本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的脈沖成形技術(shù)一般應(yīng)用在通信系統(tǒng)的基帶信號(hào)處理上。在數(shù)字基帶信號(hào)送入調(diào)制器前，波形是矩形脈沖。由于矩形脈沖的上升沿和下降沿是突變的，高頻成分比較豐富，頻域占用的頻帶很寬，通過(guò)帶限信道時(shí)，每個(gè)符號(hào)的脈沖將擴(kuò)展到相鄰符號(hào)的碼元內(nèi)，造成碼間串?dāng)_(isi)，并導(dǎo)致接收機(jī)在檢測(cè)到一個(gè)碼元時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤的概率增大。常用的減少碼間串?dāng)_的方法是增加信道帶寬。但是無(wú)線通信系統(tǒng)要求在減少碼間串?dāng)_條件下，占用帶寬小，并盡可能地減少調(diào)制帶外輻射，提高頻帶利用率。因此傳統(tǒng)的脈沖成形技術(shù)需要設(shè)計(jì)脈沖成形濾波器來(lái)產(chǎn)生既減小碼間串?dāng)_又不會(huì)占用過(guò)多額外帶寬的更適合信道傳輸?shù)牟ㄐ巍?/p>

基于脈沖成形技術(shù)的脈沖成形濾波器是通信系統(tǒng)常用的一種數(shù)字濾波器。脈沖成形濾波器常用于旨在提高信號(hào)頻譜傳輸效率的基帶通信傳輸中。經(jīng)過(guò)d/a(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換后的成形濾波器通常被設(shè)計(jì)為fir濾波器，將信號(hào)的同相(i)和正交(q)符號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬的i、q信號(hào)。傳統(tǒng)的脈沖成形技術(shù)，受數(shù)字處理技術(shù)的限制，只能工作在較窄的頻率范圍，獲得窄帶的成形波形。并且，傳統(tǒng)的脈沖成形技術(shù)，受限于成形濾波器，一般用來(lái)形成單一的矩形脈沖，不能形成任意的波形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種可以輸出任意波形的脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)和方法。

一種脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)，包括：第一信號(hào)處理器，用于接收初始脈沖信號(hào)并將所述初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開；第二信號(hào)處理器，用于生成控制信號(hào)并利用所述控制信號(hào)對(duì)時(shí)域上的頻率分量進(jìn)行處理以輸出目標(biāo)頻率 分量；以及第三信號(hào)處理器，用于將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成以輸出具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述初始脈沖信號(hào)為高速脈沖信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一信號(hào)處理器和所述第三信號(hào)處理器均為色散群時(shí)延器件；所述色散群時(shí)延器件為群時(shí)延與頻率呈線性關(guān)系的色散群時(shí)延器件。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一信號(hào)處理器和所述第三信號(hào)處理器的群時(shí)延響應(yīng)斜率的大小相等且符號(hào)相反。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二信號(hào)處理器生成的控制信號(hào)為窄帶信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二信號(hào)處理器用于利用所述控制信號(hào)對(duì)頻率分量進(jìn)行增添、去除、增強(qiáng)或者減弱操作。

一種脈沖信號(hào)成形方法，包括：接收初始脈沖信號(hào)；將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開；生成控制信號(hào)并利用所述控制信號(hào)對(duì)時(shí)域上的頻率分量進(jìn)行處理以輸出目標(biāo)頻率分量；將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成以輸出具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開的步驟中，是根據(jù)群時(shí)延和頻率的線性關(guān)系將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上進(jìn)行展開；所述將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成以輸出具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)的步驟中，是根據(jù)群時(shí)延和頻率的線性關(guān)系將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開的步驟中采用的群時(shí)延響應(yīng)斜率與所述將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成以輸出具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)的步驟中采用的群時(shí)延響應(yīng)斜率的大小相等且符號(hào)相反

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制信號(hào)為窄帶信號(hào)。

上述脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)和方法，先將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開，并經(jīng)過(guò)控制信號(hào)對(duì)時(shí)域上的頻率分量進(jìn)行處理從而得到目標(biāo)波形對(duì)應(yīng)的頻率分量，即目標(biāo)頻率分量。最后，對(duì)獲得的目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成從而得到 具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)，從而可以根據(jù)需要輸出任意波形。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例中的脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為一實(shí)施例中的脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)的初始脈沖信號(hào)的示意圖；

圖3為一實(shí)施例中的第一信號(hào)處理器的群時(shí)延與頻率的關(guān)系圖；

圖4為一實(shí)施例中初始脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)第一信號(hào)處理器處理后各頻率分量在時(shí)域上展開的示意圖；

圖5為一實(shí)施例中的第三信號(hào)處理器的群時(shí)延與頻率的關(guān)系圖；

圖6為一實(shí)施例中的脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)輸出的目標(biāo)波形；

圖7為一具體實(shí)施例中的脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)的信號(hào)處理示意圖；

