CN109561437A - 一种对信号进行处理的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对信号进行处理的方法及装置，用以解决现有技术中在过渡带相对整个带宽占比很低的系统中，采用现有FIR滤波器将会造成频谱利用率低，资源开销大，设计复杂的问题。本发明实施例进行滤波器设计，将需要原始信号进行正交分解，并根据正交分解的层数和正交分解后原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器，采用FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波，将滤波后得到的信号和低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。由于本发明对信号采取逐级分解，分解过后的高频信号的带宽相对整个原始信号变窄，而过渡带的带宽固定不变，生成的FIR滤波器的阶数降低，并且计算量大大减少，使资源开销小，设计过程更为简便。

Description

一种对信号进行处理的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种对信号进行处理的方法及装置。
背景技术
目前使用的LTE(Long Term Evolution，长期演进)信号系统频率利用率为90％，其余信号带宽作为滤波器的过渡带进行FIR(Finite Impulse Response，有限长度单位冲击响应)滤波器滤波，用以解决现有LTE系统物理层输出的基带信号带外噪底较高，信号带外杂散和ACLR(Adjacent Channel Leakage Power Ratio，临道泄漏比)的问题。但是在5G系统中若还是保留频率利用率为90％，将会存在10M-100MHz的过渡带宽，造成资源浪费。
因此，在5G系统中频谱利用率将会提升到98％-99％，即过渡带相对整个带宽占比仅1％～2％，但是采用现有技术的基带生成方式，以及标准FIR滤波器对带外噪声进行抑制，此时的FIR滤波器的阶数将会达到几百阶，甚至上千阶，同时由于FIR滤波器采样率根据乃奎斯特采样定律，对于100MHz信道带宽将达到100MSPS以上，1GHz信道带宽将大于1GSPS。
综上所述，在过渡带相对整个带宽占比很低的系统中采用现有技术中的FIR滤波器将会造成频谱利用率低，资源开销大，并且设计更为复杂。
发明内容
本发明提供一种对信号进行处理的方法及装置，用以解决现有技术中在过渡带相对整个带宽占比很低的系统中采用现有技术中的FIR滤波器将会造成频谱利用率低，资源开销大，并且设计更为复杂的问题。
本发明实施例提供一种对信号进行处理的方法，包括：
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器；
采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
本发明实施例提供一种对信号进行处理的装置，包括：至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行下列过程：
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器；
采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
本发明实施例提供一种对信号进行处理的装置，还包括：
分解模块，用于将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
执行模块，用于根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器，并采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
合成模块，用于将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
本发明实施例对信号进行处理，将需要输入的原始信号进行正交分解，并根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器，采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波，将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。由于本发明对信号采取逐级分解，分解过后的高频信号的带宽相对整个原始信号变窄，而过渡带的带宽固定不变，因此，过渡带的带宽相对高频信号的带宽的占比增加。而且根据FIR滤波器的性能指标可知，过渡带相对高频信号的带宽的占比越小，FIR滤波器的阶数越高，本发明由于经过正交分解后，过渡带的带宽相对高频信号的带宽的占比增加，因此根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成的FIR滤波器计算量大大减少，并且阶数降低，使资源开销小，设计过程更为简便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供一种对信号进行处理的方法的示意图；
图2A为本发明实施例将信号组进行正交分解的效果示意图；
图2B为本发明实施例将信号组进行正交分解的频率效果示意图；
图2C为本发明实施例将高频信号变换为零频信号后的效果示意图；
图2D为本发明实施例将信号逐级进行正交分解的方法示意图；
图3A为本发明实施例将信号通过正交滤波器组进行信号合成的示意图；
图3B为本发明实施例将信号进行频谱搬移后的效果示意图；
图3C为本发明实施例第M层信号合成的方法示意图；
图3D为本发明实施例第M层信号合成的方法示意图；
图3E本发明实施例将第一种将信号逐级合成的方法示意图；
图3F本发明实施例将第二种将信号逐级合成的方法示意图；
图3G为一个典型的5G 100MHz带宽滤波器的合成结构；
