一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法
本发明公开的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，属于高频无线通信技术领域。本发明实现方法为：采用并行数据处理方式，将ADC采样后的串行原始基带信号进行串并转换得到并行数据流；通过分数倍抽样率转换的多相结构，将多相结构滤波器拆分为子滤波器，再次嵌套多相结构进一步拆分子滤波器，拆分后的子滤波器与在补零操作以后，与拆分后的次级序列对应进行并行卷积运算，转换较低速ADC采样的大带宽信号的采样率，改变信号的过采样倍数以及并行输出路数，得到多项滤波最终输出序列，实现低损恢复低采样率信号。本发明充分利用频谱资源，提高频谱效率；降低对高速ADC的硬件要求，节省资源开销与系统运算量，降低功耗。
发明专利
CN202311703557.7
2023-12-12
CN117614414A
2024-02-27
H03H11/02(2006.01)
北京理工大学
李建国;薛博威;毛瑞源;冯晰宇;杨凯;卜祥元;安建平
100081 北京市海淀区中关村南大街5号
北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙)
邬晓楠
北京;11
1.一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：包括如下步骤， 步骤1、使用ADC采样得到原始串行基带信号，经串并转换得到并行的原始数据流x(n)； 步骤2、将L阶原滤波器h(n)根据内插倍数I拆分为I个L1阶第一级子滤波器，再根据抽取倍数D继续拆分第一级子滤波器，得到多级拆分嵌套操作降低滤波器阶数； 步骤3、并行原始数据x(n)经过预定延时处理后得到I个序列，分别输入到与第一级子滤波器对应的I个卷积通道中，再根据抽取倍数将每个卷积通道中的序列拆分为与第二级子滤波器对应的并行次级序列，并对每个第一级子滤波器卷积通道中的次级序列进行延时操作； 步骤4、将步骤3中延时处理后次级序列与步骤2中第二级子滤波器对应进行并行卷积，得到并行卷积后的输出序列； 步骤5、将步骤4中运算得到的输出序列进行内插和延时，得到并行输出序列； 步骤6、将步骤5得到的并行输出序列按照矩阵行对应相加，得到多相滤波最终输出序列，恢复出采样率变化之后的原始信号。 2.如权利要求1所述的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：步骤1实现方法为， 所述ADC采样速率为Fs，是接收端数字采样点时间间隔T的倒数； 所述串并转换是将过采样倍数为sps的串行原始数据流转换为par路并行数据流，便于高速数字处理。 3.如权利要求2所述的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：步骤2中， 所述L阶多相滤波器h(n)描述为： 其中，Rk(zI)表示第一级子滤波器，Rkl(zID)表示第二级子滤波器； 所述多相滤波器用于对输入信号进行I倍内插和D倍抽取，并进行滤波完成采样率转换； 步骤2.1、根据内插倍数I，将h(n)抽取拆分为I个l1阶第一级子滤波器h1(n)～hI(n)，其中h1(n)～hI(n)分别表示I个由原滤波器抽取得道的第一级子滤波器； 步骤2.2、根据抽取倍数D，将第一级子滤波器h1(n)～hI(n)进一步抽取，拆分得到I×D个L2阶第二级子滤波器h1_1(n)～h1_D(n),h2_1(n)～h2_D(n),…,hI_1(n)～hI_D(n)；其中h1_1(n)～h1_D(n),h2_1(n)～h2_D(n),…,hI_1(n)～hI_D(n)表示每个第一级子滤波器被拆分为D个第二级子滤波器，总共得到I×D个L2阶第二级子滤波器，简写为hi_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D。 4.如权利要求3所述的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：步骤3实现方法为， 步骤3.1、将par路并行的序列x(n)延时0～(I-1)T得到I个序列x1(n)～xI(n)，分别对应输入第一级子滤波器h1(n)～hI(n)的I个卷积通道； 步骤3.2、将I个卷积通道中的序列x1(n)～xI(n)分别延时0～(D-1)T，再进行D倍抽取，得到次级序列x1_1(n)～x1_D(n),x2_1(n)～x2_D(n),…,xI_1(n)～xI_D(n)，表示I个卷积通道中序列分别每个被拆分为D个次级序列，总共I×D个次级序列； 所述次级序列并行路数为par_sub＝par/D； 步骤3.3、对于每个卷积通道中的D个次级序列，除了第一个次级序列不做处理外，其他D-1个次级序列延时处理一个采样时间间隔T，得到延时处理后的次级序列x′1_1(n)～x′1_D(n),x′2_1(n)～x′2_D(n),…,x′I_1(n)～x′I_D(n)，简写为x′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D。 5.如权利要求4所述的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：步骤4中， 所述次级序列x′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D与第二级子滤波器h′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D卷积计算后的得到输出y′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D，能够用Z变换矩阵表示为： 步骤4.1、对第二级子滤波器进行补零，使第二级子滤波器阶数L2满足L2＝par_sub，得到补零后的二级子滤波器h′1_1(n)～h′1_D(n),h′2_1(n)～h′2_D(n),…,h′i_1(n)～h′i_D(n)，简写为h′i_j(n),j＝1,2,…I,j＝1,2,…,D； 步骤4.2、根据所述矩阵将序列x′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D对应与子滤波器h′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,D,D-1…,2进行卷积运算，得到输出序列y′i_j(n),i＝1,2,…I,j＝1,2,…,D，输出序列并行路数也为par_sub； 步骤4.3、分别将I个卷积通道内的D个输出序列y′i_1(n)～y′i_D(n),i＝1,2,…I相加，得到I个并行路数为par_sub的输出序列y′1(n)～y′I(n)。 6.如权利要求5所述的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：步骤5实现方法为， 步骤5.1、将输出序列y′1(n)～y′I(n)进行I倍内插,得到输出序列y″1(n)～y″I(n)，其并行路数为 步骤5.2、将上述输出序列y″1(n)～y″I(n)分别对应延时(I-1)×3T,(I-2)×3T,…,1×3T,0×3T，得到输出序列y1(n)～yI(n)，其并行路数为par_final。 7.如权利要求6所述的一种任意速率可变的高速并行多相滤波方法，其特征在于：步骤6中， 所述I个par_final路并行输出序列y1(n)～yI(n)在同一时刻下按照并行路数行对应相加； 所述多相滤波最终输出序列dout是一个并行路数为par_final的并行序列，其过采样倍数为