[发明专利]基于频率卷曲和余弦调制的完全重构滤波器组的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于频率卷曲和余弦调制的完全重构滤波器组的设计方法，包含三个频率卷曲模块。一个被用来把均匀子带映射到新的频域产生通带。第二个和第三个被用来把原型掩蔽滤波器映射成目标掩蔽滤波器。因此，无论通带产生模块有多少种可能都只需要设计两个原型滤波器，这大大降低了系统的复杂度，同时提高了灵活性。解决了通带产生模块和掩蔽滤波模块的频率卷曲参数之间关系的问题，统一预先设计各种情况下全通系统的参数值，然后任意一种方案都可以在不改变系统结构的情况下通过改变参数值得的方法直接实现。

技术领域

本发明涉及一种基于频率卷曲和余弦调制的完全重构滤波器组的设计方法。

背景技术

滤波器组在无线通信,视频音频处理，等信号处理方面有广泛的应用。

目前，固定带宽的滤波器组意味着滤波器组各个通带的带宽是固定不变的。最近几年，应用在软件定义无线电和数字助听器等的滤波器组需要具有不同的子带划分方法以适应不同的应用情况。因此，截止频率可以改变而结构不需要改变的可重构滤波器组越来越具有吸引力。

目前的主要方法包括用于多协议无线通信接收机的滤波器组设计方法，这种方法设计的滤波器组的结构有较低的复杂度，且在结构层和滤波器层都具有可重构性。所给出的滤波器组的结构可以针对不同的操作模式进行重新配置。同时，改进了FRM技术以提高滤波器的速度和降低结构复杂度。

在助听器系统中，现有的可重构滤波器组的设计方法可以提供27个不同子带的滤波器可重构滤波器。运用了插值法，抽取法，和FRM技术使滤波器组的复杂度降低。滤波器组可以根据听力患者的听力图选择最佳的频谱划分方案，能够获得比固定滤波器组更好的匹配效果。

但是有限的几种频谱划分方案使该滤波器组的可重构性能依然有一定的限制。对于助听系统来说，滤波器组的时延太长，不能满足实际应用需要。

总的来说，现有的可重构滤波器组的设计方法的主要问题在于两个方面，一方面是由于使用分数插值而导致滤波器组的时延过长。另一方面是因为需要提取子带，使用掩蔽滤波器增加了整体复杂度。

现有技术中也有基于余弦调制和频率卷曲的可重构滤波器组，用二阶全通系统代替每一个延时单元，通过改变频率卷曲的参数实现滤波器组的可重构性，滤波器组以非线性相位为损失，大大降低了群时延。然而以上提到的这些方法只能部分实现可重构性，这意味着通带产生层只能提供几种频谱划分方案，同时也需要针对每一种频谱划分方案设计不同的掩蔽滤波器。因此通带产生层应避免太多的频谱划分方案，因为这将会导致掩蔽滤波器层的复杂性大大增加，进而降低整个系统的灵活性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于频率卷曲和余弦调制的完全重构滤波器组的设计方法，本发明提出的结构包含两个频率卷曲模块。一个被用来把均匀子带映射到新的频域产生通带。第二个和第三个被用来把原型掩蔽滤波器映射成目标掩蔽滤波器。通带产生模块和掩蔽滤波器模块都是可重构的，通带产生模块的可重构性可以得到不同的子带分部，掩蔽滤波器的也可以适应通带产生模块的掩蔽滤波需要。因此，无论通带产生模块有多少种可能都只需要设计两个原型掩蔽滤波器，这大大降低了系统的复杂度，同时提高了灵活性。解决了两个频率卷曲参数之间关系的问题，同时仔细说明了滤波器组设计过程。通过关系式，统一预先设计各种子带频谱分部情况下全通系统的参数值，然后任意一种方案都可以在不改变系统结构的情况下通过改变参数值的方法直接实现。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于频率卷曲和余弦调制的完全重构滤波器组的设计方法，结合余弦调制，通过把原型滤波器的延时单元用一阶全通系统代替来实现频率卷曲，从而将均匀子带映射到新的频域产生非均匀子带，通过把原型掩蔽滤波器的延时单元用一阶全通系统代替，从而实现原型掩蔽滤波器映射成目标掩蔽滤波器。两个部分都是用一阶全通系统代替。