图4为本发明实施例完整的信号逐级进行正交分解的方法流程图；
图5本发明实施例将第一种将信号逐级合成的方法流程图；
图6本发明实施例将第二种将信号逐级合成的方法流程图；
图7为本发明实施例提供一种对信号进行处理的装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供一种对信号进行处理的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种对信号进行处理的方法，如图1所示：
步骤11、将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
步骤12、根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器；
步骤13、采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
步骤14、将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
本发明实施例对信号进行处理，将需要输入的原始信号进行正交分解，并根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器，采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波，将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。由于本发明对信号采取逐级分解，分解过后的高频信号的带宽相对整个原始信号变窄，而过渡带的带宽固定不变，因此，过渡带的带宽相对高频信号的带宽的占比增加。而且根据FIR滤波器的性能指标可知，过渡带相对高频信号的带宽的占比越小，FIR滤波器的阶数越高，本发明由于经过正交分解后，过渡带的带宽相对高频信号的带宽的占比增加，因此根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成的FIR滤波器计算量大大减少，并且阶数降低，使资源开销小，设计过程更为简便。
本发明实施例将信号进行正交分解的方案，具体的：
将所述原始信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取，得到本级处理后的高频信号；
判断所述本级处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求，如果是，则确定正交分解完成；
否则，将高频信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；并返回对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取的步骤。
其中，将所述原始信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号，是将所述原始信号分别通过低频正交滤波器和高频正交滤波器，其中原始信号通过高频正交滤波器的信号作为第一层的高频信号，通过低频正交滤波器的信号为第一层的低频信号，如图2A所示。
在实施中，低频正交滤波器可以是半带滤波器，高频滤波器可以是全通滤波器减去半带滤波器。
图2A中，HB代表低频正交滤波器，(1-HB)代表高频滤波器，所述原始信号经过由低频正交滤波器和高频正交滤波器后，从HB中可得到第一层的低频信号，而从(1-HB)中可得到第一层的高频信号，信号的频率效果图如图2B所示。
在得到第一层的高频信号和第一层的低频信号后，对所述第一层的高频信号变换为零频信号，如图2C所示。
图2B中，所述第一层的高频信号变换为零频信号后，过渡带占比相对于所述第一层的高频信号扩充一倍，采样频率将低一倍。
将变换得到的零频信号进行N倍抽取，得到第一层处理后的高频信号；
可选的，为了进一步提高对高频信号的抑制度，在对所述高频信号转换为零频信号后，可以通过阶数小于设定阈值的滤波器对所述零频信号进行滤波，滤波后再进行N倍抽取。
例如，一个采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]的信号，在经过上述过程后，采样频率变为fs/2，等效带宽为[0,fs/4]，过渡带则变换为[fpass/2-fs/4,fstop/2-fs/4]，相对带宽变为[2*fpass/2-1,2*fstop/2-1]。
在得到第一层的低频信号和第一层处理后的高频信号后，需要判断第一层处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求。
第一层处理后的高频信号对应的滤波器是指最高频部分的FIR滤波器，预设的要求可以是所述滤波器的过渡带占比达到要求，滤波器的阶数很低，资源开销相对很小。
如果符合要求，则确定正交分解完成；
否则，需要按照上面的方式继续对第一层处理后的高频信号进行正交分解，得到第二层的低频信号和第二层处理后的高频信号，并判断第二层处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求；
如果符合要求，则确定正交分解完成；
否则，需要按照上面的方式继续对第二层处理后的高频信号进行正交分解，直到第M层处理后的高频信号对应的滤波器的阶数符合预设要求，如图2D所示。
可选的，将需要输入的原始信号进行逐级正交分解完成后，就知道正交分解的层数(即上面的M，以及正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽(即第M级处理后的高频信号对应的带宽))；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，就可以构建一个FIR滤波器。
