CN114006668B - 卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了一种卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法、装置及通信系统，通过预设时延值约束条件设定时延滤波器；获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组，通过同一时延量级的不同二级子滤波器并行组合使用，或多次级联不同时延量级的并行二级子滤波器组合，以配置其系数选通信号及路径参数方式，实现免滤波器系数更新的时延滤波。可以满足高精确度时延模拟和低参数量高频刷新的需求，有效支撑了快速、准确、连续的卫星信道时延特性模拟实现。

Description

卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法和装置
技术领域
本公开涉及导航通信技术领域，具体涉及到一种卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法、装置及通信系统。
背景技术
导航/通信系统中，信道模拟器和信号模拟源等设备在有线信号对接测试中应用广泛，相关测试设备对信号时延模拟精确度的要求也越来越高。信号传输时延变化是信道特性变化的关键环节，以导航卫星信道为例，考虑到卫星导航信号能实现纳秒级定位精度，则导航卫星信号信道时延模拟精度则需要至少提高一个数量级至亚纳秒级，这种0.01ns精度级别的信道高精度动态时延特性模拟，至少面临以下两方面问题：
第一，要求时延模拟值的精确度更高。传统关于高分辨率滤波器设计实现的研究，往往只关注时延滤波器的最小可实现时延间隔，例如某时延滤波器最小步径0.022ns，但是如何用最小可实现时延间隔步进去实现准确的所需时延的问题往往会被忽略。以所举最小步径0.022ns的整数倍为例，可实现0.1ns量级的时延值举例如下，0.088ns或者0.11ns等效0.1ns、0.286ns或者0.308ns等效0.3ns等等，可见其并不能准确模拟实现0.1ns、0.3ns等时延值，针对上述问题，一般的方法是提高滤波器的最小步径，比如设计某时延滤波器最小步径0.0022ns，相对时延模拟分辨率要求提高两个数量级的精度,可以小误差的去实现等效0.1ns。这种做法大大提高了滤波器设计的复杂度，仅为高精度而非高精确时延滤波。
第二，要求信道时延特性刷新频度更高。信道时延在实时变化，尤其对高速运动的卫星而言，为了精确反应器信道时延的连续性变化，保证两次间隔刷新之间时延变化尽可能的小，需要提高刷新率，以100MHz时钟为例，每次刷新间隔为10ns，也就是每秒刷新108次参数，即使每次刷新10字节的时延滤波器参数，实际设计中复杂滤波器系数更新一般需要数十个甚至更多字节，刷新所需的数据量超过1GB/s甚至更多，这是参数刷新各个环节的传输能力都难以支撑的。普通仅关注信号衰落的卫星信道一般不涉及这种高频刷新需求，其动态信号接收端对于功率衰落的高频时变特性不敏感，基于高精度测距的导航和导通一体卫星信道往往需要进行高频参数刷新操作，其实际刷新频率常为数百MHZ甚至更高。
因此，需要进行针对性的设计以解决上述问题，实现卫星信道高精度高精确时延滤波。
发明内容
本公开的主要目的在于提供一种卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法、装置及通信系统，以解决上述技术缺陷问题。
为了实现上述目的，根据本公开的第一方面，提供了一种卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法，包括如下步骤：
S1、预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；
S2、获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；
S3、获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；
S4、根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组。
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S1中，所述预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器，包括：
S110、设定采样时钟点最小时间间隔Ts：
Ts表示一个整数采样时钟点所代表的最小时间间隔，fs为信道模拟设备本地采样与信号处理时钟频率；
S111、根据采样时钟点最小时间间隔Ts，设定时延值△τ满足以下约束条件的时延滤波器：
Δτ＝a*Ts*10-N+1,N＝1,2,3…
其中a是常数，△τ能够满足精确的整十步进时延调整。
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S2中，所述获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组，包括：
S220、获取抽取后的离散信号xm(nTs)：
x(nTs)经过频率为fs的采样后获得原始采样信号，m为离散信号数量，M0为内插滤波器抽取系数，为xm(nTs)相对于原始序列x(n)的延迟；
S221、系数整合、插值处理，获得整合、插值后的一级子滤波器组：
hm(n)＝h(nM0+m)，
hm(n)表示延迟量的滤波器；
对前后相邻步进的两个滤波器输出结果进行插值，由于滤波结果插值等效于滤波器系数插值，假设相邻滤波器系数分别为hm(n)和hm+1(n)，则据此进行插值后的子滤波器的系数为：
