[发明专利]可变小数延时滤波器及信道延时模拟装置

说明书

本发明提出的可变小数延时滤波器及信道延时模拟装置，相比于常规技术，采用了两级加权求和：第一级是对采样间隔T_n进行加权求和，第二级是对小数延时μ进行加权求和；这样的两级加权求和结构使得本发明所提出的可变小数延时滤波器能够充分利用输入信号的导数采样信息与采样间隔所提供的先验信息，从而可以在低复杂度条件下实现较大的通带带宽与高精度的延时；另外，还具有灵活配置的特点，用户可根据实际系统中采样电路可提供的信号导数采样阶次灵活给出P值。

技术领域

本发明涉及一种基于非均匀多阶导数采样的可变小数延时滤波器设计方法及信道延时模拟装置，属于航天测控通信、卫星导航定位领域。

背景技术

在航天测控通信、卫星导航定位领域，为了对接收设备的性能进行充分验证，需要信号模拟器能够高精度模拟应用环境中的测控通信(或导航)信号。信号模拟器中对信号进行动态传输延时模拟的方法可以归纳为如下四类：射频存储法、模拟延迟线法、等间隔采样-非等间隔重构法和可变小数延时滤波器法。在这些方法中，可变小数延时滤波器法属于纯数字域方法，在系统灵活度与性能方面要优于其它方法。因此，对可变小数延时滤波器设计方法的研究一直是领域内热点之一。

当前研究主要集中在对香农采样定理和均匀导数采样定理下可变小数延时滤波器设计方法的研究，如Lagrange插值设计算法，Pascal插值设计算法等等。在2010年8月《IEEE Transactions on Circuits and Systems—I:Regular Papers》第57卷第8期第2087页至2098页由Chien-Cheng Tseng等人发表的“Design of Wideband FractionalDelay Filters Using Derivative Sampling Method”一文中，将导数采样定理引入到可变小数延时滤波器设计中，给出了在均匀采样间隔条件下带有一阶导数采样的可变小数延时滤波器时域冲激响应的理论表达式。随后，在2012年7月《IEEE Transactions onCircuits and Systems—I:Regular Papers》第59卷第7期第1458页至1471页由Chien-Cheng Tseng等人发表的“Design of Fractional Delay Filter Using HermiteInterpolation Method”一文中，给出了在均匀采样间隔条件下利用Hermite插值的可变小数延时滤波器设计方法。但是，对于高动态测控通信(或导航)信号的延时问题，均匀采样并非是最优的采样方式。在平均采样间隔保持不变的条件下，非均匀采样可以比均匀采样提供更多的关于信号的高频信息。

然而，现有的可变小数延时滤波器设计方法缺乏对非均匀采样间隔下多阶导数采样信号的适应性，并且难以在低复杂度下实现较大的通带带宽与高精度的延时。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于非均匀多阶导数采样的可变小数延时滤波器设计方法及信道延时模拟装置，可以在低复杂度条件下实现较大的通带带宽与高精度的延时。

一种可变小数延时滤波器，所述滤波器分为P+1个子滤波器；每个子滤波器分别对x^(p)[n]进行滤波，滤波结果为w_p[n,μ]；子滤波器的滤波表达式为：

其中，μ为小数延时变量，μ∈[0,1]，x^(p)[n]为离散时间信号x[n]的第p阶导数，n为采样点序号；p＝0,1,...,P，P为最高阶导数；c(p,i)为子滤波器的系数，计算公式为：

其中，b为整数，取值范围为[0,P]，j为整数，取值范围为[b,P]，为组合数，计算公式为：

d_p(j)的计算公式为：