由于该滤波器的过渡带的带宽为整个信号带宽要求的过渡带的带宽，通带为边缘子带有效信号部分，并且过渡带相对带宽较大(因为所述原信号经过逐级正交分解过后，将会得到多个带宽较小的子频段信号，但是过渡带的带宽并不会改变，所以过渡带的带宽相对高频信号的带宽的占比增加)，而且信号有效带宽相对合适，因此，滤波器的设计阶数很低，消耗资源很小。
构建FIR滤波器之后采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号(即第M层的高频信号)进行滤波。
例如，一个采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]的信号，在经过逐级分解之后，采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号(即第M层的高频信号)进行滤波，就相当于处理了原始信号的[fs/2-fs/2M+1,fs/2]频段。
将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
本发明实施例提供两种将信号进行正交合成的方案，具体的：
方案一：
将滤波后得到的信号作为需要处理的高频信号；
将需要处理的高频信号进行IFFT变换(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅立叶逆变换)。
其中，所述原始信号进行IFFT变换可按照下列通式进行变换：
N：输入点数；F[K]：时域数列；F[n]：频域数列。
进行IFFT变换的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，并通过正交滤波器，得到待合并的高频信号；
将目标低频信号进行基带采样后采用补零的方式进行IFFT变换，并对所述信号增加CP(Cyclic prefix，循环前缀)头；
其中，所述目标低频信号为逐级正交分解后得到的、未进行合并的低频信号中分解级数最高的低频信号；
将增加CP头后的信号通过正交滤波器，得到待合并的低频信号；
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号；
判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤；否则，结束信号合成处理。
其中，将所述需要处理的高频信号通过正交滤波器，得到待合并的高频信号，是将所述需要处理的高频信号通过高频正交滤波器，将目标低频信号进行基带采样通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号，是将所述需要处理的高频信号通过低频正交滤波器，如图3A所示。
在实施中，低频正交滤波器可以是半带滤波器，高频滤波器可以是全通滤波器减去半带滤波器。
其中，这里采用的半带滤波器的阻带与通带的带宽宽度相等，阻带与通带的波纹也相等，以及半带滤波器的多相滤波是将滤波与抽取巧妙结合，当采用半带滤波器作为低频正交滤波器时与普通的FIR滤波器相比，可以减少大约一半的乘法运算次数，因此具有很高的实现效率。
图3A中，HB代表低频正交滤波器，(1-HB)代表高频滤波器。
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移并通过正交滤波器，得到待合并的高频信号，如图3B所示。
图3B中，原来需要处理的高频信号放置在于低频信号的位置，在经过搬移后，所述原来需要处理的高频信号的中心点发生变化，被放置于高频信号的位置。
例如，原始信号定义为Signal，采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]。在经过进行频谱搬移后，就将信号的中心点搬移到fs/2M-1，即信号Signal的[fs/2-fs/2M+1,fs/2]映射到了信号SM,H2Mix的[fs/2M-1,fs/2M]频段部分，此时的信号的整个带宽为[0,fs/2M]，采样频率为fs/2M-1。
将目标低频信号(即第M层的低频信号)进行基带采样后采用补零的方式进行IFFT变换，并对所述信号增加CP头。
其中，所述CP头就是信号传输过程中的循环前缀，使信号传输整体看起来就是一个循环的传输。
例如，4096点的信号经IFFT变换后，结果为x(0)～x(4095)，CP头选取288点，则CP内容为：x(4096-288)～x(4095)；
整体信号传输的顺序为：x(4096-288)～x(4095)，x(0)～x(4095)。
其中，这里的目标信号为原始信号经过在经过逐级正交分解后得到的分解级数最高的低频信号，具体可从以下两种方式获得：
方式一：在原始信号逐级进行分解时，将每层分解的低频信号记录下来，在进行信号合成时，只需直接调用即可。
方式一：可以对原始信号进行计算的出每级分解后的到的信号。例如，上述举例中Signal的[fs/2-2*fs/2M,fs/2-fs/2M+1]频段部分，代表的是最高层的低频信号，在进行下一层的合成时，需要重新计算得到下一层的低频信号。
例如，当原始信号的频域分布为Freq(0)～Freq(4095)时，对原始信号进行计算的出每级分解后的到的信号如下所示：
进行第一级分解，原始信号分解为：
dispose_L(0)＝Freq(0)～Freq(2047)
dispose_H(0)＝Freq(2048)～Freq(4095)
第二级分解，则对dispose_H(0)进行分解，即分解为：
dispose_L(1)＝Freq(2048)～Freq(3071)
dispose_H(1)＝Freq(3072)～Freq(4095)
第三级分解，则对dispose_H(1)进行分解，即分解为：
dispose_L(2)＝Freq(3072)～Freq(3583)
dispose_H(2)＝Freq(3584)～Freq(4095)
第四级分解，则对dispose_H(2)进行分解，即分解为：
dispose_L(3)＝Freq(3584)～Freq(3839)
dispose_H(3)＝Freq(3840)～Freq(4095)
