專利名稱：：用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種特殊的沖擊濾波方法，用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的信噪比，屬于數(shù)字信息接收的
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：在碼元周期T內(nèi)鍵控正弦載波的幅度(2ASK)、頻率(2FSK)或相位(2PSK)，是數(shù)字通信、雷達(dá)、聲吶等信息系統(tǒng)的基本二元(二進(jìn)制)調(diào)制模式。如果調(diào)制時(shí)段Kr，就得到不對(duì)稱的二元偏移鍵控(ABSK:AsymmetricBinaryShiftKeying)調(diào)制。而通常數(shù)字通信中所用的二進(jìn)制調(diào)制則都是"0"和"1"對(duì)稱調(diào)制的，例如，在如下的一種統(tǒng)一的二元幅度/相位調(diào)制表達(dá)式中"卜"[xsin叫設(shè)"o"和"i"所調(diào)制的正弦波形分別為/。(o和，則如果令"o"和"i"的信號(hào)幅度相等(即取^=^)、調(diào)制時(shí)段相等(即取r-r)且相互反相(即取6>=")，就得至i於2典的二元相移鍵控(BPSK)調(diào)制；而如果保持(1)式中5=爿但取7<71甚至7"71，就得到一種重要的ABSK調(diào)制信號(hào)——擴(kuò)展的BPSK(簡(jiǎn)稱EBPSK)調(diào)制信號(hào)，可大幅提高調(diào)制信號(hào)的頻譜利用率(可參見"自然科學(xué)進(jìn)展"2007年第11期1467-1473頁)。但這樣一來，EBPSK調(diào)制信號(hào)的"0"、"1"波形差異變小了，即A(O和,(O只在時(shí)間間隔r內(nèi)才可能不同，若直接用經(jīng)典的相關(guān)檢測(cè)器或匹配濾波器進(jìn)行解調(diào)就要求有更高的輸入信噪比(SNR)。為了盡可能提高ABSK調(diào)制信號(hào)對(duì)于發(fā)射功率的利用效率，必須尋求在解調(diào)前既能最大限度地濾除噪聲和干擾，又能盡量保持信號(hào)有效特征的濾波方法，此即對(duì)ABSK信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)的含義。但是，經(jīng)典的濾波理論和常規(guī)的濾波器設(shè)計(jì)很難滿足這一要求。注意到ABSK調(diào)制信號(hào)的有效特征，僅僅在于波形"1"的[O,r]時(shí)段，在碼元已同步狀態(tài)下對(duì)于(r,T]時(shí)段的波形誤差不太關(guān)心。因此，有必要也有可能對(duì)ABSK信號(hào)探索其它的特殊窄帶帶通濾波器設(shè)計(jì)理念和方法，這是高效調(diào)制解調(diào)器的技術(shù)關(guān)鍵。美國(guó)的H.R.Walker博士利用普通的電路元件，發(fā)明了所謂"零群時(shí)延"晶體帶通濾波器，幾經(jīng)簡(jiǎn)化，得到主要如圖1所示的幾種單晶體濾波器及其級(jí)聯(lián)應(yīng)用(可參見"UltraNarrowBandModulationTextbook"，http://www.vmsk.org/)。其中之一的掃頻響應(yīng)及其對(duì)于反相1個(gè)載波周期調(diào)制信號(hào)的響應(yīng)分別如圖2(a)和圖2(b)所示盡管在48MHz的中頻上其3dB帶寬僅約lkHz，但其輸出時(shí)域響應(yīng)中的相位反轉(zhuǎn)周期卻清晰可見，沒有噪聲時(shí)不難檢測(cè)?？梢舱怯捎谝捎檬⒕w實(shí)現(xiàn)，而晶體濾波器的中心頻率一旦設(shè)定就不可調(diào)，不僅靈活性差，而且難以數(shù)字化集成。特別是受限于石英晶體自身參數(shù)的精度、穩(wěn)定度和溫度漂移、老化，因而可靠性、穩(wěn)定性、靈活性和一致性都很差，因此，美國(guó)的這類"零群時(shí)延"晶體帶通濾波器一直未能實(shí)用化，更未見產(chǎn)業(yè)化。