本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體是一種基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波方法。

背景技術(shù)：

在高速移動(dòng)環(huán)境下，無(wú)線通信系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大的多普勒頻移，信道具有雙選性衰落，這會(huì)嚴(yán)重影響無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。濾波器組多載波技術(shù)是未來無(wú)線通信的研究熱點(diǎn)之一。該技術(shù)具有很強(qiáng)的抗時(shí)頻雙選衰落，所以濾波器組多載波技術(shù)較好的用于高速移動(dòng)通信領(lǐng)域。在我國(guó)高速移動(dòng)通信一般是用于高鐵和動(dòng)車、地鐵等場(chǎng)合。那么，濾波器組多載波技術(shù)用在高速移動(dòng)物體高鐵、動(dòng)車、地鐵的通信上可以很好地抵抗多普勒效應(yīng)和多徑效應(yīng)，應(yīng)用于實(shí)際意義重大。可見未來，濾波器組多載波技術(shù)是高速移動(dòng)通信必不可少的研究方向。其中濾波器組多載波技術(shù)關(guān)鍵在于其濾波器組的使用情況。

脈沖成型濾波器是濾波器組多載波技術(shù)重要內(nèi)容之一。發(fā)送數(shù)字信號(hào)時(shí)，一般需要通過成型濾波器，把發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的成型濾波。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波方法，該方法能夠消除符號(hào)間干擾，從而提高無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。

一種基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波方法，包括：

(1)半余弦函數(shù)，半余弦函數(shù)在時(shí)域和頻域上衰減速度快；

(2)zak域變換，使時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為zak域信號(hào)；

(3)濾波器組多載波系統(tǒng)正交化表達(dá)式

使在zak域的數(shù)據(jù)正交化；

(4)zak域反變換，將信號(hào)還原到zak變換前的域形式。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：由于濾波器滾降速度快，信號(hào)經(jīng)過脈沖成型濾波器后，能夠消除符號(hào)間干擾，在高速移動(dòng)通信下有較好的性能。

附圖說明

圖1基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波器實(shí)現(xiàn)步驟圖；

圖2半余弦函數(shù)序列脈沖圖3序列脈沖的zak變換圖；

圖3序列脈沖的zak變換圖；

圖4zak域信號(hào)正交化圖；

圖5基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波器的采樣值圖；

圖6基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波器在fbmc系統(tǒng)的性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫鉃椋颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅用于解釋相關(guān)的發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。

一種基于半余弦函數(shù)的數(shù)字正交濾波方法，包括：

(1)半余弦函數(shù)，其表達(dá)式為半余弦函數(shù)在時(shí)域和頻域上衰減速度很快。

(2)zak域變換，假設(shè)有限長(zhǎng)度的序列脈沖為h0[k]的zak域變換，其表達(dá)式為其中k＝0,1,2,3…k/2-1，s＝0,1,2,3…,r-1,r式任意取常數(shù),k是子載波數(shù)。

(3)濾波器組多載波系統(tǒng)正交化表達(dá)式

表達(dá)式可以使在zak域的數(shù)據(jù)正交化。

(4)zak域反變換,這是zak域變換逆過程，把信號(hào)還原到zak變換前的域形式。

本實(shí)施例結(jié)合濾波器組多載波fbmc技術(shù)，具體包括如下步驟：

步驟1，構(gòu)造半余弦函數(shù)的脈沖序列c[k]。其中序列長(zhǎng)度為子載波個(gè)數(shù)的兩倍，半余弦函數(shù)是一個(gè)ofdm/oqam系統(tǒng)中常用的函數(shù)，類似于高斯函數(shù)。半余弦函數(shù)在時(shí)域和頻域上衰減速度很快，很適合用于濾波器當(dāng)中。

步驟2，計(jì)算c[k]的離散zak域變換矩陣zc[k,s]。經(jīng)過步驟1之后，c[k]是離散的脈沖序列。zak域變換后,zc[k,s]是一個(gè)具有zak域特征的數(shù)據(jù)，從信號(hào)角度看，zc[k,s]是長(zhǎng)度與c[k]相同的復(fù)數(shù)信號(hào)。

步驟3，步驟2得到的矩陣zc[k,s]，根據(jù)

計(jì)算正交濾波器zc[k,s]的zak域變換矩陣zc0[k,s]。其中m,s是子載波個(gè)數(shù)。經(jīng)過上式，就可以得到zak域變換矩陣zc0[k,s]，上式主要是為讓濾波器脈沖滿足正交性。脈沖序列滿足正交可以有效的提高濾波器的性能。

步驟4，進(jìn)過步驟3得到的zc0[k,s]，接著對(duì)zc0[k,s]做一個(gè)zak域逆變換得到h[k]。進(jìn)過zak域逆變換得到的h[k]數(shù)據(jù)在時(shí)頻上都能滿足正交性。而且有很好的時(shí)頻聚焦性能。這樣不僅提高濾波器的性能而且降低了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。

步驟5，經(jīng)過步驟4得到的h[k]數(shù)據(jù)可以用于濾波器組多載波fbmc技術(shù)中的濾波器。其中濾波器是滿足正交性的，上述h[k]稱為數(shù)字正交濾波器。

實(shí)施例：

本實(shí)例采用濾波器組多載波技術(shù)作為測(cè)試對(duì)象，信道采用時(shí)頻雙選信道，模擬高速移動(dòng)通信?；诎胗嘞液瘮?shù)的正交濾波器實(shí)現(xiàn)過程如圖1所示，具體實(shí)現(xiàn)如下：

(1)使用半余弦函數(shù)產(chǎn)生8193個(gè)序列脈沖c[k]，脈沖信息如圖1所示。

(2)脈沖序列c[k]進(jìn)行zak域變換，得到數(shù)據(jù)zc[k,s]，zc[k,s]截取zak域半子載波個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)，如下圖2所示。

(3)基于zc[k,s]數(shù)據(jù)做正交化，得到數(shù)據(jù)zc0[k,s]，zc0[k,s]截取半子載波個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)，如下圖3所示。

(4)正交化后得到的數(shù)據(jù)zc0[k,s]做zak域反變換，得到數(shù)據(jù)如下圖4。

(5)濾波器在濾波器組多載波系統(tǒng)下使用，性能如圖5-6所示。