一種適合于dmr的快速插值成型濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，該方法包括如下步驟：首先對(duì)需要傳送的132個(gè)基帶四電平符號(hào)（+3，-3，+1和-1）進(jìn)行8倍插值（每2個(gè)符號(hào)之間插入7個(gè)0），讓數(shù)據(jù)擴(kuò)展到1056個(gè)數(shù)；然后將這1056個(gè)數(shù)送入一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的成型濾波器中，進(jìn)行卷積運(yùn)算；最后將卷積運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)整，以滿足DA滿量程和通道地址的要求。本方法采用多速率處理技術(shù)，能夠提高信號(hào)的時(shí)域分辨率，提高信號(hào)的采樣率，使用卷積算法對(duì)四電平基帶信號(hào)進(jìn)行成型濾波，并省去了和0相乘的步驟，減少了運(yùn)算量，從而加速了插值成型濾波的實(shí)現(xiàn)，為DMR的可靠性快速性提供了方便。
【專利說(shuō)明】一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，涉及數(shù)字移動(dòng)無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]專用無(wú)線通信系統(tǒng)在當(dāng)今發(fā)展迅速，由于其具備特有的調(diào)度功能、組呼功能和快速呼叫的特性，因此在通信領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，專用無(wú)線通信系統(tǒng)正逐步經(jīng)歷由模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)變。DMR(Digital Mobile Rad1，數(shù)字移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng))是國(guó)際ETSI組織提出的最新專用數(shù)字通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它所用的數(shù)字調(diào)制方式為4FSK。
[0003]在數(shù)字移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，DMR物理層的一些關(guān)鍵技術(shù)包括4FSK調(diào)制解調(diào)，組幀解幀，同步等技術(shù)。4FSK調(diào)制中最重要的就是成型濾波的實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種適用于DMR的快速插值成型濾波方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，通過(guò)對(duì)四電平基帶信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍內(nèi)插，然后采取以卷積形式實(shí)現(xiàn)的快速成型濾波，從而加速算法的實(shí)現(xiàn)速度，最終得滿足DMR協(xié)議要求的基帶信號(hào)。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，具體步驟包括:
步驟一、根據(jù)DMR協(xié)議的要求，得出成型濾波器的系數(shù)，將所述成形濾波器的系數(shù)存放于一個(gè)自定義的數(shù)組中；
步驟二、將步驟一得出的成形濾波器系數(shù)經(jīng)過(guò)浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn)方法轉(zhuǎn)化后，存放至步驟一自定義的數(shù)組中；
步驟三、設(shè)置一個(gè)輸入序列數(shù)組，將成型濾波前的四電平符號(hào)序列存放在所述輸入序列數(shù)組中；
步驟四、設(shè)置一個(gè)輸出序列數(shù)組，將成型濾波后得出的經(jīng)過(guò)基帶調(diào)制的符號(hào)存放在所述輸出序列數(shù)組中；
步驟五、將輸入序列數(shù)組的四電平符號(hào)進(jìn)行插值成型濾波；對(duì)插值成型濾波過(guò)程中的卷積運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分為4個(gè)階段處理，分別對(duì)應(yīng)輸出序列數(shù)組下標(biāo)取值的不同區(qū)間范圍；
步驟六、對(duì)經(jīng)過(guò)插值成型濾波的輸出序列數(shù)組進(jìn)行偏置、移位處理；