h′(n)＝α·hm+1(n)+(1-α)·hm(n),0≤α≤1，
其中，α是0到1之间的任意小数；
S222、根据插值后的子滤波器的系数，获得时延值满足如下表达式的一级子滤波器组：
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S3中，所述获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系，包括：
S330、设定基于内插滤波器的插值滤波器系数存储字长记为L，此时插值后的滤波器延迟表示为：
S331、设定约束内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器系数存储字长L之间的关系，当L、M0、N满足如下约束关系时：
根据满足上述约束关系的组合滤波器的时延情况，设计符合特定关系的内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器存储字长L并进行插值，获取符合时延分辨率△τ满足下式约束关系的一级子滤波器组：
S332、根据一级子滤波器组，对采样频率的选取进行约束，满足以下约束关系：
其中fs0为可被2整除的频率，采样时间间隔表示如下：
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S4中，所述根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组，包括：
S440、根据建立的所述参数约束关系，获取插值的一级子滤波器组的时延分辨率：
S441、从一级子滤波器组中进行二次筛选，选取获得满足以下时延量的二级子滤波器：
式中为滤波时延值为/>所对应的二级子滤波器系数。
作为本申请的一种可实施方案，优选地，还包括：
步骤S5、设定时延量级0.1*Ts0，获取同一时延量级的二级子滤波器，并进行并行组合，获得0.1*Ts0步进的并行二级子滤波器组；
配置第一系数选通信号及路径参数，基于所述并行二级子滤波器组并根据所配置的第一系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的0.1*Ts0～0.9*Ts0步进时延滤波。
作为本申请的一种可实施方案，优选地，还包括：
步骤S6、设定时延量级0.01*Ts0，获取同一时延量级的二级子滤波器进行并行组合，再与0.1*Ts0～0.9*Ts0的并行二级子滤波器组进行级联，获得二次级联的并行二级子滤波器组；；
配置第一系数选通信号及路径参数，配置第二系数选通信号及路径参数，基于所述二次级联的并行二级子滤波器组并根据所配置的第一、二系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的0.01*Ts0～0.99*Ts0步进时延滤波；
步骤S7，三次乃至多次级联操作，方法与S6相同，实现免滤波器系数更新的不同时延分辨率的步进时延滤波。
根据本公开的第二方面，提供了一种实现上述所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法的装置，包括依次电性连接的时延值约束条件设置模块、一级子滤波器组获取模块、参数约束关系建立模块、二级子滤波器组获取模块、并行二级子滤波器组模块以及并行二级子滤波器组多次级联模块，其中，
时延值约束条件设置模块：用于预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；
一级子滤波器组获取模块：用于获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；
参数约束关系建立模块：用于获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；
二级子滤波器组获取模块：用于根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组。
并行二级子滤波器组模块：用于将同一时延量级的不同二级子滤波器进行并行使用，通过选择配置系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的时延滤波；
并行二级子滤波器组多次级联模块：用于二次乃至多次级联不同时延步进的并行二级子滤波器组，实现免滤波器系数更新的不同量级时延分辨率的步进时延滤波。
根据本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
根据本公开的第四方面一种通信系统，包括：
至少一个处理器；
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
本发明的技术效果：
本发明通过预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组，通过同一时延量级的不同二级子滤波器并行组合使用，或多次级联不同时延量级的并行二级子滤波器组合，以配置其系数选通信号及路径参数方式，实现免滤波器系数更新的时延滤波。可以满足高精确度时延模拟和低参数量高频刷新的需求，有效支撑了快速、准确、连续的信道时延特性模拟实现。
在卫星信道模拟器时延特性模拟设计实现中，既能够实现10-N倍采样间隔步进的精确时延调整，也能够以大规模静态资源消耗为代价,有效降低信道特性高频刷所需的的参数更新量，解决了以导航和导通一体卫星所代表的，需要实现高精度测距的信道高精确时延滤波难题。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，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是根据本公开实施例1的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法的实施例流程示意图；
