基于重叠加窗的无失真信号处理方法、存储介质和系统

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于重叠加窗的无失真信号处理方法、存储介质和系统。

背景技术

从时域来看，加窗实质上是对输入信号进行加权（本设计中加窗指加非矩形窗），窗函数从中心向两端逐步衰减，保证了数据段两端的平滑，从而达到减小频谱泄漏的目的。加窗的目的在于准确的估计信号频谱，但是加窗也会导致输入信号发生畸变，从而带来额外的信噪比损耗。

针对加窗导致的信噪比损耗问题，通常采用对数据进行重叠加窗这一措施来弥补加窗带来的损耗。一般情况下（矩形窗除外），重叠比例越大，加窗损耗越小，但是重叠比例增大的同时计算量也在增大。在实际工程中，在该矛盾背景下，通常根据具体的硬件水平和性能要求来调整重叠的比例因子。但是其重叠后的窗函数在通带内并非是平稳的，从而导致数据信号在加窗的过程中发生失真。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种基于重叠加窗的无失真信号处理方法，该方法在保证一定重叠比例下，可以降低了计算量，同时避免数据信号在加窗的过程中的失真问题。

本发明的目的之二，在于提供一种存储介质。

本发明的目的之三，在于提供一种基于重叠加窗的无失真信号处理系统。

为了达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案实现：

一种基于重叠加窗的无失真信号处理方法，所述无失真信号处理方法包括如下步骤：

步骤一、将待处理的数据信号功分成第一路数据信号和第二路数据信号；

步骤二、采用原始窗函数对第一路数据信号进行加窗；

步骤三、根据原始窗函数和预先设定的重叠比例因子，得到互补窗函数；

步骤四、对互补窗函数和第二路数据信号分别进行延迟处理；

步骤五、采用延迟处理后的互补窗函数对延迟处理后的第二路数据信号进行加窗；

步骤六、将加窗后的第一路数据信号和第二路数据信号相加，得到无失真信号。

进一步的，步骤三的具体过程为：

步骤31、根据预先设定的重叠比例因子和原始窗函数中的离散信号点数，将原始窗函数划分为重叠部分和非重叠部分；

步骤32、将原始窗函数中的非重叠部分进行180度翻转后作为互补窗函数的非重叠部分；

步骤33、将正整数和原始窗函数中的重叠部分的差作为互补窗函数的重叠部分。

进一步的，步骤33中，所述正整数为1。

进一步的，步骤四中的延迟为1/2延迟。

为了达到上述目的之二，本发明采用如下技术方案实现：

一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序指令；通过执行所述计算机程序指令，实现上述所述的无失真信号处理方法。

为了达到上述目的之二，本发明采用如下技术方案实现：

一种基于重叠加窗的无失真信号处理系统，所述无失真信号处理系统包括上述所述的存储介质；或者，

一种基于重叠加窗的无失真信号处理系统，所述无失真信号处理系统包括：

功分模块，用于将待处理的数据信号功分成第一路数据信号和第二路数据信号；

第一加窗模块，用于采用原始窗函数对第一路数据信号进行加窗；

互补窗函数模块，用于根据原始窗函数和预先设定的重叠比例因子，得到互补窗函数；

延迟处理模块，用于对互补窗函数和第二路数据信号分别进行延迟处理；

第二加窗模块，用于采用延迟处理后的互补窗函数对延迟处理后的第二路数据信号进行加窗；

相加模块，用于将加窗后的第一路数据信号和第二路数据信号相加，得到无失真信号。

进一步的，所述互补窗函数模块包括：

划分子模块，用于根据预先设定的重叠比例因子和原始窗函数中的离散信号点数，将原始窗函数划分为重叠部分和非重叠部分；

翻转子模块，用于将原始窗函数中的非重叠部分进行180度翻转后作为互补窗函数的非重叠部分；

作差子模块，用于将正整数和原始窗函数中的重叠部分的差作为互补窗函数的重叠部分。

进一步的，所述正整数为1。

进一步的，所述延迟为1/2延迟。

本发明的有益效果：

本发明采用原始窗函数对其中的一路数据信号（第一路数据信号）进行加窗；在原始窗函数的基础上，利用重叠比例因子，获取互补窗函数；对互补窗函数和另一路数据信号（即与第一路数据信号功率相同的第二路数据信号）分别进行延迟处理，并采用延迟处理后的互补窗函数对延迟处理后的第二路数据信号进行加窗后加窗的第一路数据信号进行相加，在保证一定重叠比例下，降低了计算量，同时避免了数据信号在加窗的过程中的失真问题；本发明解决了常规的重叠加窗带来的信号失真问题，适用于通信、导航等各种信号处理场景。