步驟七、根據(jù)DA傳輸要求，將經(jīng)過(guò)步驟六處理后的輸出序列數(shù)組增加上相應(yīng)的地址信息，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟一中，所述成型濾波器為平方根升余弦濾波器，其采樣頻率為38.4 KHz ； 在進(jìn)行濾波之前對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行8倍內(nèi)插，根據(jù)Matlab仿真，得出平方根生余弦濾波器的濾波系數(shù)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，步驟五中對(duì)插值成型濾波過(guò)程中的卷積運(yùn)算的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括:
(501)對(duì)進(jìn)行插值成型濾波的基帶信號(hào)進(jìn)行過(guò)8倍內(nèi)插O處理；
(502)所述平方根升余弦濾波器的系數(shù)是對(duì)稱設(shè)置，濾波器階數(shù)為16階。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述步驟六具體包括:
(601)所有數(shù)據(jù)增加16338變?yōu)闊o(wú)符號(hào)數(shù)；
(602)所有數(shù)據(jù)右移5位，以滿足10位的精度要求。
[0009]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
本方法采用多速率處理技術(shù)，能夠提高信號(hào)的時(shí)域分辨率，提高信號(hào)的采樣率，使用卷積算法對(duì)四電平基帶信號(hào)進(jìn)行成型濾波，并省去了和O相乘的步驟，減少了運(yùn)算量，從而加速了插值成型濾波的實(shí)現(xiàn)，為DMR的可靠性快速性提供了方便。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明所公開(kāi)的方法工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0012]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中涉及到的相關(guān)模塊及其實(shí)現(xiàn)的功能是在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置、器件或系統(tǒng)上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實(shí)現(xiàn)，并非是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。例如，改進(jìn)后的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)依然可以通過(guò)裝載現(xiàn)有的軟件操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該硬件系統(tǒng)的特定功能。因此，可以理解的是，本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊的改進(jìn)及其連接組合關(guān)系，而非僅僅是對(duì)硬件模塊中為實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能而搭載的軟件或協(xié)議的改進(jìn)。
[0013]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明中提到的相關(guān)模塊是用于執(zhí)行本申請(qǐng)中所述操作、方法、流程中的步驟、措施、方案中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的硬件設(shè)備。所述硬件設(shè)備可以為所需的目的而專門(mén)設(shè)計(jì)和制造，或者也可以采用通用計(jì)算機(jī)中的已知設(shè)備或已知的其他硬件設(shè)備。所述通用計(jì)算機(jī)有存儲(chǔ)在其內(nèi)的程序選擇性地激活或重構(gòu)。
[0014]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無(wú)線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0015]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0016]本發(fā)明所公開(kāi)的方法中主要包括:
一、基帶成型濾波器的設(shè)計(jì):
數(shù)字濾波是數(shù)字信號(hào)處理的基本方法，數(shù)字濾波器通常是以有限精度算法實(shí)現(xiàn)線性時(shí)不變離散系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)信號(hào)的濾波處理。它具有精確度高，穩(wěn)定性好，靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明中，采用的是平方根升余弦滾降濾波器，根據(jù)采樣頻率是38.4KB/s，進(jìn)行濾波之前對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行了 8倍內(nèi)插，根據(jù)Matlab仿真，最后得出平方根生余弦濾波器的濾波系數(shù)。
