是根据本发明优选实施例的Notch滤波器的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种窄带干扰的消除方法。图1是根据本发明实施例的窄带干扰的消除方法的流程图，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S106。

步骤S102，构建Notch滤波器。

步骤S104，设置Notch滤波器的滤波器系数。

步骤S106，使用设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰。

优选地，在设置Notch滤波器的滤波器系数之前，上述方法还包括：计算滤波器系数。

优选地，对于DC频点，通过公式(1)至公式(3)计算滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(1\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(2\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-A}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(3\right);$

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为所述滤波器系数。

需要说明的是，上述公式(1)至公式(3)是由下述公式(A)通过复数计算而得到的，其中H(z)为滤波器的系统函数。

$H\left(z\right)=\frac{{\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_1}{1-{\mathrm{\α}}_1}=\frac{\frac{1}{1+A}-\frac{1}{1+A}{z}^{-1}}{1-\frac{1-A}{1+A}}\·\·\·\·\·\·\left(A\right)$

优选地，对于非DC频点，通过公式(4)至公式(6)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(4\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(5\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(6\right);$

其中，ω₀＝2πf₀/F_s，B_ω＝2πB/F_s，ω₀为所述Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为所述滤波器系数

需要说明的是，上述公式(4)至公式(6)是由下述公式(B)通过复数计算而得到的，其中H(z)为滤波器的系统函数。

$H\left(z\right)=\frac{{\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_1}{1-{\mathrm{\α}}_1}=\frac{\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{z}^{-1}}{1-\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{z}^{-1}}\·\·\·\·\·\·\left(B\right)$

需要说明的是，通过使用上述公式计算的滤波器系数，可以进一步的减少使用资源，更进一步降低实现成本。

优选地，在使用设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰之后，上述方法还包括：周期性复位Notch滤波器。

需要说明的是，本优选实施例可以对累加器清零，从而避免误差累积影响系统性能。

优选地，对于需要多个陷波频点的应用时，可以采用多级Notch滤波器级联的方法进行处理。

下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。

Notch滤波器是一类特殊的带阻滤波器，其零点在虚轴上，与零点关联的极点位于左半平面，靠近零点，从而使得可以借助于零极矢量法分析Notch滤波器的幅频特性。

图2是根据本发明实施例的Notch滤波器的零极点分布的示意图，以一阶Notch滤波器为例，记Z为滤波器的零点，P为滤波器的极点，M对应角频率Ω，则滤波器的幅频响应等于零矢量与极矢量的模值之比。

图3是根据本发明实施例的Notch滤波器的频率和相位响应的示意图，当角频率Ω沿虚轴移动时，如果Ω正好等于Ω0，则因为零矢量滤波器的幅频响应等于0；而当Ω逐渐远离Ω0时，因为滤波器的零、极点非常接近，零、极矢量的模值近似相等，滤波器的幅频响应约等于1。

由此可见，1.只要滤波器的零点对准了单音干扰频率，那么从理论上讲，滤波器可以将单音干扰完全抑制；2.滤波器的极点靠近虚轴，导致滤波器是临界稳定的。

下面对Notch滤波器的滤波器系数的计算过程进行详细描述。

该Notch滤波器的时域迭代式为：

y(n)＝α₁y(n-1)+β₀x(n)+β₁x(n-1)

其系统函数可以表示为：

$H\left(z\right)=\frac{{\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_1}{1-{\mathrm{\α}}_1}$

根据双线性法变化转换为数字滤波器可得：

对于DC频点，通过公式(一)和公式(二)计算滤波器系数：

$\frac{{\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_1}{1-{\mathrm{\α}}_1}=\frac{\frac{1}{1+A}-\frac{1}{1+A}{z}^{-1}}{1-\frac{1-A}{1+A}}$ ……(一)；

$A=\frac{B}{4\mathrm{Fs}}$ ……(二)；

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为滤波器系数。

对于非DC频点，通过公式(三)、公式(四)和公式(五)计算滤波器系数：

$\frac{{\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_1}{1-{\mathrm{\α}}_1}=\frac{\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{z}^{-1}}{1-\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{z}^{-1}}$

ω₀＝2πf₀/F_s......(四)；

B_ω＝2πB/F_s......(五)；

其中，ω₀为Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为滤波器系数。

即根据上式可以计算出对应的β₀，β₁，α₁。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例提供了一种窄带干扰的消除装置，该窄带干扰的消除装置可以用于实现上述窄带干扰的消除方法。图4是根据本发明实施例的窄带干扰的消除装置的结构框图，如图4所示，包括构建模块42，设置模块44和消除模块46。下面对其结构进行详细描述。