只有突破零群時(shí)延石英晶體濾波器的技術(shù)本質(zhì)，并用數(shù)字濾波器技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)，才能使ABSK高效調(diào)制技術(shù)走向?qū)嵱?。而?duì)此，Walker本人以及國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者和通信工程師一直認(rèn)為是不可能的。因?yàn)闊o論是采用現(xiàn)有的無限沖激響應(yīng)(IIR:InfiniteImpulseResponse)設(shè)計(jì)還是采用有限沖激響應(yīng)(FIR:FiniteImpulseResponse)設(shè)計(jì)，ABSK調(diào)制信號(hào)經(jīng)過這樣窄的帶通數(shù)字濾波器后，所攜帶的信息也將被一并濾除，剩下的只是一個(gè)在濾波器中心頻率處作為載波的純粹正弦波！我們?cè)?一種用于統(tǒng)一二元調(diào)制信號(hào)的解調(diào)方法"中，利用極其靠近的共軛零點(diǎn)-共軛極點(diǎn)對(duì)(以下簡(jiǎn)稱單零點(diǎn)-單極點(diǎn))分別模擬石英晶體的串聯(lián)-并聯(lián)諧振頻率，一舉實(shí)現(xiàn)了具有"零群時(shí)延"特性的IIR數(shù)字濾波器(發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00810124475.6)。雖然能較好地保持甚至突出ABSK調(diào)制信號(hào)的波形特征(圖3(b))，但整體濾波特性(圖3(a))遠(yuǎn)不夠陡峭，去噪聲并增強(qiáng)信號(hào)的能力尚有很大的改進(jìn)空間
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明的目的是針對(duì)不對(duì)稱的二元偏移鍵控ABSK調(diào)制信號(hào)，尋求更好的增強(qiáng)其信噪比的數(shù)字濾波方法，要求該方法能夠與ABSK調(diào)制信號(hào)波形相適配，不僅保持而且盡可能地突出濾波信號(hào)的調(diào)制特征，并最大限度地濾除噪聲，從而提升接收機(jī)的解調(diào)性能和抗干擾能力，簡(jiǎn)化接收機(jī)結(jié)構(gòu)。這里的問題是，石英晶體的品質(zhì)因數(shù)(Q值)可以很高，因此晶體帶通濾波器的頻率響應(yīng)可以非常陡峭；而為了保證數(shù)字IIR濾波器的穩(wěn)定性，用來逼近晶體帶通濾波器選頻特性的濾波器極點(diǎn)不能在Z平面的單位圓上，因而單零點(diǎn)-單極點(diǎn)對(duì)的整體濾波特性不可能好。特別是對(duì)于帶通濾波器的整體頻率響應(yīng)而言，零點(diǎn)和極點(diǎn)的作用是相互抵消的，引入零點(diǎn)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害帶通濾波器的整體頻率響應(yīng)；可一旦去掉該零點(diǎn)，則該IIR濾波器匹配ABSK信號(hào)調(diào)制特征的作用便不復(fù)存在，ABSK調(diào)制信號(hào)中的所有突變信息將全部"抹平"，濾波結(jié)果就只剩下不含任何調(diào)制信息的純粹正弦波。例如不可能在EBPSK調(diào)制信號(hào)的相位跳變處產(chǎn)生幅度跳變波形以突出調(diào)制信息，即不可能得到圖3(b)中第2個(gè)波形。為解決以上技術(shù)問題而提出一種用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法。技術(shù)方案根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于所要求的濾波特性，零點(diǎn)至關(guān)重要，但不能多，而Walker所強(qiáng)調(diào)的"零群時(shí)延"特性卻并非必要。因此本發(fā)明的基本技術(shù)方案就是單零點(diǎn)加多極點(diǎn)的IIR窄帶帶通數(shù)字濾波器，即只保留一個(gè)零點(diǎn)，但由于零點(diǎn)的位置不影響濾波器的穩(wěn)定性，故將該零點(diǎn)取在Z平面的單位圓上，以便將零點(diǎn)的陷波作用發(fā)揮到極致。