CN106911409A - 群时延信道系统的优化方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种群时延信道系统的优化方法及其装置，涉及卫星通信技术领域，用于提高群时延滤波器系数的平坦度。其中该方法包括：步骤一、建立群时延信道系统的标准函数；步骤二、根据群时延信道系统的标准函数，计算滤波器的补偿系数b；步骤三、根据计算得到的补偿系数b，对原始滤波器系数hh进行补偿；步骤四、根据补偿系数b和原始滤波器系数hh，计算得到补偿之后的滤波器系数Imp_Resp，并将该滤波器系数Imp_Resp的长度值设置成2nn；步骤五、对补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的性能进行判断。本申请降低了滤波器系数的波动，提高了滤波器系数的平坦度。

Description

群时延信道系统的优化方法及其装置
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种群时延信道系统的优化方法及其装置。
背景技术
宽带卫星通信系统的高速数据传输达到了几百Mbit/s，在高速数据传输的过程中，群时延(系统在某频率处的相位对于频率的变化率)在宽带卫星通信的通道(以下简称信道)中的传播会影响宽带卫星通信的传输，使传输的高速数据失真。
对于群时延造成的传输的高速数据的失真(以下简称群时延失真)可通过群时延滤波器进行调整。高速数据通过群时延滤波器后允许有一定的时域延时，但不希望产生在频域上波形的失真。群时延滤波器系数是群时延滤波器中重要的参数之一。
目前的现有技术中，可通过对幅频特性和相频特性分别进行计算，进一步地得到时域上群时延滤波器系数，但是这样得到的群时延滤波器系数的平坦度较差，波形抖动较大，无法满足快带卫星通信系统对于平坦度的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种群时延信道系统的优化方法及其装置，用于提高群时延滤波器系数的平坦度。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面提供一种群时延信道系统的优化方法，该群时延信道系统的优化方法包括：
步骤一、使用下述公式(1)和(2)建立群时延信道系统的标准函数：
ff＝linspace(0,1,nn/2) (1)
aa＝mibu_fam(1:nn/2) (2)
ff为群时延信道系统中滤波器系数的频率，linspace为线性等分向量；aa为群时延信道系统中滤波器系数的幅度；nn为滤波器系数的长度值；mibu_fam为滤波器系数对应的幅度；
步骤二、根据群时延信道系统的标准函数，由下述公式(3)计算滤波器的补偿系数b：
b＝fir_design(nn,ff,aa).*kaiser(nn+1,35) (3)
fir_design为滤波器系数的设计函数，其中，[b,a]＝fir_design(nn,ff,aa)，b为滤波器的补偿系数，a为内插倍数，a＝1；Kaiser()为凯泽窗；
步骤三、根据计算得到的补偿系数b，对原始滤波器系数hh进行补偿；
步骤四、根据补偿系数b和原始滤波器系数hh，由下述公式(4)计算得到补偿之后的滤波器系数Imp_Resp，并将该滤波器系数Imp_Resp的长度值设置成2nn，公式(4)为：
Imp_Resp＝conv(hh,b) (4)
Imp_Resp为补偿之后的滤波器系数；hh为原始滤波器系数；b为滤波器系数的补偿系数；
步骤五、对补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的性能进行判断：若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度小于或者等于1dBc，则完成优化；若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度大于1dBc，则重新建立群时延信道系统的标准函数。
根据上述群时延信道系统的优化方法，可完成对滤波器系数的补偿，从而将滤波器系数的幅度抖动控制在1dBc，有效地提高了群时延滤波器系数的平坦度。
该群时延信道系统的优化方法还包括：
步骤六、对完成优化的滤波器系数Imp_Resp进行定点化处理，去除首尾连续零值，得到第一级滤波器系数。
步骤七、对完成定点化处理的第一级滤波器系数的性能进行判断：若第一级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第一级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则进行第二级滤波器系数截断处理，并将第二级滤波器系数的长度值设置成nn。
该群时延信道系统的优化方法还包括：
