一種時(shí)延設(shè)計(jì)方法與DSP實(shí)現(xiàn)

0 引 言
短波通信是利用地波或低電離層進(jìn)行幾十千米到幾百千米的中、近距離通信，利用電離層反射進(jìn)行數(shù)千乃至上萬千米的遠(yuǎn)距離通信。受電離層中存在瑞利衰落、多徑效應(yīng)、多普勒頻移等復(fù)雜時(shí)變因素的影響，短波通信設(shè)備在測試和定裝工作耗費(fèi)較大。為了測試各種短波無線通信系統(tǒng)的性能，通常有兩種方法，一種是實(shí)驗(yàn)測試，另一種是信道模擬。在實(shí)驗(yàn)測試中，為了測試短波通信設(shè)備的性能，往往需要在實(shí)際通信環(huán)境中進(jìn)行大量的、遠(yuǎn)距離的場外實(shí)驗(yàn)和長時(shí)間的測試，實(shí)現(xiàn)起來非常困難；信道模擬方法則是通過對(duì)信道特性進(jìn)行理論分析，建立信道模型，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行與實(shí)際信道類似的模擬，它可以很容易地制造各種典型信道特性環(huán)境和電磁環(huán)境，能夠模擬的地域度非常廣闊，不受氣候條件限制，可以隨時(shí)進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，而且測試費(fèi)用少，可以縮短通信設(shè)備的研制周期。在各種典型短波信道模型中，Watterson模型由于大多數(shù)情況下能夠較好地反映短波信道的特性，且復(fù)雜度低，而被CCIR推薦并廣泛使用。
在研究短波信道中有一個(gè)重要問題，即是多徑的傳播問題。多徑傳播主要帶來兩個(gè)問題：衰落和延時(shí)。多徑延時(shí)是指多徑中最大的傳輸延時(shí)與最小的傳輸延時(shí)之差。多徑時(shí)延在短波線路上，最嚴(yán)重時(shí)時(shí)延可達(dá)到毫秒級(jí)。短波信道模擬器研究中，由于要求的延時(shí)尺寸比較大，而且延時(shí)的精度要盡可能的高，再加上實(shí)時(shí)性的原因，數(shù)據(jù)量非常大。為了后續(xù)的DSP的算法處理和前面A／D的數(shù)位和精度要求，可以選用大容量存儲(chǔ)器作大尺度的延時(shí)處理，并選用DSP作插值算法做高精度的小尺寸的延時(shí)算法處理。本文重點(diǎn)對(duì)高精度小尺寸延時(shí)算法進(jìn)行研究，提出一種基于內(nèi)插技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。

1 內(nèi)插抽取器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)
整數(shù)倍內(nèi)插就是指在兩個(gè)原始抽樣點(diǎn)之間插入I－1個(gè)零值。原始序列x(n)內(nèi)插后的序列和頻譜分別為：

由式(2)可見，內(nèi)插后信號(hào)頻譜為原始序列譜經(jīng)I倍壓縮后得到的譜。在頻譜圖中不僅含有X(ejω)的基帶分量，而且還含有其頻率大于π／I的高頻成分(稱其為X(ejω)的高頻鏡像)。為了從XI(ejω)中恢復(fù)原始譜，則必須對(duì)內(nèi)插后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波(濾波帶寬為π／I)，經(jīng)過內(nèi)插大大提高了信號(hào)的時(shí)域分辨率。整數(shù)倍抽取是指把原始采樣序列x(n)每隔D-1個(gè)數(shù)據(jù)取一個(gè)，以形成一個(gè)新序列xD(m)，即：

式中：D為抽取倍數(shù)，是正整數(shù)。xD(n)的離散傅里葉變換為：

從式(4)可以看出，抽取序列的頻譜XD(ejω)為抽取前原始序列頻譜X(ejω)經(jīng)頻移和D倍展寬后的D個(gè)頻譜的疊加和。如果x(n)序列的采樣率為fs，則其無模糊帶寬為fs／2。當(dāng)以D倍抽取率對(duì)x(n)進(jìn)行抽取后，得到的抽取序列xD(m)的取樣率為fs／D，其無模糊帶寬為fs／(2D)；當(dāng)x(n)含有大于fs／(2D)的頻率分量時(shí)，xD(m)就必然產(chǎn)生頻譜混疊，導(dǎo)致從xD(m)中無法恢復(fù)x(n)中小于fs(2D)的頻率分量信號(hào)。為了避免抽取帶來的頻譜混疊，需要用一數(shù)字濾波器(濾波器帶寬為π／D)對(duì)X(ejω)進(jìn)行濾波，使X(ejω)中只含有小于π／D的頻率分量，再進(jìn)行D倍抽取，則抽取后的頻譜就不會(huì)發(fā)生混疊?？梢哉fXD(ejω)能準(zhǔn)確地表示X(ejω)中小于π／D的頻率分量信號(hào)，所以這時(shí)對(duì)XD(ejω)進(jìn)行處理等同于對(duì)X(ejω)的處理，但前者的數(shù)據(jù)流速率只有后者的1／D，大大降低了對(duì)后處理速度的要求。