有益效果1)可在保持甚至突出信號(hào)調(diào)制特征的同時(shí)更好地去除噪聲。本專利申請(qǐng)所發(fā)明的數(shù)字濾波機(jī)理不僅濾除噪聲的能力強(qiáng)(因?yàn)閹捳?，而且可在ABSK信號(hào)的信息調(diào)制處產(chǎn)生很高的幅度沖擊，這一性質(zhì)對(duì)于通信、雷達(dá)、聲吶等都特別重要，但卻為常規(guī)濾波器的致命弱點(diǎn)。2)傳輸效率高。本專利申請(qǐng)所發(fā)明的數(shù)字沖擊濾波器能夠利用極窄的陷波-選頻特性很好地突出淹沒在噪聲中的ABSK調(diào)制信號(hào)的信息特征，因而可有效地提高ABSK解調(diào)器的誤碼率性能，從而可以更有效地利用信號(hào)的發(fā)射功率，增大通信距離；而如果發(fā)射功率不變，則由于ABSK調(diào)制方式的頻譜利用率高于傳統(tǒng)對(duì)稱的二元鍵控調(diào)制方式(如BPSK、FSK和ASK等)，于是采用ABSK調(diào)制就可在同等的帶寬內(nèi)傳輸更高的信息碼率。3)靈活性強(qiáng)。本專利申請(qǐng)所發(fā)明的數(shù)字濾波器極點(diǎn)個(gè)數(shù)不限，甚至還可以擴(kuò)展到多個(gè)零點(diǎn)的情況，且載頻與濾波器中心頻率的偏差可以根據(jù)不同的系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)定，即可在很大的自由度下控制濾波性能，以適應(yīng)不同的信道環(huán)境。4)簡(jiǎn)化了接收機(jī)結(jié)構(gòu)。a.本專利申請(qǐng)所發(fā)明的特殊沖擊濾波器與ABSK調(diào)制信號(hào)相配合，在對(duì)應(yīng)于"1"的調(diào)制波形的起始處產(chǎn)生很高的沖擊，其幅度明顯高于無信息調(diào)制處的原始波形，因而可以直接通過幅度檢測(cè)或者再利用拖尾部分能量綜合累積檢測(cè)來判決"0"、"1"信號(hào)；b.本專利申請(qǐng)所發(fā)明的特殊沖擊濾波器為數(shù)字化的IIR濾波器，只有幾階，因而計(jì)算量和硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度都極大地降低；c.徹底革除了石英晶體濾波器，穩(wěn)定性大為提高，使得整個(gè)ABSK傳輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化處理，特別有利于接收機(jī)的集成電路芯片集成和簡(jiǎn)化。圖1是Walker發(fā)明的3種單晶體"零群時(shí)延"帶通濾波器。圖2中(a)是圖1之一的晶體濾波器的掃頻響應(yīng)，(b)是對(duì)于反相1個(gè)載波周期調(diào)制信號(hào)的響應(yīng)。圖3是200810124475.6號(hào)專利申請(qǐng)所提出的單零點(diǎn)-單極點(diǎn)IIR濾波器，其中(a)為濾波器的幅頻特性和相頻特性曲線；(b)為由(1)式所定義的EBPSK調(diào)制信號(hào)通過該濾波器前后的時(shí)域波形對(duì)比。圖4是本發(fā)明將圖3(a)的零點(diǎn)取到Z平面單位圓上時(shí)陷波加深后的單零點(diǎn)-單極點(diǎn)IIR濾波器的局部幅頻特性曲線。圖5是本發(fā)明所提出的單零點(diǎn)-雙極點(diǎn)濾波器的結(jié)構(gòu)框圖。圖6是圖5所示單零點(diǎn)-雙極點(diǎn)濾波器的實(shí)施效果，其中(a)為該濾波器的整體幅頻特性，在約465kHz中心頻率的極窄鄰域內(nèi)呈現(xiàn)陷波-選頻特性；(b)為該幅頻特性和相頻特性的局部展放大圖；而(c)則為該濾波器的實(shí)施效果，從上到下的波形曲線依次為原始的EBPSK調(diào)制信號(hào)；加噪聲后的原始信號(hào)波形，信噪比為SNR-5dB;加噪聲信號(hào)(SNR=5dB)通過該濾波器后的輸出波形；SNR=OdB時(shí)的加噪聲原始信號(hào)波形；加噪聲信號(hào)(SNR=OdB)通過該濾波器后的輸出波形。