CN105790727A - 数字接收机用插值滤波器优化方法 - Google Patents

数字接收机用插值滤波器优化方法 Download PDF

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Abstract

一种数字接收机用插值滤波器优化方法，涉及信号处理技术领域，所解决的是提高输出信号品质的技术问题。该方法利用Gandner算法对插值滤波器的连续三次的输出值做定时误差检测，并利用环路滤波器滤除定时误差表征值中的高频噪声；再对环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值进行比较，并根据比较结果对插值滤波器的内插参数进行调整。本发明提供的方法，适用于数字接收机。

Description

数字接收机用插值滤波器优化方法
技术领域
本发明涉及信号处理技术，特别是涉及一种数字接收机用插值滤波器优化方法的技术。
背景技术
软件无线电是在一个固定通用的硬件平台上，尽可能多地通过软件编程或可用软件重新配置参数的方法来实现各种功能。为了适应不同通信标准，满足不同的空中接口要求，提供所需的符号或码元速率，软件无线电采用的办法是不管信号输入的符号率是多少，都采用一个固定采样速率，再对这些不同步的采样值进行采样速率转换以实现所需要的目标速率。
采样率的转换就是一个重采样的过程，重采样可以通过插值滤波器来实现，其实现流程是将采样间隔为T1的输入序列x(n)，通过数模转换器转换成连续时间序列x(t)，然后通过插值滤波器，以采样间隔为T2进行重采样，得到输出序列y(m)，插值滤波器的重采样有时会有误差(偏离最佳采样点)，会发生超前采样或滞后采样的问题，从而影响到输出信号的品质。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高插值滤波器输出信号品质的数字接收机用插值滤波器优化方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种数字接收机用插值滤波器优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)构建一个由n个数据组成的输入序列S，n为大于1的整数；
2)将输入序列S通过插值滤波器，得到插值滤波器的一个输出值；
3)更新输入序列S中的数据；
4)重复步骤2至步骤3，直至获得插值滤波器的连续三次的输出值；
5)利用Gandner算法对插值滤波器的连续三次的输出值做定时误差检测，具体检测表达式为：
τ＝y(r-1)[y(r)-y(r-2)]
其中，τ为定时误差表征值，y(r)为插值滤波器的第r次输出；
如果τ＝0，则表明插值滤波器没有定时误差；如果τ>0，则表明插值滤波器的输出是超前采样；如果τ<0，则表明插值滤波器的输出是滞后采样；
6)利用环路滤波器滤除步骤5的定时误差表征值τ中的高频噪声；
7)重复步骤2至步骤6，直至获得环路滤波器连续两次输出的经滤波后的定时误差表征值；
8)对环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值进行比较，并根据比较结果对插值滤波器的内插参数进行调整；
如果比较结果属于情况1，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值增加α倍；
如果比较结果属于情况2，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值减少α倍；
如果比较结果属于情况3，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值减少β倍；
如果比较结果属于情况4，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值增加β倍；
其中，α、β均为预先设定的正值，且β>α；
情况1：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值全为正，并且后一次的定时误差表征值大于前一次的定时误差表征值；
情况2：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值全为负，并且后一次的定时误差表征值小于前一次的定时误差表征值；
情况3：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值中，前一次的定时误差表征值为正，并且后一次的定时误差表征值为负；
情况4：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值中，前一次的定时误差表征值为负，并且后一次的定时误差表征值为正。
进一步的，步骤3中，更新输入序列S中的数据的更新方式为：将位于序列头的数据舍弃，并在序列尾补入一个新数据。
进一步的，步骤8中，α＝1/10，β＝1/5。
本发明提供的数字接收机用插值滤波器优化方法，对插值滤波器的输出做定时误差检测，再根据前后两次的定时误差信号动态调整插值滤波器的插值参数，从而实现插值滤波器的优化，能提高插值滤波器输出信号品质。
附图说明
图1是本发明实施例的数字接收机用插值滤波器优化方法的流程图；
图2是图1中的内插参数调整方式1的流程示意图；
图3是图1中的内插参数调整方式2的流程示意图；
图4是图1中的内插参数调整方式3的流程示意图；
图5是本发明实施例的数字接收机用插值滤波器优化方法中的定时误差检测原理图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
如图1-图5所示，本发明实施例所提供的一种数字接收机用插值滤波器优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)构建一个由n个数据组成的输入序列S，n为大于1的整数；
2)将输入序列S通过插值滤波器，得到插值滤波器的一个输出值；
3)更新输入序列S中的数据，更新方式为：将位于序列头的数据舍弃，并在序列尾补入一个新数据；
4)重复步骤2至步骤3，直至获得插值滤波器的连续三次的输出值；
5)利用Gandner算法对插值滤波器的连续三次的输出值做定时误差检测，Gandner算法为现有技术，具体检测表达式为：
τ＝y(r-1)[y(r)-y(r-2)]
其中，τ为定时误差表征值，y(r)为插值滤波器的第r次输出；
如果τ＝0，则表明插值滤波器没有定时误差；如果τ>0，则表明插值滤波器的输出是超前采样；如果τ<0，则表明插值滤波器的输出是滞后采样；
图5是定时误差检测原理图，图5中的(a)为最佳采样情况，在最佳采样情况下，t1＝T-Δ，t2＝T+Δ，T为最佳采样时刻，此时t1与t2对应的采样值是相同的，根据定时误差检测表达式，可以得出τ＝0；图5中的(b)为滞后采样情况，在滞后采样情况下，根据定时误差检测表达式，可以得出τ<0；图5中的(c)为超前采样情况，在超前采样情况下，根据定时误差检测表达式，可以得出τ>0；
6)利用环路滤波器滤除步骤5的定时误差表征值τ中的高频噪声；
7)重复步骤2至步骤6，直至获得环路滤波器连续两次输出的经滤波后的定时误差表征值；
8)对环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值进行比较，并根据比较结果对插值滤波器的内插参数进行调整；
如果比较结果属于情况1，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值增加α倍；
如果比较结果属于情况2，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值减少α倍；
如果比较结果属于情况3，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值减少β倍；
如果比较结果属于情况4，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值增加β倍；
其中，α、β均为预先设定的正值，且β>α，α的典型值为1/10，β的典型值为1/5；
情况1：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值全为正，并且后一次的定时误差表征值大于前一次的定时误差表征值，则表明插值滤波器在两次定时误差检测中均为超前采样，并且后一次的超前时间大于前一次的超前时间；
情况2：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值全为负，并且后一次的定时误差表征值小于前一次的定时误差表征值，则表明插值滤波器在两次定时误差检测中均为滞后采样，并且后一次的滞后时间大于前一次的滞后时间；
情况3：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值中，前一次的定时误差表征值为正，并且后一次的定时误差表征值为负，则表明插值滤波器在两次定时误差检测中，前一次为超前采样，后一次为滞后采样；
情况4：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值中，前一次的定时误差表征值为负，并且后一次的定时误差表征值为正。