步骤八、对完成截断处理的第二级滤波器系数的性能进行判断：若第二级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第二级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则重新进行第二级滤波器系数的截断处理，直至滤波器系数的性能满足要求，得到群时延滤波器系数Imp_RespCut。
该群时延信道系统的优化方法还包括：在步骤一之前，对群时延信道系统的参数进行设置：生成原始滤波器系数hh，且将该原始滤波器系数的长度值设置为nn。
群时延信道系统的参数设置还包括：根据原始滤波器系数hh对应的幅频特性的幅度，由如下公式mibu_fam＝(1./absxk)计算得到群时延信道系统中滤波器系数所对应的幅度；上述公式中，mibu_fam为滤波器系数所对应的幅度，absxk为原始群时延滤波器系数对应的幅频特性的幅度。
原始滤波器系数hh由如下公式计算得出：
hh＝IFFT(H(ω))＝IFFT(|H(ω)|·exp(jθ))，
上述公式中，为快速傅里叶变换后的原始滤波器系数所对应的幅频特性的值，θ为原始群时延滤波器系数的相位信息，ω为角频率，j为虚部表示符号，IFFT为逆傅里叶变换。
快速傅里叶变换后的原始滤波器系数所对应的幅频特性的值∣H(ω)∣，由如下公式计算得出：
其中，n的取值范围为1至N的正整数，N为快速傅里叶变换的长度，τS为原始群时延在各个频率点的时延值。
本发明的第二方面提供一种群时延信道系统的优化装置，该群时延信道系统的优化装置适用于本发明的第一方面所述的群时延信道系统的优化方法，其中，群时延信道系统的优化装置包括：
函数建立单元，用于建立群时延信道系统的标准函数；与函数建立单元相连的补偿系数计算单元，用于根据群时延信道系统的标准函数，计算滤波器的补偿系数；补偿单元，用于根据计算得到的补偿系数，对原始滤波器系数进行补偿；与补偿单元相连的滤波器系数计算单元，用于根据补偿系数和原始滤波器系数，计算得到补偿之后的滤波器系数，并将该滤波器系数的长度值设置成2nn；与滤波器系数计算单元以及函数建立单元分别相连的第一性能判断单元，用于对补偿之后的滤波器系数进行性能判断：若补偿之后的滤波器系数的频率域中的幅度小于或者等于1dBc，则完成优化；若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度大于1dBc，则将结果发送给函数建立单元，重新建立群时延信道系统的标准函数。
该群时延信道系统的优化装置还包括：
与第一性能判断单元相连的定点化处理单元，用于对完成优化的滤波器系数进行定点化处理，去除首尾相连的连续零值，得到第一级滤波器系数；与定点化处理单元相连的第二性能判断单元，用于对完成定点化处理的第一级滤波器系数的性能进行判断：若第一级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第一级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则进行第二级滤波器系数截断处理，并将第二级滤波器系数的长度值设置成nn；与第二性能判断单元相连的第三性能判断单元，用于对完成截断处理的第二级滤波器系数的性能进行判断：若第二级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第二级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则重新进行第二级滤波器系数的截断处理，直至滤波器系数的性能满足要求，得到群时延滤波器系数Imp_RespCut。
该群时延信道系统的优化装置还包括：与函数建立单元相连的参数设置单元，用于对群时延信道系统的参数进行设置。
根据上述群时延信道系统的优化装置，可将滤波器系数的幅度波动范围控制在1dBc之内，大大地降低了滤波器系数的波动，提高了滤波器系数的平坦度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中群时延信道系统的优化方法的流程图；
图2为本实施例中频率-幅度特性对比图；
图3为本发明实施例中群时延频域特性对比图；
图4为本发明实施例中群时延时域幅度图一；
图5为本发明实施例中群时延信道时域对比图；
图6为本发明实施例中群时延时域幅度图二；
图7为本发明实施例中群时延频域幅度图；
图8为本发明实施例中原始滤波器系数的频率-幅度特性图；
图9为本发明实施例中滤波器系数的频率-幅度特性图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明中所涉及的滤波器均为FIR滤波器。
为了本领域技术人员更好的理解“群时延”，以举例的方式给出群时延的定义：