从上述分解的过程中可以看出每级分解的信号呈递减趋势，即2048>1024>512>256。
并且对目标低频信号按照一定的采样频率进行基带采样，这里一定的采样频率为将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后的信号的采样频率。
将增加CP头后的信号通过正交滤波器，得到待合并的低频信号。
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号，如图3C所示，得到的效果图如图3D所示。
在图3D中，信号1代表第M层高频信号，信号2代表第M层低频信号。
例如，一个采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]的信号，在经过分解后得到的第M层的低频信号与高频信号，在合并之后的信号，即为映射了原始信号的[fs/2-fs/2M,fs/2]频段部分，此时信号的采样频率便为fs/2M-1，并且过渡带的指标与原始信号的指标一致。
可选的，为了使待合并的低频信号和所述待合并的高频信号的头帧保持对齐，在对所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号之前，可以另两个信号延迟对齐。
其中，这里的延迟对齐与实现相关，核心就是在处理时将延时考虑在内，当处理时没有处理时延时，各个分组是天然对齐的。
相应的，在第M层的低频信号与高频信号合并之后，按照上面的方式继续将所述合并的信号作为第M-1层需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤与第M-1层需要处理的低频信号进行合成，直到将第1层的低频信号与高频信号合并，如图3E所示。
在图3E中，PFIR：上述中根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽可以构建的FIR滤波器；2倍上采样为两倍内插；图中第M层的信号合成之后，将合成的信号将作为第M-1层的高频信号，第M-1层的低频信号的获取为上述获取的方法，在此就不再赘述，以此类推，直至第一层的高频信号与高频信号合成完毕，其中低频信号的部分将空余的部分全部填充零。
在信号合成的过程中需要填充每一层的高频子带的实际信号的位置和低频子带中高频和低频部分的IFFT载波的地址和实际信号的位置，具体可以参见原始信号进行正交分解的步骤中每段的高频与低频的具体对应位置。
例如，将分解层级为3层的信号进行合成时，第3层的低频子带的高频部分填充的IFFT载波的地址为M/8～(M/4-1)，低频部分为0～(M/8-1)，低频子带的高频部分不填充实际信号的位置，低频部分实际信号的位置为[M-2*M/8，M-M/8-1]；高频子带的实际信号的位置为[M-M/8，M-1]，以此类推，通过计算得到其他层级的高频子带的实际信号的位置和低频子带中高频和低频部分的IFFT载波的地址和实际信号的位置。
在进行IFFT变换时第3层的IFFT点数为M/4，第3层的IFFT点数为M/2，第1层的IFFT点数为M，以此类推，通过计算得到其他层级的IFFT点数。由此可以看出，在第M层最高频段的信号进行合成时，需要映射全部未映射高频子带进行IFFT，其点数为第M-1层IFFT点数减半。由此可以得出本级的IFFT可以复用上级的资源，因此，更加的节省资源。
方案二，
将所述需要输入的原始信号进行FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)变换；
其中，所述原始信号进行FFT变换可按照下列通式进行变换：
N：输入点数；F[K]：时域数列；F[n]：频域数列。
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器；
采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
将滤波后得到的信号作为需要处理的高频信号；
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，并通过正交滤波器，得到待合并的高频信号；
将目标低频信号进行基带采样后通过正交滤波器，得到待合并的低频信号；其中所述目标低频信号为逐级正交分解后得到的、未进行合并的低频信号中分解级数最高的低频信号；
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号；
判断是否有未进行合并的低频信号；
如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤，否则，结束信号合成处理；
将最终合成的信号进行IFFT变换。
具体的，将所述需要输入的原始信号进行FFT变换。
在实施中，将需要输入的原始信号进行逐级正交分解与上述中信号进行正交分解的方案一样，在此就不在赘述。
可选的，将需要输入的原始信号进行逐级正交分解完成后，就知道正交分解的层数(即上面的M)，以及正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽(即第X级处理后的高频信号对应的带宽)；
相应的，根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，就可以构建一个FIR滤波器。
由于该滤波器的过渡带的带宽为整个信号带宽要求的过渡带的带宽，通带为边缘子带有效信号部分，并且过渡带相对带宽较大(因为所述原信号经过逐级正交分解过后，将会得到多个带宽较小的子频段信号，但是过渡带的带宽并不会改变，所以过渡带相对带宽较大)，而且信号有效带宽相对合适，因此，滤波器的设计阶数很低，消耗资源很小。
构建FIR滤波器之后采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号(即第M层的高频信号)进行滤波。