图2是根据本公开实施例1的可实现任意0.1*Ts0步进的并行二级子滤波器组合设计示意图；
图3是根据本公开实施例的1的可实现任意0.01*Ts0～0.99*Ts0步进的并行二级子滤波器组级联设计示意图；
图4是根据本公开实施例1的可实现免参数更新的高精确时延滤波设计示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本公开中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开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公开。
实施例1
如图1所示，提供了一种卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法，包括如下步骤：
S1、预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；
首先针对卫星信道时延特性模拟需求，考虑时延值符合10-N倍采样间隔，约束了高精确时延滤波器设计目标；根据所述时延值约束条件设定满足预设约束条件的时延滤波器，作为后续满足高分辨率且精确数值要求的时延滤波效果的基础。
S2、获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；
基于内插滤波器原理，对信号进行内插滤波，根据前后相邻步进的两个滤波器系数插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；考虑到基于内插滤波的延迟滤波器主要通过内插扩展信号频谱，滤波后可以得到与原始信号形状一致的频谱，但信号采样率会增加，采样间隔减少，内插点数越多，采样率越高，延迟精度就越高。
S3、获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；
设计约束系统采样频率、内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长等参数之间的相互关系，建立参数约束关系；通过参数约束关系，可以设计符合特定关系的内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器存储字长L和插值，进一步获取符合时延分辨率△τ满足约束关系的一级子滤波器组，进而根据采样频率约束进行差值帅选；插值后的上述滤波器组时延分辨率进一步提高，相对于插值之前，分辨率明显提高。
S4、根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组。
根据所建立的参数约束关系，从一子滤波器组选取满足目标时延量的二级子滤波器组；二级子滤波器组可以按照时延量级的不同而进行不同的组合实现，实现不同级别范围内的时延模拟值。
S5、根据满足目标时延值的二级子滤波器，建立目标时延分辨率的免系数更新的并行二级子滤波器组。
将所述满足目标时延值的二级子滤波器，进行并行使用，形成并行二级子滤波器组，通过配置系数选通信号及路径参数，实现目标时延分辨率的免滤波器系数更新时延滤波。
S6、将所述满足不同量级目标时延值的并行使用的二级子滤波器组，进行二次乃至多次级联使用，通过配置各自的系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新条件下的不同分辨率量级时延滤波。
上述具体步骤将在下述详细说明。
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S1中，所述预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器，包括：
S110、设定采样时钟点最小时间间隔Ts：
Ts表示一个整数采样时钟点所代表的最小时间间隔，fs为信道模拟设备本地采样与信号处理时钟频率；
假设信道模拟设备本地采样与信号处理时钟频率为fs，其数据处理的最小时间间隔表示为：
表示一个整数采样时钟点所代表的最小时间间隔为Ts。
以fs＝100MHz为例，一个整数采样点所代表的时延量Ts＝10纳秒。这种情况下，所关注的高精确时延滤波，都是小于Ts的时延延迟量变化。
本发明的初始目标是设计时延分辨率△τ满足下式约束关系的滤波器，其时延值△τ满足以下条件约束：
Δτ＝a*Ts*10-N+1,N＝1,2,3…
其中a是常数，△τ能够满足精确的整十步进时延调整。
S111、根据采样时钟点最小时间间隔Ts，设定时延值△τ满足以下约束条件的时延滤波器：
Δτ＝a*Ts*10-N+1,N＝1,2,3…
其中a是常数，△τ能够满足精确的整十步进时延调整。
此时，假设a＝1，若选择采样频率fs＝100MHz，即可获得△τ＝0.1*Ts＝1纳秒，△τ＝00.1*Ts＝0.1纳秒，△τ＝000.1*Ts＝00.1纳秒，等一些列可满足高分辨率且精确数值要求的时延滤波效果。
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S2中，所述获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组，包括：
S220、获取抽取后的离散信号xm(nTs)：
x(nTs)经过频率为fs的采样后获得原始采样信号，m为离散信号数量，M0为内插滤波器抽取系数，为xm(nTs)相对于原始序列x(n)的延迟；
若通过信道模拟器的原始信号为x(t)，经过频率为fs的采样后获得原始采样信号为x(nTs)，考虑到基于内插滤波的延迟滤波器主要通过内插扩展信号频谱，滤波后可以得到与原始信号形状一致的频谱，但信号采样率会增加，采样间隔减少，内插点数越多，采样率越高，延迟精度就越高。