宽带卫星通信系统中电离层的充电粒子减缓了无线电信号在信道中的传播，超过自由空间传播时间的时间延迟可称为群时延，通常以t表示。当频率不同时，时延不同，此时一群频率的延时就是群时延。在MSS系统中，它是必须考虑的重要因素。现有技术中可通过以下公式计算群时延的数量：t＝1.345NT/f2×10-7，其中，t表示与真空中传播相比的时延，单位为s；f2表示频率，单位为Hz；NT表示总电子含量(以下简称TEC)，单位为e/m2，TEC可由倾斜的传播路径决定。
示例性地，当TEC在1016～1019e/m2区间变化时，在1600MHz频带附近，信号的群时延大概在0.5ns到500ns区间变化。
示例性地，当TEC在1017e/m2，频带在1.6GHz～1.8GHz时，群时延随着频率的增大而减小。
实施例一
本实施例提供一种群时延信道系统的优化方法，如图1所示，该群时延信道系统的优化方法包括：
步骤一、使用下述公式(1)和(2)建立群时延信道系统的标准函数：
ff＝linspace(0,1,nn/2) (1)
aa＝mibu_fam(1:nn/2) (2)
ff为群时延信道系统中滤波器系数的频率，linspace为线性等分向量；aa为群时延信道系统中滤波器系数的幅度；nn为滤波器系数的长度值；mibu_fam为滤波器系数对应的幅度。
步骤二、根据群时延信道系统的标准函数，由下述公式(3)计算滤波器的补偿系数b：
b＝fir_design(nn,ff,aa).*kaiser(nn+1,35) (3)
fir_design为滤波器系数的设计函数，其中，[b,a]＝fir_design(nn,ff,aa)，b为滤波器的补偿系数，a为内插倍数，a＝1；Kaiser()为凯泽窗。
步骤三、根据计算得到的补偿系数b，对原始滤波器系数hh进行补偿。
步骤四、根据补偿系数b和原始滤波器系数hh，由下述公式(4)计算得到补偿之后的滤波器系数Imp_Resp，并将该滤波器系数Imp_Resp的长度值设置成2nn，公式(4)为：
Imp_Resp＝conv(hh,b) (4)
Imp_Resp为补偿之后的滤波器系数；hh为原始滤波器系数；b为滤波器系数的补偿系数。
步骤五、对补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的性能进行判断：若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度小于或者等于1dBc，则完成优化；若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度大于1dBc，则重新建立群时延信道系统的标准函数。
。当然，如若需要重新建立群时延信道系统的标准函数，则返回步骤一中，在此，可改变nn的值、ff的值、aa的值或mibu_fam的值，上述任一项的改变，都会使得建立的标准函数改变，从而继续步骤一至步骤八，完成对群时延信道系统的优化。如图2所示，原始群时延信道的幅频特性与补偿之后群时延信道的幅频特性对比图，由图2可知，在FIR滤波器中，补偿之后的群时延幅频特性为一条直线，其幅度很小，表明对幅频特性的补偿正确，并没有反过来影响群时延特性。参见图3，群时延频域特性对比图，从图2中可清晰地看到，原始群时延特性与幅度补偿之后的群时延特性曲线想重叠，再一次证明上述优化方法正确。
根据上述群时延信道系统的优化方法，可将滤波器系数的幅度控制在1dBc之内，有效地降低了滤波器系数的波动，从而提高了滤波器系数的平坦度，进一步地，满足了快带卫星通信系统对群时延滤波器系数的平坦度要求。
该群时延信道系统的优化方法还包括：
步骤六、对完成优化的滤波器系数Imp_Resp进行定点化处理，去除首尾相连的连续零值，得到第一级滤波器系数。
示例性地，将512个采样点进行优化，其中，完成定点化处理之后的结果如下：[0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 1 -1 0 1 -1 -8 41 -84 84 -60 123 -200212 -326 419 -540 686 -812 904 -941 1068 -1959 4766 -10207 15076 -13952 10487-21063 37378 -41215 63569 -102372 150449 -255690 423325 -736607 1254442 -2056477 2996318 -3519305 2451167 763718 -3865501 1933984 3431490 -1715137 -4233280 -1756904 1773269 3621611 3651353 2849086 1924239 1214821 733095447967 267767 178830 106130 79862 57467 39181 24418 28803 23770 19527 95548355 5106 7468 5621 