例如，一个采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]的信号，在经过逐级分解之后，采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号(即第M层的高频信号)进行滤波，就相当于处理了原始信号的[fs/2-fs/2M+1,fs/2]频段。
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，参见图3B所示，并通过正交滤波器，得到待合并的高频信号。
将目标低频信号(即第M层的低频信号)进行基带采样后通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号。
其中，这里的目标信号为原始信号经过在经过逐级正交分解后得到的分解级数最高的低频信号，具体可从以下两种方式获得：
方式一：在原始信号逐级进行分解时，就将每层分解的低频信号记录下来，在进行信号合成时，只需直接调用即可。
方式一：可以对原始信号进行计算的出每级分解后的到的信号。例如，上述举例中Signal的[fs/2-2*fs/2M,fs/2-fs/2M+1]频段部分代表的是最高层的低频信号，在进行下一层的合成时，需要重新计算得到这一层的低频信号。
并且对目标低频信号按照一定的采样频率进行基带采样，这里一定的采样频率为将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后的信号的采样频率。
在实施中，将所述需要处理的高频信号通过正交滤波器，得到待合并的高频信号，是将所述需要处理的高频信号通过高频正交滤波器，将目标低频信号进行基带采样通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号，是将所述需要处理的高频信号通过低频正交滤波器。
在实施中，低频正交滤波器可以是半带滤波器，高频滤波器可以是全通滤波器减去半带滤波器，参见图3A所示。
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号，参见图3C所示，得到的效果图参见3D所示。；
例如，一个采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]的信号，在经过分解后得到的第M层的低频信号与高频信号，在合并之后的信号，即为映射了原始信号的[fs/2-fs/2M,fs/2]频段部分，此时信号的采样频率便为fs/2M-1，并且过渡带的指标与原始信号的指标一致。
相应的，在第M层的低频信号与高频信号合并之后，按照上面的方式继续将所述合并的信号作为第M-1层需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤与第M-1层需要处理的低频信号进行合成，直到将第1层的低频信号与高频信号合并，如图3F所示。
在图3F中，FIR滤波器就是上述中根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽可以构建的FIR滤波器，2*Upsample(上采样)即为两倍内插，上变频即合成过程中的频谱搬移。图中第M层的信号合成之后，将合成的信号将作为第M-1层的高频信号，第M-1层的低频信号的获取为上述获取的方法，在此就不再赘述，以此类推，直至第一层的低频信号与高频信号合成完毕。
相应的，将第Y层处理后形成的信号进行IFFT变换。
其中，这里的第Y层对应的为M层中的第一层，第Y层处理后形成的信号即为上述中M层中第一层的低频信号与高频信号合成的信号。
本发明提供一个典型的5G 100MHz带宽滤波器的合成结构如图3G所示：
在图3G中，信号的逐级分解与合成的具体方法与上述中的信号的逐级分解与合成的具体方法一样，在此就不再赘述。
本发明实施例提供了进行正交分解的完整实施例，具体的过程如图4所示：
需要输入的原始信号定义为Signal，采样频率为fs，过渡带为[fpass,fstop]。整个信号的频谱范围为：[0,fs/2]，过渡带相对带宽为[fpass/fs,fstop/fs]。
步骤400、将信号Signal通过低频与高频的正交滤波器组，得到低频部分的信号，记为SignalLF，高频部分的信号记为SignalHF；
步骤401、将SignalHF进行通过频谱变换的方式将所述SignalHF信号变换为零频信号，记为SignalHF0，具体实现的方式为
步骤402、将信号SignalHF0进行2倍抽取，将获得的到信号记为Signal2HF0。
步骤403、判断所述本级处理后的高频信号Signal2HF0对应的FIR滤波器的阶数是否符合预设要求，如果是，则确定正交分解完成，否则返回步骤400；
步骤404、确定正交分解完成。
本发明实施例提供了一种进行信号合成的完整实施例，具体的过程如图5所示：
步骤500、将信号Signal经分解后的最后一级的高频信号(相当于信号Signal的[fs/2-fs/2M+1,fs/2])通过FIR滤波器进行滤波，将得到信号记为SM,H；
步骤501、将得到的信号SM,H进行IFFT变换；
步骤502、将变换后的信号SM,H进行2倍内插，将得到的信号记为SM,H2，此时信号的采样频率变为fs/2M-1，根据奈奎斯特定律，所述信号的带宽为[0,fs/2M]；
步骤503、将信号SM,H2进行频谱搬移，将信号的中心点搬移到fs/2M-1，形成的信号记为SM,H2Mix：即信号Signal的[fs/2-fs/2M+1,fs/2]映射到了信号SM,H2Mix的[fs/2M-1,fs/2M]频段部分，此时SM,H2Mix的整个带宽为[0,fs/2M]，采样频率为fs/2M-1；
步骤504、将Signal信号[fs/2-2*fs/2M,fs/2-fs/2M+1]频段部分，按照fs/2M-1进行基带采样，并将得到的信号记为SM,L；
这里的[fs/2-2*fs/2M,fs/2-fs/2M+1]频段部分为Signal信号逐级正交分解后得到的级数最高的低频信号；