圖7是本發(fā)明所提出的單零點(diǎn)-3極點(diǎn)濾波器的實(shí)施效果，其中(a)為該濾波器的整體幅頻特性；(b)是其局部幅頻-相頻特性展寬圖；(c)則為該濾波器的實(shí)施效果，其中從上到下的波形曲線的說明與圖6(c)相同。圖8是本發(fā)明所提出的單零點(diǎn)-4極點(diǎn)濾波器的實(shí)施效果，其中(a)為該濾波器的整體幅頻特性；(b)是其展寬的局部幅頻-相頻特性；(c)則為該濾波器的實(shí)施效果，從上到下的波形曲線依次為原始的EBPSK調(diào)制信號(hào)；SNR=5dB時(shí)的加噪聲信號(hào)；SNR4dB加噪聲信號(hào)的濾波輸出波形；SNR=OdB時(shí)的加噪聲信號(hào)；SNR:5dB加噪聲信號(hào)的濾波輸出波形；SNR=-2dB時(shí)的加噪聲信號(hào)；SNR=-2dB加噪聲信號(hào)的濾波效果。圖9是本發(fā)明所提出的單零點(diǎn)-5極點(diǎn)濾波器的實(shí)施效果，其內(nèi)容說明與圖8相同。圖10是本發(fā)明所提出的單零點(diǎn)-3極點(diǎn)濾波器與200810124475.6號(hào)專利申請(qǐng)所提出的單零點(diǎn)-單極點(diǎn)濾波器用于解調(diào)EBPSK信號(hào)的性能對(duì)比。具體實(shí)施例方式以單一的零點(diǎn)-極點(diǎn)對(duì)為基礎(chǔ)，再添加一個(gè)或多個(gè)極點(diǎn)，即可在ABSK信號(hào)的信息調(diào)制處產(chǎn)生比單零點(diǎn)-單極點(diǎn)IIR濾波器更加強(qiáng)烈和明顯的沖擊波形，且濾波器帶寬顯著縮窄，輸出信噪比得到更大的提升，甚至可在信號(hào)被噪聲完全淹沒的情形下(信噪比SNR〈0)以過沖的形式突顯出信號(hào)的調(diào)制信息，故可稱之為數(shù)字沖擊濾波器(ImpactingFilters)或ABSK信號(hào)數(shù)字增強(qiáng)器。但必須注意以下技術(shù)要求1、零、極點(diǎn)非?？拷员阍跒V波器中心頻率的極窄鄰域內(nèi)呈現(xiàn)陷波-選頻特性，但零點(diǎn)頻率不能在極點(diǎn)頻率之間。也就是說，如果零點(diǎn)頻率在濾波器頻率的低端，則其低于所有極點(diǎn)的頻率，反之亦然。但從強(qiáng)化濾除高頻噪聲和脈沖干擾的角度考慮，首選零點(diǎn)頻率低于極點(diǎn)頻率；2、零點(diǎn)最好在Z平而的單位圓上，極點(diǎn)應(yīng)在單位圓內(nèi)且盡量具有相同的相角；3、濾波器的峰值頻率與ABSK信號(hào)的載波頻率不一致，且其偏移量由ABSK信號(hào)的調(diào)制度與該濾波器的相頻特性相配合來確定，使得在濾除噪聲的同時(shí)能夠把輸入信號(hào)的調(diào)制參數(shù)變化突出為輸出信號(hào)的幅度沖擊波形；4、極點(diǎn)越多，沖擊能量越大，但碼間干擾也隨之增加，故極點(diǎn)并非越多越好；5、為了保證濾波器系數(shù)為實(shí)數(shù)，無論是零點(diǎn)，還是極點(diǎn)，均應(yīng)共軛成對(duì)出現(xiàn)。下面詳述實(shí)施例1、我們?cè)?00810124475.6號(hào)發(fā)明專利中請(qǐng)中，以單零點(diǎn)-單極點(diǎn)的IIR濾波器作為實(shí)施例，其傳遞函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中/=2、>/=1，6。=1、"=-1.630、62=1，且a,=1.608、a2=—0.996。得到的濾波器幅頻特性和相頻特性如圖3(a)所示。將(1)式定義的如圖3(b)第1道波形所示的EBPSK調(diào)制信號(hào)的載頻位于濾波器峰值左側(cè)(低端)輸入時(shí)，得到濾波器的輸出信號(hào)如圖3(b)第2道波形所示?？梢娦盘?hào)的相位跳變處產(chǎn)生增大的寄生調(diào)幅，即相位跳變部分的幅度有所升高，但其它時(shí)段的信號(hào)幅度反而有一定程度的衰減。