[0018]二、平方根升余弦濾波器設(shè)計(jì)；
三、濾波器系數(shù)的浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn):
由于某些DSP對(duì)浮點(diǎn)計(jì)算的不支持，現(xiàn)設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易的快速的對(duì)濾波器系數(shù)進(jìn)行的浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn)方案:經(jīng)過(guò)matlab仿真得到的濾波器系數(shù)的絕對(duì)值小于1，把此系數(shù)擴(kuò)大整數(shù)倍后進(jìn)行四舍五入的運(yùn)算，就得到了簡(jiǎn)易的浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn)的結(jié)果。
[0019]四、成型濾波中卷積運(yùn)算的優(yōu)化設(shè)計(jì)；
以卷積形式進(jìn)行成型濾波的快速實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì):卷積運(yùn)算是一種乘累加，而在DSP中乘法運(yùn)算是一種非常耗時(shí)的計(jì)算，本發(fā)明利用:
(I)進(jìn)行成型濾波的基帶信號(hào)是進(jìn)行過(guò)8倍內(nèi)插O的，利用乘O得O得特性，在進(jìn)行具體的乘累加時(shí)優(yōu)化循環(huán)計(jì)算，減少運(yùn)算次數(shù)，從而加速成型濾波的實(shí)現(xiàn)。
[0020](2)平方根升余弦濾波器的系數(shù)是對(duì)稱的，所以在具體的卷積運(yùn)算的時(shí)候可以優(yōu)化一半的計(jì)算量。
[0021 ] 五、濾波后的偏置、移位設(shè)計(jì):
由于本設(shè)計(jì)用在DMR項(xiàng)目中，最后經(jīng)過(guò)成型濾波后的基帶信號(hào)要通過(guò)10位精度的DA發(fā)送給射頻模塊，而上述成型濾波器的輸出不滿足最終DA要求的10位精度，所以要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)在O到1023之間。采取的設(shè)計(jì)是先加上一個(gè)定值使之變?yōu)檎龜?shù)，然后進(jìn)行移位操作使之在O到1023之間。
[0022]在DMR項(xiàng)目中，根據(jù)DMR協(xié)議的要求，組幀模塊輸出到4FSK調(diào)制模塊的是132個(gè)符號(hào)(_3，_1，1，3)，4FSK調(diào)制模塊先要對(duì)這132個(gè)四電平符號(hào)流其進(jìn)行插值運(yùn)算，在每2個(gè)四電平符號(hào)流之間插入7個(gè)零值，內(nèi)插倍數(shù)為8。這樣經(jīng)過(guò)差值之后的數(shù)據(jù)有132*8個(gè)，接著把這1056個(gè)數(shù)據(jù)作為輸入進(jìn)行成型濾波，得到1056個(gè)成型濾波后的數(shù)據(jù)。這1056個(gè)數(shù)據(jù)就是4FSK模塊所要得到的最終數(shù)據(jù)。
[0023]在實(shí)際設(shè)計(jì)中，考慮到濾波器會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)，產(chǎn)生邊界問(wèn)題，所以成型濾波得到的數(shù)據(jù)會(huì)多幾組，即1072個(gè)數(shù)據(jù)。進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)時(shí)，為了節(jié)省內(nèi)存空間，8倍內(nèi)插的7個(gè)O是不在實(shí)際的數(shù)組空間中的。設(shè)要進(jìn)行卷積運(yùn)算的數(shù)組為M0D_IN[132](132個(gè)數(shù)字符號(hào))，經(jīng)過(guò)成型濾波卷積運(yùn)算之后的數(shù)據(jù)為M0D_0UT
[1072] (1072個(gè)整數(shù))。
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
本發(fā)明所公開(kāi)的方法工作流程圖如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施案例中，本發(fā)明的主要工作流程如下:1.已設(shè)計(jì)好的16階成形濾波器系數(shù)為:FILTER[17]= [-228 364 1096 1906 27233467 4062 4447 4580 4447 4062 3467 2723 1906 1096 364 -228];
2.設(shè)置緩沖區(qū):輸入緩沖區(qū)MOD_IN[132](存放需要成型濾波的132個(gè)四電平符號(hào))，以及輸出緩沖區(qū)M0D_0UT
[1072](存放1072個(gè)成型濾波后數(shù)據(jù))；
3.成型濾波前8個(gè)數(shù)據(jù):將第一個(gè)四電平數(shù)字符號(hào)MOD_IN[O]分別乘上濾波器FILTER[17]的前8個(gè)系數(shù)，得到8個(gè)值；