S221、系数整合、插值处理，获得整合、插值后的一级子滤波器组：
hm(n)＝h(nM0+m)，
hm(n)表示延迟量的滤波器；其延迟分辨率可以达到：
在此基础上若需要更高的延迟分辨率，可以对前后相邻步进的两个滤波器输出结果进行插值，由于滤波结果插值等效于滤波器系数插值，假设相邻滤波器系数分别为hm(n)和hm+1(n)，此可以将之系数整合、插值处理，则据此进行插值后的子滤波器的系数为：
h′(n)＝α·hm+1(n)+(1-α)·hm(n),0≤α≤1，
其中，α是0到1之间的任意小数。
S222、根据插值后的子滤波器的系数，获得时延值满足如下表达式的一级子滤波器组：
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S3中，所述获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系，包括：
S330、设定基于内插滤波器的插值滤波器系数存储字长记为L，此时插值后的滤波器延迟表示为：
假设基于内插滤波器设计的插值滤波器系数存储字长记为L，此时插值后的滤波器延迟表示为：
插值后的上述滤波器组时延分辨率进一步提高，相对于插值之前，分辨率提高了2的L次方倍。
S331、设定约束内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器系数存储字长L之间的关系，当L、M0、N满足如下约束关系时：
插值后，进一步约束内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长之间的关系，当L、M0、N满足如下约束关系时：
各系数与时延分辨率的关系如下表中所述：
根据满足上述约束关系的组合滤波器的时延情况，设计符合特定关系的内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器存储字长L并进行插值，获取符合时延分辨率△τ满足下式约束关系的一级子滤波器组：
根据上述表中组合滤波器的时延情况，可以通过设计符合特定关系的内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器存储字长L，插值，获取符合时延分辨率△τ满足上式约束关系的一级子滤波器组。
根据设计得到时延分辨率Δτ满足上式关系的一级子滤波器组，进一步，对采样频率的选取进行约束：
S332、根据一级子滤波器组，对采样频率的选取进行约束，满足以下约束关系：
其中fs0为可被2整除的频率，采样时间间隔表示如下：
作为本申请的一种可实施方案，优选地，在步骤S4中，所述根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组，包括：
S440、根据建立的所述参数约束关系，获取插值的一级子滤波器组的时延分辨率：
S441、从一级子滤波器组中进行二次筛选，选取获得满足以下时延量的二级子滤波器：
式中为滤波时延值为/>所对应的二级子滤波器系数。
本实施例，如图2所示，选择了满足以上式时延量的9个二级子滤波器，9个二级子滤波器组成一个并行二级子滤波器单元进行滤波使用，可以提高滤波范围，通过配置系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的10-N倍采样间隔步进的精确时延调整。
在上述“并行二级子滤波器单元”的基础上，本实施例，还设计了并行二级子滤波器单元组合以及级联使用的应用模式。
在上述“并行二级子滤波器单元”的基础上，作为本申请的一种可实施方案，优选地，还包括：
步骤S5、设定时延量级，获取同一时延量级的二级子滤波器，并进行并行组合，获得并行二级子滤波器组；
如图3所示，配置第一系数选通信号及路径参数，基于所述并行二级子滤波器组并根据所配置的第一系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新时延滤波。
为了保证信道特性模拟的连续性和平稳性，需要以较小的时间间隔对所模拟的特性参数进行刷新，为了降低较大规模滤波器参数高频更新带来的实时性不足的压力，以较大静态资源消耗为代价,在上述二级子滤波器组基础上，进一步进行并行组合，固化为一组能够通过配置系数选通信号以及通过路径的方式实现任意0.1*Ts0步进的并行二级子滤波器组，将系数为二级子滤波器，并行组合，组合方式如图3所示，组合内的各路径时延值与路径参数m1选择对应关系满足如下所示：
据此可以通过系数选通信号以及通过滤波器组的路径参数m1，选择实现任意0.1*Ts0步进的时延滤波效果。
在上述“并行二级子滤波器单元”的基础上，作为本申请的一种可实施方案，优选地，还包括：
步骤S6、设定不同于步骤S5的时延量级，获取该同一时延量级的二级子滤波器，进行并行组合，再与步骤S5的并行二级子滤波器组进行级联，获得二次级联的并行二级子滤波器组；
配置第一系数选通信号及路径参数，配置第二系数选通信号及路径参数，基于所述二次级联的并行二级子滤波器组并根据所配置的第一、二系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的时延滤波；
如图4所示，由于上述并行二级滤波器组以较大静态资源消耗为代价,可以实现任意0.1*Ts0步进的时延滤波效果，进一步可以通过将可实现任意0.1*Ts0步进、任意0.01*Ts0步进的并行二级子滤波器组进行二次级联，从而获得具备可以实现任意0.01*Ts0～0.99*Ts0的时延滤波效果。可以通过设置二次级联的并行二级子滤波器组级联的信号路径参数m1和m2，选择实现任意0.01*Ts0～0.99*Ts0整十步进的时延滤波效果。