2、為了改善IIR帶通濾波器的總體選頻性能(即縮窄其總體帶寬)，應(yīng)該增加極點(diǎn)，這是本領(lǐng)域的公知常識(shí)；但為了使EBPSK信號(hào)相位跳變處濾波器輸出波形的幅度跳變更高，所加極點(diǎn)的位置必須與原極點(diǎn)均位于零點(diǎn)右方，以保證極點(diǎn)頻率均高于零點(diǎn)頻率，且所加極點(diǎn)的相角應(yīng)盡可能與原極點(diǎn)相角相同，而且零點(diǎn)必不可少，但不能多。這是本專利申請(qǐng)的重要發(fā)現(xiàn)。為此，我們構(gòu)思了單零點(diǎn)-多極點(diǎn)的nR濾波器實(shí)現(xiàn)方案，首先將該零點(diǎn)置于Z平面的單位圓上，即在濾波器傳遞函數(shù)(如(2)、(3)式)的分子中均取6。=62=1和6、=-1.6181733185991785，以最大限度地發(fā)揮零點(diǎn)的功效。圖4顯示，這樣的確可以比圖3(a)陷波更深(理論上該點(diǎn)的衰減為無窮大)。3、本發(fā)明首先實(shí)施單零點(diǎn)-雙極點(diǎn)方案。在(2)式中取/=4、7=2，得到其傳遞函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>相應(yīng)的濾波器結(jié)構(gòu)如圖5所示。在(3)式中取<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>得到一種新穎的濾波器整體幅頻特性如圖6(a)所示。將其與圖4相比可見單零點(diǎn)-單極點(diǎn)濾波器雖然在中心頻率(約465kHz)的極窄鄰域內(nèi)呈現(xiàn)陷波-選頻特性，但在圖4橫坐標(biāo)的整個(gè)350kHz-800kHz頻帶內(nèi)，整體上幾乎沒有濾波效果；而本發(fā)明實(shí)施的單零點(diǎn)-雙極點(diǎn)濾波器不僅在0-2.4MHz的整個(gè)頻帶內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的帶通特性(例如在與圖4低端對(duì)應(yīng)的350kHz處約衰減16dB，在與圖4高端對(duì)應(yīng)的800kHz處約衰減31dB)，同時(shí)還仍然保留了在465kHz鄰域內(nèi)極窄的陷波-選頻特性，圖6(b)即為該局部幅頻特性和相頻特性的展寬效果圖。圖6(c)則為該濾波器的實(shí)施效果。其中從上到下第1道波形為原始的EBPSK調(diào)制信號(hào)；第2道和第4道為原始信號(hào)添加噪聲后的波形，信噪比分別為SNf^5dB和SNR=0dB;而第3道和第5道波形則分別為該兩道加噪聲信號(hào)通過該濾波器后的輸出波形?？梢娫贓BPSK調(diào)制信號(hào)的相位跳變(即調(diào)制信息為"1")處，濾波器輸出信號(hào)的幅度也有所不同，據(jù)此可利用門限判決來實(shí)現(xiàn)"1"的檢測(cè)，從而達(dá)到EBPSK信號(hào)的解調(diào)(參見圖中標(biāo)識(shí)的"0"和"1")。更為重要的是，對(duì)比圖6(c)以及圖4各道波形的縱坐標(biāo)比例，立即可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所實(shí)施的單零點(diǎn)-雙極點(diǎn)濾波器，不僅濾波效果更明顯，而且可將輸入信號(hào)的調(diào)制信息(例如EBPSK信號(hào)的相位跳變)突出為很高的幅度沖擊波形(約從±2提升到±42)。4、本發(fā)明接著實(shí)施單零點(diǎn)-3極點(diǎn)方案，濾波器傳遞函數(shù)在形式上仍如(2)式，零點(diǎn)不變，只是極點(diǎn)的濾波器系數(shù)(/=6)取a,=-4.5781931992746454，a2=9.6546659241157258，a3=-11.692079480819313，a4=8.5756341567768217，a5=-3.6121554794765309,a6=0.70084076007371199，得到如圖7(a)所示的濾波器整體幅頻特性，和如圖7(b)所示的局部幅頻-相頻特性展寬圖。