自適應(yīng)濾波下中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)研究

摘要：文章利用無(wú)線(xiàn)電接收器采集中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)，剔除干擾因素后進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)分流，采用自適應(yīng)濾波方法計(jì)算廣播信號(hào)的濾波器參數(shù)，確定廣播信號(hào)特征并計(jì)算特征權(quán)重值，結(jié)合廣播信號(hào)流數(shù)量的計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方法的信噪比較高，信號(hào)增強(qiáng)效果較好。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)濾波；無(wú)線(xiàn)電廣播；廣播信號(hào)；信號(hào)增強(qiáng)；信號(hào)特征；特征權(quán)重

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

中波無(wú)線(xiàn)電廣播以其傳輸距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、接收設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。然而，隨著城市化進(jìn)程的加快、電磁環(huán)境的日益復(fù)雜以及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)在傳輸過(guò)程中面臨著諸多挑戰(zhàn)。當(dāng)前，針對(duì)該問(wèn)題的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，例如：李銀萍［1］提出了基于小波變換的信號(hào)增強(qiáng)方法。但該方法只考慮了信號(hào)自身的特性，未考慮外界環(huán)境的干擾因素，導(dǎo)致增強(qiáng)后的信號(hào)與實(shí)際信號(hào)存在較大誤差，增強(qiáng)效果比較差。張潔［2］提出了基于移動(dòng)邊緣計(jì)算（Mobile Edge Computing，MEC）的信號(hào)增強(qiáng)方法。但該方法僅考慮了MEC平臺(tái)的高計(jì)算能力，忽略了其自身的存儲(chǔ)性能，導(dǎo)致其在大規(guī)模的信號(hào)增強(qiáng)處理任務(wù)中的效率不佳。在以往研究的基礎(chǔ)上，文章設(shè)計(jì)了基于自適應(yīng)濾波的中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)方法，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供有益的參考。

1 中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)方法設(shè)計(jì)

1.1 中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)分流處理

為實(shí)現(xiàn)對(duì)中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)的增強(qiáng)，須要先獲取大量的中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)。文章設(shè)計(jì)方法采用中波無(wú)線(xiàn)電接收器獲取廣播信號(hào)，為保證后續(xù)無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)分流處理的效果，須要剔除廣播信號(hào)中的干擾因素。在上述基礎(chǔ)上，文章設(shè)計(jì)方法對(duì)廣播信號(hào)進(jìn)行分流處理，為后續(xù)提取廣播信號(hào)的有效特征奠定基礎(chǔ)。廣播信號(hào)分流過(guò)程如式（1）所示。

fi（x）=∑kj=0∑ki=1C×ξ×（Aj-Bi）2

C=∑uax（t）

ξ=x2+y2+z2（1）

在上述公式中，fi（x）表示廣播信號(hào)的分流結(jié)果，Aj表示分流中心，Bi表示廣播信號(hào)數(shù)據(jù)集，C表示分流因子，u表示廣播信號(hào)流的大小，a表示廣播信號(hào)尋址參數(shù)，ξ表示廣播信號(hào)的調(diào)度參數(shù)，x、y、z分別表示不同調(diào)度因子下的廣播信號(hào)分流的交換因子。通過(guò)上述公式，完成對(duì)廣播信號(hào)的分流處理，將上述分流結(jié)果作為基礎(chǔ)，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播信號(hào)特征的提取奠定基礎(chǔ)。

1.2 基于自適應(yīng)濾波的廣播信號(hào)增強(qiáng)

在自適應(yīng)濾波［3］的作用下，文章設(shè)計(jì)方法對(duì)廣播信號(hào)的濾波器參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其具體計(jì)算過(guò)程如式（2）所示。

W（n）=W（n-1）+2×μ×e（n）×X（n）（2）

在上述公式中，W（n）表示自適應(yīng)濾波參數(shù)，W（n-1）表示上一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波參數(shù)，μ表示誤差系數(shù)，e（n）表示當(dāng)前時(shí)刻的誤差信號(hào)，X（n）表示輸入信號(hào)的向量。將上述計(jì)算結(jié)果作為基礎(chǔ)，文章設(shè)計(jì)方法對(duì)計(jì)算出的濾波參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，由此提取出對(duì)應(yīng)的廣播信號(hào)特征。提取廣播信號(hào)特征的具體過(guò)程如式（3）所示。

γ1=1q∑［x（t）-x］2

γ2=1q∑x（t）w（h-t）

γ3=1q∑［x（m）-xt］2（3）

在上述公式中，γ1表示廣播信號(hào)幅度特征，q表示廣播信號(hào)特征數(shù)量，γ2表示廣播信號(hào)頻率特征，w（h-t）表示頻率窗函數(shù)，γ3表示廣播信號(hào)時(shí)域特征，x（m）表示廣播信號(hào)的時(shí)域峰值，xt表示廣播信號(hào)的時(shí)域均值。通過(guò)上述公式，文章設(shè)計(jì)方法能夠提取出多個(gè)廣播信號(hào)特征。將上述提取的廣播信號(hào)特征作為基礎(chǔ)，計(jì)算對(duì)應(yīng)特征的權(quán)重值。其具體計(jì)算過(guò)程如式（4）所示。