步骤505、将信号SM,L与信号SM,H2Mix通过正交滤波器组进行合成，将得到的信号记为SM-1即为映射了Signal信号的[fs/2-fs/2M,fs/2]频段部分，此时信号的采样频率便为fs/2M-1，并且过渡带的指标与Signal信号的指标一致；
步骤506、判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回步骤502，否则，结束信号合成处理；
步骤507、结束信号合成处理。
本发明实施例还提供了第二种进行信号合成的完整实施例，具体的过程如图6所示：
步骤600、将信号Signal进行FFT变换；
步骤601、将信号进行FFT变换后的Signal经分解后的最后一级的高频信号(相当于信号Signal的[fs/2-fs/2M+1,fs/2])通过FIR滤波器进行滤波，将得到信号记为SM,H；
步骤602、将变换后的信号SM,H进行2倍内插，将得到的信号记为SM,H2，此时信号的采样频率变为fs/2M-1，根据奈奎斯特定律，所述信号的带宽为[0,fs/2M]；
步骤603、将信号SM,H2进行频谱搬移，将信号的中心点搬移到fs/2M-1，形成的信号记为SM,H2Mix：即信号Signal的[fs/2-fs/2M+1,fs/2]映射到了信号SM,H2Mix的[fs/2M-1,fs/2M]频段部分，此时SM,H2Mix的整个带宽为[0,fs/2M]，采样频率为fs/2M-1；
步骤604、将Signal信号[fs/2-2*fs/2M,fs/2-fs/2M+1]频段部分，按照fs/2M-1进行基带采样，并将得到的信号记为SM,L；
这里的[fs/2-2*fs/2M,fs/2-fs/2M+1]频段部分为Signal信号逐级正交分解后得到的级数最高的低频信号；
步骤605、将信号SM,L与信号SM,H2Mix通过正交滤波器组进行合成，将得到的信号记为SM-1即为映射了Signal信号的[fs/2-fs/2M,fs/2]频段部分，此时信号的采样频率便为fs/2M-1，并且过渡带的指标与Signal信号的指标一致；
步骤606、判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回步骤602，否则，执行步骤605；
步骤607、将最终合成的信号进行IFFT变换。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种滤波器的设计的装置，由于该装置对应的方法是本发明实施例进行滤波器的设计的装置，并且该装置解决问题的原理与该方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图7所述，本发明实施例进行一种对信号进行处理的装置，该装置包括：至少一个存储单元700、以及至少一个处理单元701，其中，所述存储单元存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理单元执行时，使得所述处理单元701执行下列过程：
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器；
采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
可选的，所述处理单元701用于：
将所述原始信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取，得到本级处理后的高频信号；
判断所述本级处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求，如果是，则确定正交分解完成；
否则，将高频信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
并返回对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取的步骤。
可选的，将所述处理单元701还用于：
在所述本级的高频信号变换为零频信号之后，进行N倍抽取之前，将所述零频信号通过阶数小于设定阈值的滤波器进行滤波。
可选的，所述处理单元701用于：
将滤波后得到的信号作为需要处理的高频信号；
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，并通过高频正交滤波器，得到待合并的高频信号，以及将目标低频信号进行基带采样后通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号，其中所述目标低频信号为逐级正交分解后得到的、未进行合并的低频信号中分解级数最高的低频信号；
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号；
判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤；否则，结束信号合成处理。
可选的，所述处理单元701还用于：
在所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移之前，将需要处理的高频信号进行快速傅里叶逆变换IFFT变换。
可选的，所述处理单元701还用于：
在目标低频信号进行基带采样后，通过低频正交滤波器之前，将进行基带采样后的低频信号采用补零的方式进行IFFT变换，并对所述信号增加CP头。
可选的，所述处理单元701用于：
在需要输入的原始信号进行逐级正交分解之前，将所述需要输入的原始信
号进行FFT变换。
可选的，所述处理单元701还用于：
在将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理之后，将所述通过正交滤波器组后形成的信号进行IFFT变换。
可选的，所述正交滤波器组包括高频正交滤波器和低频正交滤波器；
其中，所述高频正交滤波器为全通滤波器减去半带滤波器；
所述低频正交滤波器为半带滤波器。
如图8所示，本发明实施例进行一种对信号进行处理的装置，该装置包括：