與圖6(a)、(b)相比可見單零點(diǎn)-3極點(diǎn)濾波器不僅仍然保留了極窄的中頻陷波-選頻特性，而且在0-2.訓(xùn)Hz的整個(gè)頻帶內(nèi)呈現(xiàn)出更優(yōu)良的帶通特性(例如在350kHz處衰減約17dB，而800kHz處則加大到約55dB)。圖7(c)則為該濾波器的實(shí)施效果，其中各道波形的含義與圖6(c)類似，可見增加極點(diǎn)后不僅濾波效果更明顯，而且單零點(diǎn)-3極點(diǎn)濾波器可將輸入信號(hào)相位跳變轉(zhuǎn)換為幅度放大約IOOO倍的輸出沖擊波形(約從±2提升到±160)。5、本發(fā)明繼續(xù)實(shí)施單零點(diǎn)-4極點(diǎn)方案，濾波器傳遞函數(shù)在形式上仍如(2)式，零點(diǎn)不變，只是極點(diǎn)的濾波器系數(shù)(/=8)取a,=-6.1150669443734404，a2=17,593270852070781，a3=-30,66190141963812，a4=35.258220132970798，a5=-27.343924194038685,a6=13.991777506187015，a7=-4.3370740838799371，a8=0.63250878596652416，得到如圖8(a)所示的濾波器整體幅頻特性，和如圖8(b)所示的局部幅頻-相頻特性展寬圖。與圖7(a)、(b)相比可見單零點(diǎn)-4極點(diǎn)濾波器不僅仍然保留了極窄的中頻陷波-選頻特性，而且在0-2.4腿z的整個(gè)頻帶內(nèi)呈現(xiàn)出更優(yōu)良的帶通特性(例如在350kHz處衰減加大到約28dB，而800kHz處則加大到約65dB)。圖8(c)則為該濾波器的實(shí)施效果，其中各道波形的含義與圖7(c)類似，只是新增第6道SNR=-2dB的原始信號(hào)添加噪聲后的時(shí)域波形，及其通過該濾波器后的輸出波形作為第7道。與圖7(c)類似，增加極點(diǎn)后不僅濾波效果更明顯，而且單零點(diǎn)-4極點(diǎn)濾波器可將輸入信號(hào)相位跳變轉(zhuǎn)換為幅度放大約1000倍的輸沖擊波形(約從±2提升到±2000)。6、最后，本發(fā)明再給出單零點(diǎn)-5極點(diǎn)方案，濾波器傳遞函數(shù)在形式上仍如(3)式，零點(diǎn)不變，只是極點(diǎn)系數(shù)(/=10)取a,=-7.6681183078417003，a2=28.011883907729636，a3=-63.620800400247603，a4=99.091686356537593，a5=-110.35975939335152，a6=88.952271932857428，a7=-51.267183754434257,as=20.263029755101066，a9=-4.9793661081547125，a10=0.58292009714674853，得到分別如圖9(a)和(b)所示的濾波器整體和局部特性。與圖8(a)、(b)相比可見單零點(diǎn)-5極點(diǎn)濾波器的帶通特性和去除噪聲的能力更加優(yōu)秀(例如在350kHz處衰減加大到約38dB，而800kHz處則加大到約80dB)。圖9(c)則為該濾波器的實(shí)施效果，其中各道波形的含義和參數(shù)與圖8(c)相同?？梢姡瑔瘟泓c(diǎn)-5極點(diǎn)濾波器可將輸入信號(hào)相位跳變處的幅度放大約13000倍(約從士3提升到±40000)，增益超過80dB。雖然更有利于幅度的門限判決檢測(cè)，但沖擊波形在時(shí)間上的拖尾也更長(zhǎng)，更可能延伸至下一碼元周期而產(chǎn)生碼間干擾。因而我們并不能無限制地增加極點(diǎn)，而是要在沖擊幅度和拖尾長(zhǎng)度間找到最佳的平衡點(diǎn)，使得有利于信號(hào)檢測(cè)的同時(shí)不產(chǎn)生碼間干擾。6、為了考察本發(fā)明對(duì)于EBPSK信號(hào)傳輸性能的改善，分別將加有高斯白噪聲的EBPSK調(diào)制信號(hào)通過圖3(a)所示的由200810124475.6號(hào)專利申請(qǐng)所提出的單零點(diǎn)-單極點(diǎn)濾波器，和本發(fā)明申請(qǐng)所提出的由圖7(a)所示的單零點(diǎn)-3極點(diǎn)濾波器，再對(duì)其濾波輸出信號(hào)進(jìn)行幅度判決檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)所傳輸信息的解調(diào)，所得到的誤碼率-信噪比曲線如圖IO所示。