圖8為一實(shí)施例中的脈沖信號(hào)成形方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為一實(shí)施例中的脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。該脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)采用微波模擬信號(hào)處理(asp)技術(shù)實(shí)現(xiàn)脈沖成形。參見圖1，該脈沖波形成形系統(tǒng)包括第一信號(hào)處理器110、第二信號(hào)處理器120以及第三信號(hào)處理器130。其中，第一信號(hào)處理器110、第二信號(hào)處理器120以及第三信號(hào)處理器130依次連接。

第一信號(hào)處理器110用于接收初始脈沖信號(hào)，并將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開。初始脈沖信號(hào)可以為任意波形信號(hào)。在本實(shí)施例中，初始脈沖信號(hào)一般為一個(gè)高速脈沖信號(hào)，如圖2所示。第一信號(hào)處理器110具有群時(shí)延(或者群延遲)特性，且其群時(shí)延與頻率呈線性關(guān)系，從而方便控制信號(hào)對(duì)脈沖信號(hào)頻率分量進(jìn)行處理。第一信號(hào)處理器110用于根據(jù)其群時(shí)延與頻率的線性關(guān)系對(duì)初始脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，從而將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上依次展開。群時(shí)延是用來(lái)描述相位變化隨著頻率變化的快慢程度的量。第一信號(hào) 處理器110的群時(shí)延與頻率呈線性關(guān)系。因此，若第一信號(hào)處理器110的群時(shí)延和頻率呈正線性關(guān)系(即群時(shí)延響應(yīng)斜率為正)，則頻率越大，其群時(shí)延越大，從而使得較高的頻率分量的延遲會(huì)久一些，較低的頻率分量的延遲會(huì)少一些，進(jìn)而使得較低的頻率分量比較高的頻率分量出現(xiàn)的要早一些，繼而實(shí)現(xiàn)初始脈沖信號(hào)在時(shí)域上的展開。如果第一信號(hào)處理器110的群時(shí)延和頻率呈負(fù)線性關(guān)系，則正好相反，較低的頻率分量會(huì)比較高的頻率分量出現(xiàn)的要晚一些。在本實(shí)施例中，第一信號(hào)處理器110為色散群時(shí)延器件，其群時(shí)延與頻率呈正線性關(guān)系，也即其群時(shí)延響應(yīng)斜率為正，如圖3所示。圖3中，橫坐標(biāo)ω表示頻率，τ表示群時(shí)延。通過(guò)第一信號(hào)處理器110的處理后，初始脈沖信號(hào)的不同頻率分量在時(shí)域上展開，也即是f1、f2、f2、……、fn、，如圖4所示。在時(shí)間域上展開的信號(hào)，信號(hào)帶寬變窄，從而方便用一個(gè)窄帶的控制信號(hào)對(duì)脈沖信號(hào)頻率分量進(jìn)行處理。

第二信號(hào)處理器120用于生成控制信號(hào)。該控制信號(hào)可以是我們常見的任何信號(hào)。在本實(shí)施例中，控制信號(hào)為一窄帶信號(hào)?？刂菩盘?hào)的作用是處理時(shí)域上展開的脈沖信號(hào)的頻率分量，保留輸出波形對(duì)應(yīng)的頻率分量成分，即獲得目標(biāo)頻率分量。控制信號(hào)對(duì)脈沖信號(hào)的頻率分量的處理可以多種多樣，可以增添或去除某些頻率分量，也可以增強(qiáng)或者減弱某些頻率分量的幅度，從而獲得輸出波形(也即目標(biāo)波形)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)頻率分量。

第三信號(hào)處理器130用于將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成從而輸出具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)。和第一信號(hào)處理器110相比，第三信號(hào)處理器130具有相反的作用和效果，從而使得頻率分量能夠回復(fù)到最初的時(shí)刻，最終輸出需要的波形。第三信號(hào)處理器130同樣為群時(shí)延與頻率呈線性關(guān)系的器件。在本實(shí)施例中，第三信號(hào)處理器130和第一信號(hào)處理器110均采用色散群時(shí)延器件。第三信號(hào)處理器130和第一信號(hào)處理器110的群時(shí)延響應(yīng)斜率對(duì)稱設(shè)置，即第一信號(hào)處理器110的群時(shí)延響應(yīng)是正斜率的線性群時(shí)延時(shí)，第三信號(hào)處理器130的群時(shí)延響應(yīng)則采用負(fù)斜率的線性群時(shí)延。在本實(shí)施例中，第三信號(hào)處理器130的群時(shí)延與頻率的線性關(guān)系如圖5所示。在其他的實(shí)施例中，也可以相反設(shè)置，第三信號(hào)處理器130的采用具有負(fù)線性關(guān)系的器件，第一信號(hào)處理器110采用具有 正線性關(guān)系的器件，即滿足二者的斜率大小相等符號(hào)相反即可。通過(guò)第三信號(hào)處理器130的處理即可得到需要的目標(biāo)脈沖波形，如圖6所示。