4.成型濾波第9 個(gè)數(shù)據(jù):MOD_IN [I]* FILTER [0]+ MOD_IN [O]* FILTER [8];
5.成型濾波第10到第1056個(gè)數(shù)據(jù):
(501)如果數(shù)據(jù)順序η 為 8 的倍數(shù)，則 MOD_OUT[n] = MOD_IN[m]* FILTER [O] + MOD_IN[m-l]* FILTER [8] + MOD_IN[m_2]* FILTER [16];其中 m=n/8;
(502)否則，MOD_OUT[n]= MOD_IN [ (n_k) >>3] * FILTER [k] + MOD_IN[((n-k)?3)-l]* FILTER [k+8];其中，k 為 n 除以 8 的余數(shù)；
6.成型濾波第1057個(gè)數(shù)據(jù)為MOD_IN[131]* FILTER [8]+M0D_IN[130]* FILTER [16];
7.成型濾波第1058-1072 個(gè)數(shù)據(jù):MOD_OUT[η] = MOD_IN[131]* FILTER [n-1048]; 8.剩余的第1066-1072個(gè)數(shù)據(jù)為O；
9.偏置、移位設(shè)計(jì):為了滿足DA數(shù)據(jù)精度的要求(10位精度0-1023)，要對(duì)成形濾波之后的數(shù)據(jù)M0D_0UT
[1072]進(jìn)行一些處理:
(901)所有數(shù)據(jù)加16338變?yōu)闊o(wú)符號(hào)數(shù)；
(902)所有數(shù)據(jù)右移5位，以滿足10位的精度；
10.加地址操作:按照DA傳輸要求加上相應(yīng)的地址信息，最后得到的1072個(gè)數(shù)據(jù)就是處理的最終結(jié)果。
[0025]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，其特征在于，具體步驟包括: 步驟一、根據(jù)DMR協(xié)議的要求，得出成型濾波器的系數(shù)，將所述成形濾波器的系數(shù)存放于一個(gè)自定義的數(shù)組中； 步驟二、將步驟一得出的成形濾波器系數(shù)經(jīng)過(guò)浮點(diǎn)轉(zhuǎn)定點(diǎn)方法轉(zhuǎn)化后，存放至步驟一自定義的數(shù)組中； 步驟三、設(shè)置一個(gè)輸入序列數(shù)組，將成型濾波前的四電平符號(hào)序列存放在所述輸入序列數(shù)組中； 步驟四、設(shè)置一個(gè)輸出序列數(shù)組，將成型濾波后得出的經(jīng)過(guò)基帶調(diào)制的符號(hào)存放在所述輸出序列數(shù)組中； 步驟五、將輸入序列數(shù)組的四電平符號(hào)進(jìn)行插值成型濾波；對(duì)插值成型濾波過(guò)程中的卷積運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分為4個(gè)階段處理，分別對(duì)應(yīng)輸出序列數(shù)組下標(biāo)取值的不同區(qū)間范圍； 步驟六、對(duì)經(jīng)過(guò)插值成型濾波的輸出序列數(shù)組進(jìn)行偏置、移位處理； 步驟七、根據(jù)DA傳輸要求，將經(jīng)過(guò)步驟六處理后的輸出序列數(shù)組增加上相應(yīng)的地址信息，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，其特征在于:步驟一中，所述成型濾波器為平方根升余弦濾波器，其采樣頻率為38.4 KHz ； 在進(jìn)行濾波之前對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行8倍內(nèi)插，根據(jù)Matlab仿真，得出平方根生余弦濾波器的濾波系數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，其特征在于，步驟五中對(duì)插值成型濾波過(guò)程中的卷積運(yùn)算的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括: (501)對(duì)進(jìn)行插值成型濾波的基帶信號(hào)進(jìn)行過(guò)8倍內(nèi)插O處理； (502)將平方根升余弦濾波器的系數(shù)對(duì)稱設(shè)置，濾波器階數(shù)為16階。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適合于DMR的快速插值成型濾波方法，其特征在于，所述步驟六具體包括: (601)所有數(shù)據(jù)增加16338變?yōu)闊o(wú)符號(hào)數(shù)； (602)所有數(shù)據(jù)右移5位，以滿足10位的精度要求。
【文檔編號(hào)】H04B7/26GK104079343SQ201410327117
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】黃金偉, 楊震, 韋祥云, 曹婷婷, 王斌, 吳興健, 潘雙玲, 楊文君 申請(qǐng)人:無(wú)錫交大聯(lián)云科技有限公司