Claims (3)

1.一种数字接收机用插值滤波器优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)构建一个由n个数据组成的输入序列S，n为大于1的整数；
2)将输入序列S通过插值滤波器，得到插值滤波器的一个输出值；
3)更新输入序列S中的数据；
4)重复步骤2至步骤3，直至获得插值滤波器的连续三次的输出值；
5)利用Gandner算法对插值滤波器的连续三次的输出值做定时误差检测，具体检测表达式为：
τ＝y(r-1)[y(r)-y(r-2)]
其中，τ为定时误差表征值，y(r)为插值滤波器的第r次输出；
如果τ＝0，则表明插值滤波器没有定时误差；如果τ>0，则表明插值滤波器的输出是超前采样；如果τ＜0，则表明插值滤波器的输出是滞后采样；
6)利用环路滤波器滤除步骤5的定时误差表征值τ中的高频噪声；
7)重复步骤2至步骤6，直至获得环路滤波器连续两次输出的经滤波后的定时误差表征值；
8)对环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值进行比较，并根据比较结果对插值滤波器的内插参数进行调整；
如果比较结果属于情况1，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值增加α倍；
如果比较结果属于情况2，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值减少α倍；
如果比较结果属于情况3，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值减少β倍；
如果比较结果属于情况4，则将插值滤波器的分数间隔值的单步累加值增加β倍；
其中，α、β均为预先设定的正值，且β>α；
情况1：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值全为正，并且后一次的定时误差表征值大于前一次的定时误差表征值；
情况2：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值全为负，并且后一次的定时误差表征值小于前一次的定时误差表征值；
情况3：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值中，前一次的定时误差表征值为正，并且后一次的定时误差表征值为负；
情况4：环路滤波器连续两次输出的定时误差表征值中，前一次的定时误差表征值为负，并且后一次的定时误差表征值为正。
2.根据权利要求1所述的数字接收机用插值滤波器优化方法，其特征在于：步骤3中，更新输入序列S中的数据的更新方式为：将位于序列头的数据舍弃，并在序列尾补入一个新数据。
3.根据权利要求1所述的数字接收机用插值滤波器优化方法，其特征在于：步骤8中，α＝1/10，β＝1/5。
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