如图4所示，按照上述方式以此类推，进一步可以通过将可实现任意0.1*Ts0步进、任意0.01*Ts0步进·····任意步进的并行二级子滤波器组进行多级级联，从而获得具备可以实现任意/>的时延滤波效果。可以通过设置多次级联的并行二级子滤波器组级联的路径参数m1、m2和mn，选择实现任意/>整十步进的时延滤波效果，实现免滤波器参数更新的高精确时延滤波设计，具体如下表示：
因此，本发明通过预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组，通过同一时延量级的不同二级子滤波器并行组合使用，或多次级联不同时延量级的并行二级子滤波器组合，以配置其系数选通信号及路径参数方式，实现免滤波器系数更新的时延滤波。可以满足足高精确度时延模拟和低参数量高频刷新的需求，有效支撑了快速、准确、连续的信道时延特性模拟实现。
在卫星信道模拟器时延特性模拟设计实现中，既能够实现10-N倍采样间隔步进的精确时延调整，也能够以大规模静态资源消耗为代价,有效降低信道特性高频刷所需的的参数更新量，解决了以导航和导通一体卫星所代表的，需要实现高精度测距的信道高精确时延滤波难题。
在本实施例中，虽然设计了9个二级子滤波器作为“并行二级子滤波器单元”以及使用“并行二级子滤波器单元”进行级联的设计组合使用实施例，但是其选择数量以及组合使用方式可以根据本技术原理进行自行选择。
实施例2
基于实施例1的技术实施例原理，本实施例设计一种滤波装置，用来实现实施例1的技术步骤。其具体原理参见实施例1的实施，本处不再赘述。
根据本公开的第二方面，提供了一种实现上述所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法的装置，包括依次电性连接的时延值约束条件设置模块、一级子滤波器组获取模块、参数约束关系建立模块、二级子滤波器组获取模块、并行二级子滤波器组模块以及并行二级子滤波器组多次级联模块，其中，
时延值约束条件设置模块：用于预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；
一级子滤波器组获取模块：用于获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；
参数约束关系建立模块：用于获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；
二级子滤波器组获取模块：用于根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组。
并行二级子滤波器组模块：用于将同一时延量级的不同二级子滤波器进行并行，通过选择配置系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的时延滤波；
并行二级子滤波器组多次级联模块：用于二次乃至多次级联不同时延步进的并行二级子滤波器组模块，实现免滤波器系数更新的不同量级时延分辨率的步进时延滤波。
一个或者多个模块存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各电机控制方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(HardDiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
实施例3
根据本公开的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。
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。
实施例4
根据本公开的第四方面一种通信系统，包括：
至少一个处理器；
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
还可以包括：输入装置和输出装置。
处理器、存储器、输入装置和输出装置可以通过总线或者其他方式连接。
处理器可以为中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的控制方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据服务器操作的处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至网络连接装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置可接收输入的数字或字符信息，以及产生与服务器的处理装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置可包括显示屏等显示设备。
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。
虽然结合附图描述了本公开的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；
S2、获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；
S3、获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；
S4、根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组；
在步骤S2中，所述获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组，包括：
S220、获取抽取后的离散信号xm(nTs)：
x(nTs)经过频率为fs的采样后获得原始采样信号，m为离散信号数量，M0为内插滤波器抽取系数，为xm(nTs)相对于原始序列x(n)的延迟；