7336 5148 6267 4141 5101 3288 4131 2619 3479 2096 28881730 2517 1460 2170 1203 1884 1013 1667 870 1494 754 1348 658 1224 582 1117526 1013 503 884 555 671 708 465 653 658 462 424 583 684 651 511 364 236 15395 64 41 31 21 18 13 11 8 8 6 6 4 4 3 4 3 3 2 2 2 2 1 1 1 1 1 0 1 0 2 -1 3 -24 -4 9 -13 21 -28 40 -53 72 -98 139 -202 305 -477 769 -1262 2060 -3243 4765 -6320 7360 -7398 6415 -4875 3336 -2125 1304 -794 491 -313 207 -142 100 -73 54-40 29 -21 14 -8 5 -4 3 -2 2 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]。
完成定点化处理之后的滤波器系数对应的幅度放大图，如图4所示，幅度放大10万倍，才能看到波动，说明幅度的波动很小，满足信道系统对平坦度的要求。另外，定点化处理之后出现连续的零值信号，故此可以去除连续的零值信号，减少群时延滤波器阶数，从而减少信道系统中乘法器的使用频率。
步骤七、对完成定点化处理的第一级滤波器系数的性能进行判断：若第一级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第一级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则进行第二级滤波器系数截断处理，并将第二级滤波器系数的长度值设置成nn。
该群时延信道系统的优化方法还包括：
步骤八、对完成截断处理的第二级滤波器系数的性能进行判断：若第二级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第二级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则重新进行第二级滤波器系数的截断处理，直至滤波器系数的性能满足要求，得到群时延滤波器系数Imp_RespCut。
继续以完成定点化处理的采用点数为例，完成截断处理之后的结果如下：[1068 -1959 4766 -10207 15077 -13953 10487 -21063 37378 -41215 63569 -102373 150450-255692 423326 -736610 1254445 -2056482 2996322 -3519308 2451168 763717 -3865498 1933983 3431485 -1715136 -4233276 -1756901 1773268 3621610 36513532849087 1924240 1214823 733096 447968 267768 178830 106130 79862 57467 3918124418 28803 23770 19527 9554 8355 5106 7468 5621 7336 5148 6267 4141 51013288 4131 2619 3479 2096 2888 1730 2517 1460 2170 1203 1884 1013 1667 8701494 754 1348 658 1224 582 1117 526 1013 503 884 555 671 708 465 653 658 462424 583 684 651 511 364 236 153 95 64 41 31 21 18 13 11 8 8 6 6 4 4 3 4 3 3 22 2 2 1 1 1 1 1 0 1 0 2]，以上为最终滤波器系数的长度，总共128个数值。如图5所示，群时延信道时延对比图，从图5中可得知，截断处理之后的滤波器系数的长度与原始设置的滤波器长度相同且重合，并没有增加对滤波器系数的处理复杂程度，同时也弥补了群时延滤波器系数所对应的幅度的失真，从而满足群时延信道系统对平坦度的要求。
参见图6，截断处理之后群时延时域幅度放大图，从图中可以看出，放大106倍才能看到幅度的波动，且只有开始的采样点有轻微的波动。
如图7所示，截断处理之后的群时延频域幅度图，从图中可以清晰地知道，频域幅度的波动也很小，从而再次证明上述优化方法的正确。
为了使本领域技术人员更加清楚的理解本方案，下面对群时延信道系统的优化方法进行详细的描述：
首先，利用傅里叶变换和希尔伯特变换得到原始滤波器系数hh，其设计过程如下：