分解模块800，用于将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
执行模块801，用于根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器，并采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
合成模块802，用于将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
可选的，所述分解模块800具体用于：
将所述原始信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
可选的，所述执行模块801具体用于：
对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取，得到本级处理后的高频信号；
判断所述本级处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求，如果是，则确定正交分解完成；
否则，将高频信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
并返回对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取的步骤。
可选的，所述执行模块801具体还用于：
在对所述本级的高频信号变换为零频信号之后，进行N倍抽取之前，通过阶数小于设定阈值的滤波器对所述零频信号进行滤波。
可选的，所述执行模块801具体用于：
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解之前，将所述需要输入的原始信号进行快速傅里叶变换FFT变换。
可选的，所述执行模块801还具体用于：
在将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理之后，将所述通过正交滤波器组后形成的信号进行IFFT变换。
可选的，所述合成模块802具体用于：
将滤波后得到的信号作为需要处理的高频信号；
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，并通过高频正交滤波器，得到待合并的高频信号，以及将目标低频信号进行基带采样后通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号，其中所述目标低频信号为逐级正交分解后得到的、未进行合并的低频信号中分解级数最高的低频信号；
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号；
判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤；否则，结束信号合成处理。
可选的，所述合成模块802具体还用于：
在将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移之前，将需要处理的高频信号进行快速傅里叶逆变换IFFT变换。
可选的，所述合成模块802具体还用于：
在将目标低频信号进行基带采样后，通过低频正交滤波器之前，将进行基带采样后的低频信号采用补零的方式进行IFFT变换，并对所述信号增加CP头。
可选的，所述正交滤波器组包括高频正交滤波器和低频正交滤波器；
其中，所述高频正交滤波器为全通滤波器减去半带滤波器；
所述低频正交滤波器为半带滤波器。
以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图描述本申请。应理解，可以通过计算机程序指令来实现框图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。
相应地，还可以用硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微码等)来实施本申请。更进一步地，本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读程序代码，以由指令执行系统来使用或结合指令执行系统而使用。在本申请上下文中，计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质，其可以包含、存储、通信、传输、或传送程序，以由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.一种对信号进行处理的方法，其特征在于，该方法包括：
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成有限长度单位冲击响应FIR滤波器；
采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将需要输入的原始信号进行逐级正交分解，包括：
将所述原始信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取，得到本级处理后的高频信号；
判断所述本级处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求，如果是，则确定正交分解完成；
否则，将高频信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
并返回对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述本级的高频信号变换为零频信号之后，进行N倍抽取之前，还包括：
通过阶数小于设定阈值的滤波器对所述零频信号进行滤波。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理，包括：
将滤波后得到的信号作为需要处理的高频信号；
