CN115765769A - 一种脉冲噪声消除方法及装置 - Google Patents

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CN115765769A CN202211400778.2A CN202211400778A CN115765769A CN 115765769 A CN115765769 A CN 115765769A CN 202211400778 A CN202211400778 A CN 202211400778A CN 115765769 A CN115765769 A CN 115765769A
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王大龙
李桂林
韩雪涛
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Abstract

本发明实施例涉及一种脉冲噪声消除方法及装置，应用于通信***接收机，所述方法包括步骤：接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。本发明实施例的技术方案，基于现有的置零算法，提出了基于饱和伴随序列信号的低通处理方法，解决了脉冲噪声做置零处理后的置零区间存在短时非置零点的技术问题，具有算法简单，容易硬件实现，判别延迟时间短的有益技术效果，并且除了滤波器的寄存器外不需要引入额外的存储单元进行判别，还具有额外存储单元小的有益技术效果。

Description

一种脉冲噪声消除方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种脉冲噪声消除方法及装置。
背景技术
目前常规的通信***中，针对脉冲噪声消除算法主要有置零(Blanking)和限幅(Cliping)两种算法。对接收机性能而言，在脉冲强度较强时，置零法优于限幅法，在脉冲较弱时，限幅法优于置零法。
而在较强的脉冲强度下，仅仅以信号的绝对幅度为门限的置零方法会导致在置零区间中存在残余的非置零点。这些非置零点本身对于接收机而言，由于连续点太少导致几乎不含有信息量，如果不置零会导致接收机性能变差。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种脉冲噪声消除方法及装置，基于现有的置零算法，提出了基于饱和伴随序列信号的低通处理方法，提高了接收机脉冲噪声消除的有效性和可靠性。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种脉冲噪声消除方法，应用于通信***接收机，包括步骤：
接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；
将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；
针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。
进一步的，通过如下公式生成伴随序列信号x(n)：
Figure BDA0003934852680000011
其中，K表示脉冲阈值门限；t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
进一步的，所述FIR低通滤波按照如下冲击响应设置：
Figure BDA0003934852680000021
其中，h(n)表示伴随序列信号经过FIR低通滤波之后的冲击响应；α表示滤波器的滤波带宽，0.9<α<1；k表示滤波器的阶数，10<k<60。
进一步的，所述方法还包括：伴随序列信号经过低通滤波器的输出y(n)为其与冲击响应h(n)的卷积：
Figure BDA0003934852680000022
进一步的，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号，包括：
Figure BDA0003934852680000023
其中，r(n)表示输出脉冲信号，T表示预设的判别门限，t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
根据本发明的另一个方面，提供了一种脉冲噪声消除装置，应用于通信***接收机，所述装置包括：
伴随序列信号生成模块，用于接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；
FIR低通滤波模块，用于将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；
逻辑判别模块，用于针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。
进一步的，所述伴随序列信号生成模块，通过如下公式生成伴随序列信号x(n)：
Figure BDA0003934852680000024
其中，K表示脉冲阈值门限；t(n)表示接收机的采样序列，b为采样点。
进一步的，所述FIR低通滤波模块按照如下冲击响应设置：
Figure BDA0003934852680000031
其中，h(b)表示伴随序列信号经过FIR低通滤波之后的冲击响应；α表示滤波器的滤波带宽，0.9<α<1；k表示滤波器的阶数，10<k<60。
进一步的，所述FIR低通滤波模块还包括：伴随序列信号经过低通滤波器的输出y(n)为其与冲击响应h(n)的卷积：
Figure BDA0003934852680000032