S221、系数整合、插值处理，获得整合、插值后的一级子滤波器组：
hm(n)＝h(nM0+m)，
hm(n)表示延迟量的滤波器；
对前后相邻步进的两个滤波器输出结果进行插值，由于滤波结果插值等效于滤波器系数插值，假设相邻滤波器系数分别为hm(n)和hm+1(n)，则据此进行插值后的子滤波器的系数为：
h′(n)＝α·hm+1(n)+(1-α)·hm(n),0≤α≤1，
其中，α是0到1之间的任意小数；
S222、根据插值后的子滤波器的系数，获得时延值满足如下表达式的一级子滤波器组：
在步骤S3中，所述获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系，包括：
S330、设定基于内插滤波器的插值滤波器系数存储字长记为L，此时插值后的滤波器延迟表示为：
S331、设定约束内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器系数存储字长L之间的关系，当L、M0、N满足如下约束关系时：
根据满足上述约束关系的组合滤波器的时延情况，设计符合特定关系的内插滤波器抽取系数M0和插值滤波器存储字长L并进行插值，获取符合时延分辨率△τ满足下式约束关系的一级子滤波器组：
S332、根据一级子滤波器组，对采样频率的选取进行约束，满足以下约束关系：
其中fs0为被2整除的频率值，采样时间间隔表示如下：
在步骤S4中，所述根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组，包括：
S440、根据建立的所述参数约束关系，获取插值的一级子滤波器组的时延分辨率：
S441、从一级子滤波器组中进行二次筛选，选取获得满足以下时延量的二级子滤波器：
式中为滤波时延值为/>所对应的二级子滤波器系数。
2.如权利要求1所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法，其特征在于，在步骤S1中，所述预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器，包括：
S110、设定采样时钟点最小时间间隔Ts：
Ts表示一个整数采样时钟点所代表的最小时间间隔，fs为信道模拟设备本地采样与信号处理时钟频率；
S111、根据采样时钟点最小时间间隔Ts，设定时延值△τ满足以下约束条件的时延滤波器：
Δτ＝a*Ts*10-N+1,N＝1,2,3…
其中a是常数，△τ能够满足精确的整十步进时延调整。
3.如权利要求1-2任一项所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法，其特征在于，还包括：
步骤S5、设定时延量级0.1*Ts0，获取同一时延量级的二级子滤波器，并进行并行组合，获得0.1*Ts0步进的并行二级子滤波器组；
配置第一系数选通信号及路径参数，基于所述并行二级子滤波器组并根据所配置的第一系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的0.1*Ts0～0.9*Ts0步进时延滤波。
4.如权利要求1-3所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法，其特征在于，还包括：
步骤S6、设定时延量级0.01*Ts0，获取同一时延量级的二级子滤波器进行并行组合，再与0.1*Ts0～0.9*Ts0的并行二级子滤波器组进行级联，获得二次级联的并行二级子滤波器组；
配置第一系数选通信号及路径参数，配置第二系数选通信号及路径参数，基于所述二次级联的并行二级子滤波器组并根据所配置的第一、二系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的0.01*Ts0～0.99*Ts0步进时延滤波。
5.一种实现权利要求1-4任一项所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法的装置，其特征在于，包括依次电性连接的时延值约束条件设置模块、一级子滤波器组获取模块、参数约束关系建立模块、二级子滤波器组获取模块，二级子滤波器组并行使用模块以及并行二级子滤波器组多次级联模块，其中，
时延值约束条件设置模块：用于预设时延值约束条件，根据所述时延值约束条件设定时延滤波器；
一级子滤波器组获取模块：用于获取相邻步进的两个所述时延滤波器的滤波器系数并插值得到子滤波器系数，获得一级子滤波器组；
参数约束关系建立模块：用于获取满足预设条件的内插滤波器抽取系数和插值滤波器系数存储字长，并根据系统采样频率，建立所述系统采样频率、所述内插滤波器抽取系数和所述插值滤波器系数存储字长之间的参数约束关系；
二级子滤波器组获取模块：用于根据建立所述参数约束关系，从所述一级子滤波器组选取满足目标时延值的二级子滤波器组；
并行二级子滤波器组模块：用于将同一时延量级的不同二级子滤波器进行并行。通过选择配置系数选通信号及路径参数，实现免滤波器系数更新的时延滤波；
并行二级子滤波器组多次级联模块：用于二次乃至多次级联不同时延步进的并行二级子滤波器组，实现免滤波器系数更新的不同量级时延分辨率的步进时延滤波。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-4任意一项所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
7.一种通信系统，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-4任意一项所述的卫星信道免系数更新的高精确时延滤波方法。
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