ωj=∑bj=1ω（γj）b×k（γj）（4）

在上述公式中，ωj表示計(jì)算出的不同特征對(duì)應(yīng)的權(quán)重值，ω（γj）表示不同特征對(duì)應(yīng)的比率函數(shù)，b表示提取的廣播信號(hào)特征量，k（γj）表示特征處理參數(shù)。通過(guò)上述公式，完成對(duì)廣播信號(hào)特征權(quán)重值的計(jì)算，文章根據(jù)權(quán)重值的大小設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)增強(qiáng)算法，由此提高廣播信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。

將上述的設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，文章利用設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)算法，對(duì)無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)。在進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)的過(guò)程中，須要先計(jì)算廣播信號(hào)傳輸?shù)?廣播信號(hào)流數(shù)量M，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播信號(hào)的增強(qiáng)。具體增強(qiáng)過(guò)程如式（5）所示。

Q=2∑ni=1Di2×M

=∑nj=1γj×ωj（5）

在上述公式中，Q表示廣播信號(hào)增強(qiáng)的結(jié)果，表示廣播信號(hào)增強(qiáng)參數(shù)，D表示廣播信號(hào)的增強(qiáng)范圍，i表示信號(hào)均衡參數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

文章設(shè)計(jì)的基于自適應(yīng)濾波的中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)方法為方法1，李銀萍［1］方法作為方法2，張潔［2］方法作為方法3，對(duì)這幾種方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行驗(yàn)證。3種方法信號(hào)增強(qiáng)后誤碼率結(jié)果如圖1所示。

如圖1所示，在不同的無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)集中，筆者利用方法1增強(qiáng)后，廣播信號(hào)的誤碼率較低，說(shuō)明方法1的增強(qiáng)效果較好；方法2的誤碼率略高于方法1，增強(qiáng)效果一般；方法3的誤碼率較高，增強(qiáng)效果較差。因此，證明本文設(shè)計(jì)的方法在實(shí)際應(yīng)用中的增強(qiáng)效果較好。

3種方法信號(hào)增強(qiáng)后信噪比結(jié)果如表1所示。

在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，方法1的噪聲去除效果較好，整體波動(dòng)較小，信噪比數(shù)值較高，說(shuō)明該方法能夠很好地去除廣播信號(hào)中的噪聲，增強(qiáng)廣播信號(hào)。方法2 和方法3的增強(qiáng)后的信號(hào)信噪比數(shù)值較低，增強(qiáng)效果不佳。因此，文章設(shè)計(jì)的方法在實(shí)際應(yīng)用中增強(qiáng)效果較好。

3 結(jié)語(yǔ)

為了進(jìn)一步提高廣播信號(hào)的質(zhì)量，降低其自身的誤碼率，文章提出了一種基于自適應(yīng)濾波的中波無(wú)線(xiàn)電廣播信號(hào)增強(qiáng)方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。文章設(shè)計(jì)的方法為廣播信號(hào)的接收和處理提供了一種新的手段和方法，對(duì)改善廣播信號(hào)的接收具有重要意義。同時(shí)，文章設(shè)計(jì)的方法能夠有效提高信號(hào)質(zhì)量，對(duì)于復(fù)雜的動(dòng)態(tài)信號(hào)也有良好的處理效果。在未來(lái)，將會(huì)不斷引進(jìn)新技術(shù)，促進(jìn)文章方法的快速發(fā)展，使其應(yīng)用前景更為廣闊。

參考文獻(xiàn)

［1］李銀萍.基于小波變換的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信信號(hào)增強(qiáng)方法［J］.通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2023（10）：81-87.

［2］張潔.基于MEC的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)增強(qiáng)方法［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2023（17）：169-172，177.

［3］荊博原，張國(guó)軍，柳燕.MEMS水聽(tīng)器信號(hào)FPGA自適應(yīng)濾波處理［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2023（2）：34-39.

（編輯 王永超）

Research on enhancement of medium wave radio broadcasting signal under adaptive filtering

WANG Yugang

（Inner Mongolia Autonomous Region Radio and Television Transmission and Transmission Center Ordos 835， Ordos 017000， China）

Abstract： The paper uses a radio receiver to collect medium wave radio broadcast signals， removing interference factors and performing radio broadcast signal splitting， using adaptive filtering methods to calculate the filter parameters of the broadcast signal， determining the characteristics of the broadcast signal and calculating feature weight values， and combining the calculation results of the number of broadcast signal streams to achieve medium wave radio broadcast signal enhancement. The experimental results show that the design method has a high signal-to-noise ratio and good signal enhancement effect.

Key words： adaptive filtering; radio broadcasting; broadcasting signal; signal enhancement; signal characteristics; feature weight