則由圖IO可見，當(dāng)誤碼率為3^=10—4時(shí)，本發(fā)明可使信噪比大約節(jié)省4dB。實(shí)施實(shí)驗(yàn)表明1個(gè)零點(diǎn)和24個(gè)極點(diǎn)是較好的組合。同時(shí)新增加的極點(diǎn)相角應(yīng)盡可能與已有極點(diǎn)相角相同且不能太靠近單位圓，這樣幅頻響應(yīng)邊帶衰減更快。而且值得指出的是，從上述典型實(shí)施案例的相頻特性可以看出，本申請(qǐng)所發(fā)明的沖擊濾波器，均未用到所謂的"零群時(shí)延"特性。如表l所示是說明書中所用參量的定義<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法，其特征在于采用一類特殊的無限沖激響應(yīng)IIR窄帶數(shù)字帶通濾波器，由諧振頻率非常靠近的一對(duì)共軛零點(diǎn)和至少兩對(duì)共軛極點(diǎn)構(gòu)成；2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法，其特征在于在該liK濾波器通帶內(nèi)的中心頻率處呈現(xiàn)出一個(gè)極窄的陷波-選頻特性，使得不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的濾波輸出波形在信息調(diào)制處產(chǎn)生明顯而強(qiáng)烈的寄生調(diào)幅沖擊，信噪比得以大幅提升；3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法，其特征在于在該濾波方法所實(shí)現(xiàn)的一對(duì)共軛零點(diǎn)-多對(duì)共軛極點(diǎn)窄帶數(shù)字帶通濾波器中，零點(diǎn)諧振頻率低于輸入信號(hào)的載波頻率，而極點(diǎn)頻率則全部高于輸入信號(hào)的載波頻率；4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法，其特征在于在該濾波方法所實(shí)現(xiàn)的一對(duì)共軛零點(diǎn)-多對(duì)共軛極點(diǎn)窄帶數(shù)字帶通濾波器中，該零點(diǎn)位于z平面的單位圓上或盡量靠近單位圓，而多個(gè)極點(diǎn)的相角盡量保持相同。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于增強(qiáng)不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的沖擊濾波方法，屬于數(shù)字信息接收
技術(shù)領(lǐng)域：
。用于增強(qiáng)這種信號(hào)的沖擊濾波方法是基于一類特殊的無限沖激響應(yīng)(IIR)窄帶數(shù)字帶通濾波器，由單零點(diǎn)和多極點(diǎn)構(gòu)成，可在其中心頻率處再呈現(xiàn)一個(gè)極窄的陷波-選頻特性，使得與之適配的不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的濾波輸出波形在信息調(diào)制處產(chǎn)生明顯而強(qiáng)烈的寄生調(diào)幅沖擊，輸出信噪比得以大幅提升，甚至可在信號(hào)被噪聲完全淹沒的情形下以過沖的形式突顯出信號(hào)的調(diào)制信息，從而可顯著提升不對(duì)稱二元調(diào)制信號(hào)的傳輸性能，簡(jiǎn)化接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。文檔編號(hào)H03H17/06GK101599754SQ20091002987公開日2009年12月9日申請(qǐng)日期2009年3月26日優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日發(fā)明者熳馮,吳樂南,鵬高申請(qǐng)人:東南大學(xué)