进一步的，所述逻辑判别模块，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号，包括：
Figure BDA0003934852680000033
其中，r(n)表示输出脉冲信号，T表示预设的判别门限，t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
综上所述，本发明实施例提供了一种脉冲噪声消除方法及装置，应用于通信***接收机，所述方法包括步骤：接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。本发明实施例的技术方案，基于现有的置零算法，提出了基于饱和伴随序列信号的低通处理方法，解决了脉冲噪声做置零处理后的置零区间存在短时非置零点的技术问题，具有算法简单，容易硬件实现，判别延迟时间短的有益技术效果，并且除了滤波器的寄存器外不需要引入额外的存储单元进行判别，还具有额外存储单元小的有益技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的脉冲噪声消除方法的流程图；
图2是原始序列信号对应的伴随序列信号的波形图；
图3是α＝0.99，k＝50时，冲击响应h(b)的曲线图；
图4是伴随序列信号经过FIR低通滤波之后输出的波形图；
图5是本发明实施例所提供的脉冲噪声消除方法采用的硬件实现单元示意图；
图6是采用现有的置零算法(经典算法)进行脉冲噪声消除和本发明实施例提供的脉冲噪声消除方法(改进算法)进行脉冲消除后的波形对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面对结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。本发明的实施例中，提供了一种脉冲噪声消除方法，应用于通信***接收机，图1中示出了该脉冲噪声消除方法的流程图，包括如下步骤：
S102、接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号。该步骤中，对于通信***中的接收机收到的实际序列信号，生成一个伴随序列信号与原序列信号并行。如果序列信号的序列点超过脉冲阈值门限(预设脉冲阈值门限为K)，则将其标记为1，否则标记为0。其中，可以基于以下原则对脉冲阈值门限为K进行设置：对于大部分脉冲信号，都会使得接收信号饱和(达到最大或者最小)或者很接近饱和，如果仅仅是当饱和值认为是脉冲点，那就可以直接将K设置为饱和值，如果认为接近饱和值的某个值m也认为其属于脉冲，则K设置为K＝m。
具体来说，可以通过如下公式生成伴随序列信号x(n)：
Figure BDA0003934852680000041
其中，K表示脉冲阈值门限；t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
图2中示出了原始序列信号对应的伴随序列信号的波形图，其中，位于上部的波形图表示原始序列信号的波形，位于下部的波形图表示对应的伴随序列信号的波形。从图2中可以看出，通过生成伴随序列信号，将了原始序列信号中小于脉冲阈值门限K的脉冲信号转换为0，即初步认定上述小于脉冲阈值门限K的脉冲信号不是脉冲。
S104、将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波。由于伴随序列信号具有该信号是否为脉冲信号的信息，对于强脉冲信号，由于其短时能量很强，其他段能量较弱，脉冲信号段对应的伴随序列信号出现连续的常值1，但是由于脉冲的随机性，导致接收序列信号的脉冲信号段对应的伴随序列信号中，连续1信号中间会有稀疏的0信号。因此，该步骤中对伴随序列信号进行滤波处理。可以将伴随序列信号经过一个FIR低通滤波器进行FIR低通滤波，FIR滤波器的设计可以按照以下冲击响应设计：
Figure BDA0003934852680000051
其中，h(n)表示伴随序列信号经过FIR低通滤波之后的冲击响应；α表示滤波器的滤波带宽，0.9<α<1，本实施例中，α优选取值为0.99；k表示滤波器的阶数，10<k<60，k的选取与典型脉冲的周期相关，本实施例中，k优选取值为50。图3中示出了α＝0.99，k＝50时，冲击响应h(n)的曲线图。
伴随序列信号经过低通滤波器的输出y(n)为其与冲击响应h(n)的卷积：
Figure BDA0003934852680000052
图4中示出了伴随序列信号经过FIR低通滤波之后输出的波形图。
S106、针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。该步骤中，通过设置一个判别门限T来进行逻辑判别。T的选取与脉冲饱和点的最长非饱和间隔相关，本实施例中，T优选取值为0.3。
输出脉冲信号采用如下公式表示：
Figure BDA0003934852680000053
其中，r(n)表示输出脉冲信号，T表示预设的判别门限，t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