对原始群时延特性进行IFFT变换(逆傅里叶变换，以下简称IFFT)，得到原始时域信号p(n)。对原始时域信号p(n)进行修正，修正过程如下：
c(1)＝0；
n＝2:N/2+1；
c(n)＝p(n)./(n-1)；
n＝N/2+2:N；
c(n)＝-c(N+2-n)。
当然，在对得到的原始时域信号p(n)进行修正前还必须将原始群时延信号变换到时域中，可使用如下公式进行原始群时延信号变换：p(n)＝IFFT(Taus，N)。
接着，设计阶跃信号，对原始延滤波器系数进行希尔伯特变换，将初始群时延滤波器系数中的实部作为群时延的不同频率点下的频域时延。当然，设计阶跃信号包括，使用如下公式设计阶跃信号：
sgn(1)＝0；
sgn(N/2+1)＝0；
n＝2:N/2；
sgn(n)＝1；
n＝N/2+2:N。
再着，对原始滤波器系数的幅频特性和相频特性进行快速傅里叶变换，可通过如下公式进行变换，具体如下：
对幅频特性进行快速傅里叶变换包括：使用公式对原始滤波器系数的幅频特性进行快速傅里叶变换，其中，∣H(ω)∣为快速傅里叶变换后的原始滤波器系数所对应的幅频特性的值，n的取值范围为1至N的正整数，N为快速傅里叶变换的长度，τS为群时延在各个频率点的时延值。
对相频特性进行快速傅里叶变换包括：使用公式对相频特性进行快速傅里叶变换，其中，θ(ω)为快速傅里叶变换后原始滤波器系数的相频特性的值，n的取值范围为1至N的正整数，N为快速傅里叶变换的长度，τS为群时延在各个频率点的时延值。
最后，根据公式hh＝IFFT(H(ω))＝IFFT(|H(ω)|·exp(jθ))计算原始群时延滤波器系数，其中，hh为原始群时延滤波器系数，∣H(ω)∣为快速傅里叶变换后的原始滤波器系数所对应的幅频特性的值，θ为原始群时延滤波器系数的相位信息，ω为角频率，j为虚部表示符号。
以上是原始群时延滤波器系数的计算过程。
由于FIR滤波器的相位为是线性，故加入的群时延不会引入新的群时延特性，仅仅改变信道系统中滤波器系数的幅频特性，下面详细介绍优化过程：
首先，对群时延信道系统的参数进行设置；群时延信道系统的参数设置包括：生成原始滤波器系数hh，且将该原始滤波器系数的长度值设置为nn。
需要说明的是，nn为一具体的数值，例如，16、32、64、128或256等，优选地，本实施例的原始滤波器系数的长度值设置为128，因此，优化完成后的滤波器系数的长度值也为128。
如图8原始滤波器系数的频率-幅度特性，图9为滤波器系数的频率-幅度特性，图9的图是对图8中的频率-幅频特性进行倒数求解之后得到的图。群时延信道系统的参数设置还包括计算滤波器系数的幅度。具体地，对原始滤波器系数hh对应的幅度进行倒数求解，并将求解倒数得到的值作为群时延信道系统中滤波器系数所对应的幅度。由如下公式mibu_fam＝(1./absxk)计算得到群时延信道系统中滤波器系数所对应的幅度；上述公式中，mibu_fam为滤波器系数所对应的幅度，absxk为原始群时延滤波器系数对应的幅频特性的幅度。
接着，按照上述步骤一到步骤八完成对滤波器系数的优化，从而得到最终的滤波器系数Imp_RespCut。
其中，设计函数的运算过程如下：
nn＝(nn)+1；
npt＝512；
wind＝ones(nn,1)；
lap＝fix(npt/25)；
[mf,nf]＝size(ff)；
[ma,na]＝size(aa)；
nbrk＝max(mf,nf)；
ff1＝zeros(size(ff'))；
aa1＝zeros(size(aa'))；
ff(1)＝0；
ff(nbrk)＝1；
H＝zeros(1,npt+1)；
nint＝nbrk-1；
％diff＝-->[X(2)-X(1)X(3)-X(2)...X(n)-X(n-1)]
％df＝diff(ff')；
df＝zeros(length(ff),1)；
for rot＝1:length(ff)-1
df(rot)＝conj(ff(rot+1))-conj(ff(rot))；
end
npt＝npt+1；Length of[dc 1 2...nyquist]frequencies.
nb＝1；
H(1)＝aa(1)；
for i＝1:nint
if df(i)＝＝0
nb＝ceil(nb-lap/2)；
ne＝nb+lap；
else
ne＝fix(ff(i+1)*npt)；
end
j＝nb:ne；
if nb＝＝ne
inc＝0；
else
inc＝(j-nb)/(ne-nb)；
end
H(nb:ne)＝inc*aa(i+1)+(1-inc)*aa(i)；
nb＝ne+1；
end
％Fourier time-shift.
dt＝0.5.*(nn-1)；
rad＝-dt.*sqrt(complex(-1)).*pi.*(0:npt-1)./(npt-1)；
H＝H.*exp(rad)；
H＝[H conj(H(npt-1:-1:2))]；
ht＝real(ifft(H))；.