构建模块42，用于构建Notch滤波器；设置模块44，连接至构建模块42，用于设置构建模块42构建的Notch滤波器的滤波器系数；消除模块46，连接至设置模块44，用于使用设置模块44设置后的Notch滤波器，消除窄带干扰。

优选地，上述装置还包括计算模块48，用于计算滤波器系数。

优选地，计算模块48包括：第一计算子模块482，用于对于DC频点，通过公式(1)至公式(3)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(1\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(2\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-A}{1+A}\·\·\·\·\·\·\left(3\right);$

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为所述滤波器系数。

优选地，计算模块48包括：第二计算子模块484，用于对于非DC频点，通过公式(4)至公式(6)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(4\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(5\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}\·\·\·\·\·\·\left(6\right);$

其中，ω₀＝2πf₀/F_s，B_ω＝2πB/F_s，ω₀为所述Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀，β₁，α₁为所述滤波器系数。

优选地，上述装置还包括：复位模块49，用于周期性复位Notch滤波器。

下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。

图5是根据本发明优选实施例的Notch滤波器的示意图，如图5所示，该Notch滤波器可以使用但不局限于FPGA实现。需要说明的是，图5中的寄存器相当于把数据延迟一个时钟周期，并且Notch滤波器中所有的乘加结构都是复数的乘法和加法。

本优选实施例中，经过通过对多种阻带带宽的仿真得出过渡带设置为8个子载波间隔为在系统SNR和BER之间达到权衡。数据采样率为11.2Msps，FPGA工作时钟为112M，由于系统工作时钟为数据采样率的10倍，所以可以完成每个时钟周期10天线的复用，从而进一步的减少使用资源，更进一步降低实现成本。

需要说明的是，装置实施例中描述的窄带干扰的消除装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种窄带干扰的消除方法及装置。本发明使用Notch滤波器对已知定点的杂散进行陷波，解决了相关技术中消除窄带干扰实现成本较高的问题，可以降低实现成本并简化设计。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种窄带干扰的消除方法，其特征在于，包括：

构建Notch滤波器；

设置所述Notch滤波器的滤波器系数；

使用设置后的所述Notch滤波器，消除窄带干扰；

其中，在设置所述Notch滤波器的滤波器系数之前，所述方法还包括：计算所述滤波器系数；

对于DC频点，通过公式(1)至公式(3)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1}{1+A}......\left(1\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1}{1+A}......\left(2\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-A}{1+A}......\left(3\right);$

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀,β₁,α₁为所述滤波器系数；

或者，对于非DC频点，通过公式(4)至公式(6)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B^{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}......\left(4\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B^{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}......\left(5\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B^{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}......\left(6\right);$

其中，ω₀＝2πf₀/F_s，B_ω＝2πB/F_s，ω₀为所述Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀,β₁,α₁为所述滤波器系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在使用设置后的所述Notch滤波器，消除窄带干扰之后，所述方法还包括：周期性复位所述Notch滤波器。

3.一种窄带干扰的消除装置，其特征在于，包括：

构建模块，用于构建Notch滤波器；

设置模块，用于设置所述Notch滤波器的滤波器系数；

消除模块，用于使用设置后的所述Notch滤波器，消除窄带干扰；

计算模块，用于计算所述滤波器系数；

其中，所述计算模块包括：

第一计算子模块，用于对于DC频点，通过公式(1)至公式(3)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1}{1+A}......\left(1\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1}{1+A}......\left(2\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-A}{1+A}......\left(3\right);$

其中，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀,β₁,α₁为所述滤波器系数；

或者，所述计算模块包括：

第二计算子模块，用于对于非DC频点，通过公式(4)至公式(6)计算所述滤波器系数：

${\mathrm{\β}}_0=\frac{1-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B^{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}......\left(4\right);$

${\mathrm{\β}}_1=-\frac{1+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B^{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}......\left(5\right);$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{1-\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}+j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}{1+\frac{\tan \left(\frac{B_{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{1+\cos \left({\mathrm{\ω}}_0\right)}-j\tan \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0}{2}\right)\sqrt{1-\frac{{\tan }^2\left(\frac{B^{\mathrm{\ω}}}{2}\right)}{{\sin }^2{\mathrm{\ω}}_0}}}......\left(6\right);$

其中，ω₀＝2πf₀/F_s，B_ω＝2πB/F_s，ω₀为所述Notch滤波器的角频率，f₀为Notch滤波器的中心频点，B为3-dB Notch带宽，Fs为采样频率；β₀,β₁,α₁为所述滤波器系数。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：复位模块，用于周期性复位所述Notch滤波器。