图5中示出了本发明实施例所提供的脉冲噪声消除方法采用的硬件实现单元示意图。图5中，接收机的采样序列t(n)先经过判决单元1生成伴随序列信号x(n)，该伴随序列信号x(n)通过滤波器进行FIR低通滤波，滤波器是由多级延时器件、乘法器和加法器构成，通过向每一级加入冲击响应，得到输出的卷积y(n)，最后将y(n)通过判决单元2之后得到输出的脉冲信号r(n)。其中，判决单元1和判决单元2可以通过多路选择器实现。图6中示出了采用现有的置零算法(经典算法)进行脉冲噪声消除和本发明实施例提供的脉冲噪声消除方法(改进算法)进行脉冲消除后的波形对比图。现有技术中，脉冲消除是仅通过读饱和点判别为脉冲，之后根据置零法对其置零操作，但是其无法将置零区间全部置零，仍然保留了一些尖刺脉冲(非常接近的饱和点中间的非饱和点)，如图6中部经典算法对应的波形图，这些尖刺脉冲对应点在接收机处理过程中等效为接收机的噪声，使得信噪比降低，从而降低接收机的性能，而采用本发明实施例中提供的算法不仅能够把连续的饱和点消除，而且消除了饱和点附近的非饱和区间，将脉冲区间消除的更彻底，如图6下部改进算法对应的波形图。因此，相比现有技术中的消除方案，本发明实施例提供的技术方案降低了脉冲信号对接收机的影响，提高了***的性能。
本发明的实施例，还提供了一种脉冲噪声消除装置，应用于通信***接收机，所述装置包括：
伴随序列信号生成模块，用于接收序列信号在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；
FIR低通滤波模块，用于将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；
逻辑判别模块，用于针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。
上述脉冲噪声消除装置中的各个模块的具体功能和操作已经在上述实施例的脉冲噪声消除方法中进行了详细介绍，因此，这里将省略其重复描述。
综上所述，本发明实施例涉及一种脉冲噪声消除方法及装置，应用于通信***接收机，所述方法包括步骤：接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。本发明实施例的技术方案，基于现有的置零算法，提出了基于饱和伴随序列信号的低通处理方法，解决了脉冲噪声做置零处理后的置零区间存在短时非置零点的技术问题，具有算法简单，容易硬件实现，判别延迟时间短的有益技术效果，并且除了滤波器的寄存器外不需要引入额外的存储单元进行判别，还具有额外存储单元小的有益技术效果。
应当理解的是，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种脉冲噪声消除方法，其特征在于，应用于通信***接收机，包括步骤：
接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；
将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；
针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下公式生成伴随序列信号x(n)：
Figure FDA0003934852670000011
其中，K表示脉冲阈值门限；t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述FIR低通滤波按照如下冲击响应设置：
Figure FDA0003934852670000012
其中，h(n)表示伴随序列信号经过FIR低通滤波之后的冲击响应；α表示滤波器的滤波带宽，0.9<α<1；k表示滤波器的阶数，10<k<60。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：伴随序列信号经过低通滤波器的输出y(n)为其与冲击响应h(n)的卷积：
Figure FDA0003934852670000013
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号，包括：
Figure FDA0003934852670000014
其中，r(n)表示输出脉冲信号，T表示预设的判别门限，t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
6.一种脉冲噪声消除装置，其特征在于，应用于通信***接收机，所述装置包括：
伴随序列信号生成模块，用于接收序列信号，在接收序列信号时根据所述序列信号同步生成伴随序列信号；
FIR低通滤波模块，用于将所述伴随序列信号进行FIR低通滤波；
逻辑判别模块，用于针对滤波后的伴随序列信号，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述伴随序列信号生成模块，通过如下公式生成伴随序列信号x(n)：
Figure FDA0003934852670000021
其中，K表示脉冲阈值门限；t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述FIR低通滤波模块按照如下冲击响应设置：
Figure FDA0003934852670000022
其中，h(n)表示伴随序列信号经过FIR低通滤波之后的冲击响应；α表示滤波器的滤波带宽，0.9<α<1；k表示滤波器的阶数，10<k<60。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述FIR低通滤波模块还包括：伴随序列信号经过低通滤波器的输出y(n)为其与冲击响应h(n)的卷积：
Figure FDA0003934852670000023
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述逻辑判别模块，根据预设的判别逻辑进行判别后，得到输出脉冲信号，包括：
Figure FDA0003934852670000024
其中，r(n)表示输出脉冲信号，T表示预设的判别门限，t(n)表示接收机的采样序列，n为采样点。
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