b＝ht(1:nn)；
b＝b.*wind(:).'；
a＝1；
需要说明的是，由于npt是设计滤波器系数过程中采样的点数，一般设置为512，而最后滤波器系数的取值为nn+1＝129，截取最前面的129阶作为最终的FIR滤波器系数。本实施例中的群时延信道系统的优化方法，以少量的阶数，得到了99％的资源，并且实现了快带卫星通信系统对平坦度的要求。
实施例二
本实施例提供一种群时延信道系统的优化装置，该群时延信道系统的优化装置适用于上述实施例一所涉及的群时延信道系统的优化方法，其中，群时延信道系统的优化装置包括：
函数建立单元，用于建立群时延信道系统的标准函数；与函数建立单元相连的补偿系数计算单元，用于根据群时延信道系统的标准函数，计算滤波器的补偿系数；补偿单元，用于根据计算得到的补偿系数，对原始滤波器系数进行补偿；与补偿单元相连的滤波器系数计算单元，用于根据补偿系数和原始滤波器系数，计算得到补偿之后的滤波器系数，并将该滤波器系数的长度值设置成2nn；与滤波器系数计算单元以及函数建立单元分别相连的第一性能判断单元，用于对补偿之后的滤波器系数进行性能判断：若补偿之后的滤波器系数的频率域中的幅度小于或者等于1dBc，则完成优化；若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度大于1dBc，则将结果发送给函数建立单元，重新建立群时延信道系统的标准函数。
该群时延信道系统的优化装置还包括：与第一性能判断单元相连的定点化处理单元，用于对完成优化的滤波器系数进行定点化处理，去除首尾相连的连续零值，得到第一级滤波器系数；与定点化处理单元相连的第二性能判断单元，用于对完成定点化处理的第一级滤波器系数的性能进行判断：若第一级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第一级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则进行第二级滤波器系数截断处理，并将第二级滤波器系数的长度值设置成nn；与第二性能判断单元相连的第三性能判断单元，用于对完成截断处理的第二级滤波器系数的性能进行判断：若第二级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第二级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则重新进行第二级滤波器系数的截断处理，直至滤波器系数的性能满足要求，得到群时延滤波器系数Imp_RespCut。
该群时延信道系统的优化装置还包括：与函数建立单元相连的参数设置单元，用于对群时延信道系统的参数进行设置。
根据本实施例中的群时延信道系统的优化装置，可将滤波器系数的幅度波动范围控制在1dBc之内，大大地降低了滤波器系数的波动，提高了滤波器系数的平坦度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种群时延信道系统的优化方法，其特征在于，该群时延信道系统的优化方法包括：
步骤一、使用下述公式(1)和(2)建立群时延信道系统的标准函数：
ff＝linspace(0,1,nn/2) (1)
aa＝mibu_fam(1:nn/2) (2)
ff为群时延信道系统中滤波器系数的频率，linspace为线性等分向量；aa为群时延信道系统中滤波器系数的幅度；nn为滤波器系数的长度值；mibu_fam为滤波器系数对应的幅度；
步骤二、根据群时延信道系统的标准函数，由下述公式(3)计算滤波器的补偿系数b：
b＝fir_design(nn,ff,aa).*kaiser(nn+1,35) (3)
fir_design为滤波器系数的设计函数，其中，[b,a]＝fir_design(nn,ff,aa)，b为滤波器的补偿系数，a为内插倍数，a＝1；Kaiser()为凯泽窗；
步骤三、根据计算得到的补偿系数b，对原始滤波器系数hh进行补偿；
步骤四、根据补偿系数b和原始滤波器系数hh，由下述公式(4)计算得到补偿之后的滤波器系数Imp_Resp，并将该滤波器系数Imp_Resp的长度值设置成2nn，公式(4)为：
Imp_Resp＝conv(hh,b) (4)
Imp_Resp为补偿之后的滤波器系数；hh为原始滤波器系数；b为滤波器系数的补偿系数；
步骤五、对补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的性能进行判断：若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度小于或者等于1dBc，则完成优化；若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度大于1dBc，则重新建立 群时延信道系统的标准函数。
2.根据权利要求1所述的群时延信道系统的优化方法，其特征在于，该群时延信道系统的优化方法还包括：