附图说明

图1为本发明的基于重叠加窗的无失真信号处理方法流程示意图；

图2为本发明的重叠加窗的无失真原理示意图；

图3为常规的1/2汉宁窗函数叠加示意图；

图4为改进后的1/2汉宁窗函数叠加示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。

本实施例的设计原理：为了得到无失真窗函数，即使得叠加后的无失真窗函数的重叠部分为常数，为了使信号经过滤波器后的增益不变，则令该常数为1，据此可以得到由原始已知的窗函数设计出用于重叠的互补窗函数，将互补窗函数进行1/2延迟出理后与原始窗函数相加，得到无失真窗函数，参考图2，其表达式如下：

其中，

基于上述设计原理，本实施例给出了一种基于重叠加窗的无失真信号处理方法，参考图1，该无失真信号处理方法包括如下步骤：

S1、将待处理的数据信号功分成第一路数据信号和第二路数据信号。

将待处理的数据信号分成两路功率相同的数据信号。

S2、采用原始窗函数对第一路数据信号进行加窗。

如信号处理中常用的汉宁窗函数，其时域幅值函数

其中，

S3、根据原始窗函数和预先设定的重叠比例因子，得到互补窗函数。

为了得到无失真窗函数，即使得叠加后的无失真窗函数的重叠部分为常数，为了使信号经过滤波器后的增益不变，则令该常数为1，据此可以得到由原始已知的窗函数设计出用于重叠的互补窗函数

其中，

本实施例的互补窗函数具体设计过程为：

步骤31、根据预先设定的重叠比例因子

步骤32、将原始窗函数中的非重叠部分进行180度翻转后作为互补窗函数的非重叠部分；

步骤33、将正整数和原始窗函数中的重叠部分的差作为互补窗函数的重叠部分。

本实施例中的正整数为1，以保证信号经过滤波器后的增益不变。

S4、对互补窗函数和第二路数据信号分别进行延迟处理。

本实施例的延迟为1/2延迟。

S5、采用延迟处理后的互补窗函数对延迟处理后的第二路数据信号进行加窗。

S6、将加窗后的第一路数据信号和第二路数据信号相加，得到无失真信号。

直接采用常规的1/2汉宁窗函数叠加和本实施例的改进后的1/2汉宁窗函数叠加的效果分别参考图3和图4。

本实施例采用原始窗函数对其中的一路数据信号（第一路数据信号）进行加窗；在原始窗函数的基础上，利用重叠比例因子，获取互补窗函数；对互补窗函数和另一路数据信号（即与第一路数据信号功率相同的第二路数据信号）分别进行延迟处理，并采用延迟处理后的互补窗函数对延迟处理后的第二路数据信号进行加窗后加窗的第一路数据信号进行相加，在保证一定的重叠比例下，降低了计算量，同时避免了数据信号在加窗的过程中的失真问题；本实施例解决了常规的重叠加窗带来的信号失真问题，适用于通信、导航等各种信号处理场景。

另一实施例给出了一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序指令；通过执行所述计算机程序指令，实现上述实施例给出的无失真信号处理方法。

又一实施例给出了一种基于重叠加窗的无失真信号处理系统，该无失真信号处理系统包括上述实施例给出的存储介质。

再一实施例给出了一种基于重叠加窗的无失真信号处理系统，该无失真信号处理系统包括：

功分模块，用于将待处理的数据信号功分成第一路数据信号和第二路数据信号；

第一加窗模块，用于采用原始窗函数对第一路数据信号进行加窗；

互补窗函数模块，用于根据原始窗函数和预先设定的重叠比例因子，得到互补窗函数，包括划分子模块、翻转子模块、作差子模块。其中，划分子模块，用于根据预先设定的重叠比例因子和原始窗函数中的离散信号点数，将原始窗函数划分为重叠部分和非重叠部分。翻转子模块，用于将原始窗函数中的非重叠部分进行180度翻转后作为互补窗函数的非重叠部分。作差子模块，用于将正整数（正整数优选为1）和原始窗函数中的重叠部分的差作为互补窗函数的重叠部分。

延迟处理模块，用于对互补窗函数和第二路数据信号分别进行延迟处理（优选为1/2延迟）。

第二加窗模块，用于采用延迟处理后的互补窗函数对延迟处理后的第二路数据信号进行加窗；

相加模块，用于将加窗后的第一路数据信号和第二路数据信号相加，得到无失真信号。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。