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，并通过高频正交滤波器，得到待合并的高频信号，以及将目标低频信号进行基带采样后通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号，其中所述目标低频信号为逐级正交分解后得到的、未进行合并的低频信号中分解级数最高的低频信号；
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号；
判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤；否则，结束信号合成处理。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移之前，还包括：
将需要处理的高频信号进行快速傅里叶逆变换IFFT变换。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将目标低频信号进行基带采样后，通过低频正交滤波器之前，还包括：
将进行基带采样后的低频信号采用补零的方式进行IFFT变换，并对所述信号增加循环前缀CP头。
7.如权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，将需要输入的原始信号进行逐级正交分解之前，包括：
将所述需要输入的原始信号进行快速傅里叶变换FFT变换。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理之后，还包括：
将所述通过正交滤波器组后形成的信号进行IFFT变换。
9.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，所述正交滤波器组包括高频正交滤波器和低频正交滤波器；
其中，所述高频正交滤波器为全通滤波器减去半带滤波器；
所述低频正交滤波器为半带滤波器。
10.一种对信号进行处理的装置，其特征在于，该装置包括：至少一个处理单元以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行下列过程：
将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器；
采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于：
将所述原始信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取，得到本级处理后的高频信号；
判断所述本级处理后的高频信号对应的滤波器的阶数是否符合预设要求，如果是，则确定正交分解完成；
否则，将高频信号进行正交分解，得到本级的高频信号与本级的低频信号；
并返回对所述本级的高频信号变换为零频信号后进行N倍抽取的步骤。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，将所述处理单元还用于：
在所述本级的高频信号变换为零频信号之后，进行N倍抽取之前，将所述零频信号通过阶数小于设定阈值的滤波器进行滤波。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于：
将滤波后得到的信号作为需要处理的高频信号；
将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移，并通过高频正交滤波器，得到待合并的高频信号，以及将目标低频信号进行基带采样后通过低频正交滤波器，得到待合并的低频信号，其中所述目标低频信号为逐级正交分解后得到的、未进行合并的低频信号中分解级数最高的低频信号；
将所述待合并的高频信号和所述待合并的低频信号进行合并，得到合并的信号；
判断是否有未进行合并的低频信号，如果有，则将所述合并的信号作为需要处理的高频信号，并返回将所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移的步骤；否则，结束信号合成处理。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于：
在所述需要处理的高频信号进行X倍内插后进行频谱搬移之前，将需要处理的高频信号进行IFFT变换。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于：
在目标低频信号进行基带采样后，通过低频正交滤波器之前，将进行基带采样后的低频信号采用补零的方式进行IFFT变换，并对所述信号增加循环前缀CP头。
16.如权利要求10～13任一所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于：
在需要输入的原始信号进行逐级正交分解之前，将所述需要输入的原始信号进行FFT变换。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述处理单元还用于：
在将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理之后，将所述通过正交滤波器组后形成的信号进行IFFT变换。
18.如权利要求910～15任一所述的装置，其特征在于，所述正交滤波器组包括高频正交滤波器和低频正交滤波器；
其中，所述高频正交滤波器为全通滤波器减去半带滤波器；
所述低频正交滤波器为半带滤波器。
19.一种对信号进行处理的装置，其特征在于，该装置包括：
分解模块，用于将需要输入的原始信号进行逐级正交分解；
执行模块，用于根据正交分解的层数和正交分解后所述原始信号的边缘高频带宽，生成FIR滤波器，并采用所述FIR滤波器对所述原始信号的边缘高频信号进行滤波；
合成模块，用于将滤波后得到的信号以及进行逐级正交分解后每一级得到的低频信号通过正交滤波器组后进行信号合成处理。
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