低复杂度滤波器组设计及其FPGA实现

发布时间：2020-06-11 02:16

【摘要】：软件无线电(Software-defined radio,SDR)的概念最早是在军事通信领域中提出来的。现如今,软件无线电在雷达、电子战、导航等无线电工程的其他相关领域中也有着重要的应用。多速率信号处理是软件无线电实现数字化信号处理的关键,它为软件无线中采样之后的数据流进行降速处理提供了理论依据。滤波器组是多速率信号处理的核心,因此对滤波器组的研究对于软件无线电来说具有极其重要的意义。随着软件无线电和多速率信号处理技术的不断发展,滤波器组的研究的方向也开始向非均匀化和窄过渡带化转变。本文针对窄过渡带滤波器组的复杂度过高和滤波器组的非均匀化的问题,研究低复杂度窄过渡带非均匀滤波器组及其FPGA(Field programmable gata array)硬件实现,具体研究内容如下:首先,介绍滤波器组的相关基础理论,分析滤波器组和综合滤波器组的基本结构,推导基于多相结构的分析滤波器组和综合滤波器组,并且利用MATLAB进行仿真验证,然后对基于多相结构滤波器组和滤波器组的基本结构的复杂度进行对比与分析。其次,针对窄过渡带滤波器组的复杂度过高的问题,利用频率响应屏蔽(Frequencyresponse masking,FRM)技术和基于复指数调制(Complex exponential modulation,CEM)FRM技术,改进分析滤波器组结构,推导基于FRM的分析滤波器组和基于CEM FRM分析滤波器组,并且利用MATLAB验证其正确性,然后通过进行结构的复杂度对比与分析,可以看出所推导的两种分析滤波器组结构在复杂度方面的优势。针对非均匀滤波器组中信号重构的问题,利用FRM技术改进综合滤波器组,推导基于CEM FRM的动态综合滤波器组结构,利用该结构与分析滤波器组结合实现低复杂度窄过渡带非均匀滤波器组。最后,对低复杂度分析滤波器组进行工程实现。利用System Generator完成基于多相结构的分析滤波器组和推导的基于FRM的分析滤波器组的FPGA硬件设计,并且进行仿真验证,生成Verilog代码,完成设计综合和设计实现,并且对FPGA中各项资源进行对比与分析。
【图文】：

局部图,硬件实现,局部图,模块

模块 5.1 基于多相结构的分析滤波器组结构硬件实现原分析滤波器组结构主要包含以下几个模块：取模块器组模块块线框内的部分搭建分析滤波器组系统，子滤波抽取。假定输入信号经过放大和中频变频两个，并且假定输入信号经过 ADC 之后输出为 12块和抽取模块，这两个模块在输入接口 Gatewple 和 Delay 模块来完成，，DownSample 的 Sam

参数设置,子滤波器,位宽

第 5 章低复杂度分析滤波器组 FPGA 实现利用 MATLAB 设计原型低通滤波器来得到它的系的系数进行 32 位量化，系数量化之后成为 32 位二进行多相分解导入 FIR Compiler 5.0 模块中即可。6 位，需要注意的是，每个子滤波器的输入信号的所以为了保证输出信号的精度，需要对不同位宽的其中一路子滤波器的输出全精度位宽作为标准，如标准的多，那么就对这一组输出信号进行左移位处
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713;TN791

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