將兩個(gè)色散群時(shí)延器件對(duì)稱設(shè)置，這是為了保證初始脈沖信號(hào)的頻率分量展開后，除了控制信號(hào)處理外，各頻率分量能夠無(wú)失真地完全恢復(fù)。例如，在不加任何控制信號(hào)對(duì)頻率分量進(jìn)行處理的情況下，初始脈沖信號(hào)在通過(guò)兩個(gè)色散群時(shí)延器件后，得到的輸出波形是和初始脈沖信號(hào)是一樣的。圖7為一具體實(shí)施例的處理過(guò)程示意圖，其中，a(t)表示初始脈沖信號(hào)，s(t)表示控制信號(hào)，b(t)表示輸出信號(hào)。

上述脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)，第一信號(hào)處理器110將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上依次展開，第二信號(hào)處理器120則利用控制信號(hào)對(duì)時(shí)域上的頻率分量進(jìn)行處理從而得到目標(biāo)波形對(duì)應(yīng)的頻率分量，即目標(biāo)頻率分量。最后，第三信號(hào)處理器130對(duì)獲得的目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成從而得到具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)，從而可以根據(jù)需要輸出任意波形。上述脈沖信號(hào)成形系統(tǒng)，采用微波模擬時(shí)域信號(hào)處理技術(shù)，處理速度比較快。并且，初始脈沖信號(hào)通過(guò)色散群時(shí)延器件在時(shí)域上展開，獲得信號(hào)最原始的模擬形式，并在時(shí)域以實(shí)時(shí)方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行操縱。本系統(tǒng)全部以實(shí)時(shí)方式對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理，沒有涉及任何的模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，降低了能耗，提高了效率。同時(shí)，輸入的高速脈沖信號(hào)是一個(gè)帶寬極寬的信號(hào)，通過(guò)色散群時(shí)延器件后，初始脈沖信號(hào)在時(shí)域上展寬，信號(hào)帶寬變窄?？刂菩盘?hào)只需要是一般的窄帶信號(hào)就能對(duì)較寬的信號(hào)進(jìn)行處理，也即用一個(gè)窄帶信號(hào)去控制極寬帶的信號(hào)，可以比較方便地操縱高速脈沖，達(dá)到脈沖成形的目的。

本發(fā)明還提供了一種脈沖信號(hào)成形方法，其流程圖如圖8所示。該脈沖成形方法包括以下步驟。

s810，接收初始脈沖信號(hào)。

初始脈沖信號(hào)可以是任意信號(hào)。在本實(shí)施例中，初始脈沖信號(hào)通常為一高速脈沖信號(hào)。

s820，將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上展開。

根據(jù)群時(shí)延和頻率的線性關(guān)系將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上進(jìn)行 展開。

s830，生成控制信號(hào)并利用控制信號(hào)對(duì)時(shí)域上的頻率分量進(jìn)行處理以輸出目標(biāo)頻率分量。

該控制信號(hào)可以是我們常見的任何信號(hào)。在本實(shí)施例中，控制信號(hào)為一窄帶信號(hào)?？刂菩盘?hào)的作用是處理時(shí)域上展開的脈沖信號(hào)的頻率分量，保留輸出波形對(duì)應(yīng)的頻率分量成分，即獲得目標(biāo)頻率分量?？刂菩盘?hào)對(duì)脈沖信號(hào)的頻率分量的處理可以多種多樣，可以增添或去除某些頻率分量，也可以增強(qiáng)或者減弱某些頻率分量的幅度，從而獲得輸出波形(也即目標(biāo)波形)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)頻率分量。

s840，將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成以輸出具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)。

根據(jù)群時(shí)延和頻率的線性關(guān)系將時(shí)域上展開的各目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成。在本實(shí)施例中，s820和s840中采用的群時(shí)延和頻率的線性關(guān)系(也即群時(shí)延響應(yīng)斜率)對(duì)稱設(shè)置，即二者的群時(shí)延響應(yīng)斜率大小相等且符號(hào)相反，從而保證初始脈沖信號(hào)的頻率分量展開后，除了控制信號(hào)處理外，各頻率分量能夠無(wú)失真地完全恢復(fù)。

上述脈沖信號(hào)成形方法，先將初始脈沖信號(hào)的各頻率分量在時(shí)域上依次展開，并經(jīng)過(guò)控制信號(hào)對(duì)時(shí)域上的頻率分量進(jìn)行處理從而得到目標(biāo)波形對(duì)應(yīng)的頻率分量，即目標(biāo)頻率分量。最后，對(duì)獲得的目標(biāo)頻率分量進(jìn)行合成從而得到具有目標(biāo)波形的脈沖信號(hào)，從而可以根據(jù)需要輸出任意波形。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。