一种多频率可编程匹配滤波器

摘要

一种多频率可编程匹配滤波器，属于数字信号扩频通信领域。每一阶匹配滤波器是由两个匹配滤波器组成的，一个匹配滤波器的频率对应载波信号的上限频率，另一个匹配滤波器的频率对应载波信号的下限频率；每一阶中两个匹配滤波器的频率根据输入的载波信号的频率变化，同时多频率可编程匹配滤波器的滤波阶数可调，匹配滤波器输出的数据与本地载波模板作差值比较，若输出信号小于本地载波模板的差值，可编程匹配滤波器将输出的信号输入到下一级匹配滤波器进行滤波，直至输出的载波信号大于本地载波模板的值。对载波信号采用多阶滤波，可使输出载波信号的有用成分尽可能的增强，信噪比更高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多频率可编程匹配滤波器，属于电力载波的技术领 域，具体属于数字信号处理技术领域。

背景技术

通信中的一个基本概念就是调制，是指用携带有用信息的调制信号 去控制高频载波信号。数字调频又称移频键控,它是用不同的载波来传送 数字信号的。调频信号即2FSK信号是数字通信系统使用较早的一种通信 方式，这种通信方式容易实现，抗噪声和抗衰减性能较强，广泛的应用于 低速数据传输通信系统中。

在电力线通信系统中，载波信号在传输时，由于电力线上输入阻抗的 变化和电力线设备的随机接入切出等干扰，载波信号中会混入各种频率的 噪声，导致载波信号传输不可靠，实时通信率不高。现今，数字信号处理 技术正飞速发展，信号的数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的 大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础。滤波技术是数字信号分析、 处理技术的重要分支。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换 都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。 在所有的电子系统中，滤波器的使用频率最为广泛。在最佳线性滤波器的 设计中有一种是使滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大，由此而导 出的最佳线性滤波器称为匹配滤波器。匹配滤波器是输出端的信号瞬时功 率与噪声平均功率比值最大的线性滤波器，滤波器的传递函数形式是信号 频谱的共轭。匹配滤波器是完成本地扩频码与输入数据的相关运算即 其中h（i）为本地扩频码，x（i）为输入数据。Y(n)为本 地扩频码与输入数据的相关运算。匹配滤波器对信号做两种处理：（1）去 掉信号相频函数中的任何非线性部分，因而在某一时刻可使信号中所有频 率分量都在输出端同相叠加而形成峰值。（2）按照信号的幅频特性对输入 波形进行加权，以便最有效地接收信号能量而抑制干扰的输出功率。

发明内容

本发明为了解决上述问题点而提出了一种多频率可编程匹配滤波器， 其目的是解决匹配滤波器滤波阶数不可调，滤波器频率不能根据输入载波 频率的变化而变化的问题。

一种多频率可编程匹配滤波器，每一阶匹配滤波器是由两个匹配滤波 器组成，一个匹配滤波器的频率对应载波信号的上限频率，另一个匹配滤 波器对应载波信号的下限频率；

每组中两个匹配滤波器的频率根据输入的载波信号的频率变化，当检 测到输入的载波信号频率时，控制调整本地发生器1和本地发生器0的值， 通过本地发生器1和本地发生器0调整匹配滤波器的上限频率的值和匹配 滤波器下限频率的值；

匹配滤波器的滤波阶数是根据输出信号的信噪比进行调节的，具体调 节方式如下：每一阶匹配滤波器输出的信号会传送给相关判决器，相关判 决器将经过匹配滤波器输出的信号与本地模板信号作差值比较，若输出的 信号大于本地模板信号，则信号直接通过相关判决器进入下一级处理；若 输出信号小于本地模板信号，则信号会进入下一阶匹配滤波器的输入端 口，进行多阶滤波；

载波信号经过可编程匹配滤波器后，输出的载波信号具有较高的信 噪比。

本发明当载波信号与干扰噪声同时进入滤波器时，它使载波信号有用 成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。故在不同的情况下选 择不同的滤波阶数，可以获得比较小的信噪比损失，而且这种损失通常是 系统可以接受的，同时多频率可编程匹配滤波器可大大节省对资源的消 耗，具有很大的应用价值。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理 解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提 供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例 及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为匹配滤波器的结构图。

图2为多阶可编程滤波器的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描 述。以下实施例用于说明本发明。

实施例1：

如图1为一阶匹配滤波器的结构图，包括本地发生器1，本地发生器 0，匹配滤波器FL1，匹配滤波器FL0。其中匹配滤波器FL1对应载波信号 下限频率的匹配，FL0对应载波信号上限频率的匹配。载波信号经过模数 转化后输入到匹配滤波器的输入端，其中“1”对应于载波下限频率f1， 而符号“0”对应于载波上限频率f0。本地发生器1和本地发生器0的频 率是可以由软件控制实时动态的调整。故每组中两个匹配滤波器的频率也 是可以实时变化的，当输入的载波信号的频率发生变化时，匹配滤波器冲 击响应信号的频率也发生变化，故不同频率载波信号在经过匹配滤波器 后，输出的信号都能具有较高的信噪比。

如图2为多阶可编程滤波器的结构图，载波信号经过一阶匹配滤波器 后将输出的数字信号FC1传送给相关判决器，相关判决器将输入的数字信 号FC1与本地载波模板的差值作比较，若输出的信号大于本地模板信号， 则信号直接通过相关判决器进入下一级处理。若输出信号小于本地模板信 号，则信号会进入下一阶匹配滤波器的输入端口，进行多阶滤波。载波信 号经过多阶滤波器后，输出的信号具有较高的信噪比。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文公开描述的系统框图、电路、 和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地 说明硬件与软件的这一可互换性，各种说明性组件、框、电路和步骤在上 面是以其功能集的形式作一般化描述的。此类功能集是被实现为硬件还是 软件取决于具体应用和强加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种 特定应用以不同方式来实现所描述的功能集，但此类实现决策不应被解释 为致使脱离本公开的范围。