步骤六、对完成优化的滤波器系数Imp_Resp进行定点化处理，去除首尾相连的连续零值，得到第一级滤波器系数；
步骤七、对完成定点化处理的第一级滤波器系数的性能进行判断：若第一级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第一级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则进行第二级滤波器系数截断处理，并将第二级滤波器系数的长度值设置成nn。
3.根据权利要求2所述的群时延信道系统的优化方法，其特征在于，该群时延信道系统的优化方法还包括：
步骤八、对完成截断处理的第二级滤波器系数的性能进行判断：若第二级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第二级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则重新进行第二级滤波器系数的截断处理，直至滤波器系数的性能满足要求，得到群时延滤波器系数Imp_RespCut。
4.根据权利要求1所述的群时延信道系统的优化方法，其特征在于，该群时延信道系统的优化方法还包括：
在步骤一之前，对群时延信道系统的参数进行设置；
其中，群时延信道系统的参数设置包括：生成原始滤波器系数hh，且将该原始滤波器系数的长度值设置为nn。
5.根据权利要求4所述的群时延信道系统的优化方法，其特征在于，群时延信道系统的参数设置还包括：计算滤波器系数的幅度：
根据原始滤波器系数hh对应的幅频特性的幅度，由如下公式mibu_fam＝(1./absxk))计算得到群时延信道系统中滤波器系数所对应的幅度；
上述公式中，mibu_fam为滤波器系数所对应的幅度，absxk为原始群时延滤波器系数对应的幅频特性的幅度。
6.根据权利要求1或4所述的群时延信道系统的优化方法，其特征在于，原始滤波器系数hh由如下公式计算得出：
hh＝IFFT(H(ω))＝IFFT(H(ω)|exp(jθ))，
上述公式中，为快速傅里叶变换后的原始滤波器系数所对应的幅频特性的值，θ为原始群时延滤波器系数的相位信息，ω为角频率，j为虚部表示符号，IFFT为逆傅里叶变换。
7.根据权利要求6所述的群时延信道系统的优化方法，其特征在于，快速傅里叶变换后的原始滤波器系数所对应的幅频特性的值∣H(ω)∣，由如下公式计算得出：
其中，n的取值范围为1至N的正整数，N为快速傅里叶变换的长度，τS为原始群时延在各个频率点的时延值。
8.一种群时延信道系统的优化装置，其特征在于，该群时延信道系统的优化装置适用于上述权利要求1～7任一项所述的群时延信道系统的优化方法，其中，群时延信道系统的优化装置包括：
函数建立单元，用于建立群时延信道系统的标准函数；
与函数建立单元相连的补偿系数计算单元，用于根据群时延信道系统的标准函数，计算滤波器的补偿系数；
补偿单元，用于根据计算得到的补偿系数，对原始滤波器系数进行补偿；
与补偿单元相连的滤波器系数计算单元，用于根据补偿系数和原始滤波器 系数，计算得到补偿之后的滤波器系数，并将该滤波器系数的长度值设置成2nn；
与滤波器系数计算单元以及函数建立单元分别相连的第一性能判断单元，用于对补偿之后的滤波器系数进行性能判断：若补偿之后的滤波器系数的频率域中的幅度小于或者等于1dBc，则完成优化；若补偿之后的滤波器系数Imp_Resp的频率域中的幅度大于1dBc，则将结果发送给函数建立单元，重新建立群时延信道系统的标准函数。
9.根据权利要求8所述的群时延信道系统的优化装置，其特征在于，该群时延信道系统的优化装置还包括：
与第一性能判断单元相连的定点化处理单元，用于对完成优化的滤波器系数进行定点化处理，去除首尾相连的连续零值，得到第一级滤波器系数；
与定点化处理单元相连的第二性能判断单元，用于对完成定点化处理的第一级滤波器系数的性能进行判断：若第一级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第一级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则进行第二级滤波器系数截断处理，并将第二级滤波器系数的长度值设置成nn；
与第二性能判断单元相连的第三性能判断单元，用于对完成截断处理的第二级滤波器系数的性能进行判断：若第二级滤波器系数的频率域中的幅度小于或等于1dBc，则得到群时延滤波器系数Imp_RespCut；若第二级滤波器系数的频率域中的幅度大于1dBc，则重新进行第二级滤波器系数的截断处理，直至滤波器系数的性能满足要求，得到群时延滤波器系数Imp_RespCut。
10.根据权利要求8所述的群时延信道系统的优化装置，其特征在于，该群时延信道系统的优化装置还包括：与函数建立单元相连的参数设置单元，用于对群时延信道系统的参数进行设置。
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