多相技術(shù)在FIR成形濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、 多相技術(shù)在FIR成形濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用劉娜徐淑曉秦水介(貴州大學(xué)理學(xué)院貴州貴陽 550025摘 要: 介紹采用多相技術(shù)設(shè)計(jì)FIR成形濾波器的方法,并以一個(gè)8階4倍插值成形濾波器的設(shè)計(jì)為例,驗(yàn)證該方法在減少硬件資源消耗和提高電路速度方面的有效性。關(guān)鍵詞: 多相技術(shù);插值;FIR成形濾波器中圖分類號(hào):TN713.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(20110320076-010 引言y(n= h(3x(n-3+ h(7x(n-7可以看出在插零之后再濾波的FIR不是所有系數(shù)同時(shí)參與運(yùn)算,因此現(xiàn)代通信中,為了有效地利用信道,在信號(hào)傳輸之前都要對(duì)信號(hào)進(jìn)行可以用圖2所示分時(shí)復(fù)用結(jié)構(gòu)對(duì)電路進(jìn)

2、行簡化。頻譜壓縮,使其在消除碼間串?dāng)_和達(dá)到最佳檢測的前提下提高頻譜的利用 率。FIR脈沖成形濾波器由于能有效降低這種串?dāng)_并提高頻譜利用率,而在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。然而對(duì)于高性能要求的FIR濾波器,可能需要上百甚至更高的階數(shù),采用傳統(tǒng)的乘累加設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致了很高的硬件消耗。為此,我們根據(jù)成形濾波器濾波前需要插值的特點(diǎn),提出了采用多相技術(shù)設(shè)計(jì)脈沖成形FIR的方法,與傳統(tǒng)方法相比,節(jié)省了硬件資源,提高了電路速度。對(duì)高階數(shù)字濾波器的應(yīng)用有著重要的意義。1 傳統(tǒng)FIR成形濾波器設(shè)計(jì)方法對(duì)于單位沖擊響應(yīng)為h(n的FIR濾波器而言,其系統(tǒng)函數(shù)可表示為圖2 基于42抽頭多相濾波器的內(nèi)插器的符號(hào)表示這樣

3、每4個(gè)時(shí)鐘送入一個(gè)數(shù)據(jù)給變系數(shù)的濾波器,利用切換系數(shù)的方法輪流產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流。最終只用了2個(gè)乘法器和1個(gè)加法器實(shí)現(xiàn)了插值與它的直接實(shí)現(xiàn)方法如圖1所示,其工作原理是用一系列的抽頭系數(shù)濾波的功能,節(jié)省了硬件資源。而且從輸入到輸出最長時(shí)序路徑只經(jīng)過了C n乘以輸入數(shù)據(jù)x n的延遲值,并對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行求和而得到輸出值1個(gè)乘法器和1個(gè)加法器,可以提高電路速度。y n。這樣一個(gè)8階的FIR濾波器需要8次乘法和8次加法運(yùn)算,計(jì)算量很大,3 仿真與驗(yàn)證并且最長的時(shí)序路徑經(jīng)過了1個(gè)乘法器和8個(gè)加法器,不利于提高電路速根據(jù)前面討論的實(shí)現(xiàn)方法,對(duì)一個(gè)8階4倍插值的成形濾波器進(jìn)行了設(shè)度。 計(jì),仿真波形圖如圖3所示

4、。 圖1 經(jīng)典FIR濾波器的通用表示圖3 成形濾波器的仿真圖2 多相FIR成形濾波器設(shè)計(jì)仿真與預(yù)期結(jié)果完全一致,并達(dá)到了脈沖成形的效果。利用DC綜合工根據(jù)成形濾波器濾波前需要插值的特點(diǎn),對(duì)于一個(gè)8階4倍零插值的具分別對(duì)傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)的FIR和采用多相技術(shù)實(shí)現(xiàn)的FIR進(jìn)行了綜合,結(jié)果FIR顯示采用多相技術(shù)消耗的資源較傳統(tǒng)方法節(jié)省了45.3%,時(shí)序也有了Y(n=h(0x(n+h(1x(n-1+h(2x(n-2+h(3x(n-1.5ns的改善。3+h(4x(n-4+h(5x(n-5+h(6x(n-6+h(7x(n-74 結(jié)論= h(0(n+ h(4(n-4基于頻譜成形技術(shù)在濾波的同時(shí)需要插值的特點(diǎn),采

5、用多相技術(shù)對(duì)脈+ h(1x(n-1+ h(5(n-5沖成形濾波器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比,它在濾波的同時(shí)實(shí)現(xiàn)+ h(2x(n-2+ h(6x(n-6了插值功能,省掉了額外的插值結(jié)構(gòu);并且降低了硬件資源消耗,提高了+ h(3x(n-3+ h(7x(n-7電路速度。1當(dāng)x(n為有效碼元時(shí),x(n-1= x(n-2= x(n-3= x(n-5= x(n-6= x(n-7=0y(n= h(0x(n+ h(4x(n-42當(dāng)x(n-1為有效碼元時(shí),x(n-0= x(n-2= x(n-3= x(n-4= x(n-6= x(n-7=0參考文獻(xiàn):y(n= h(1x(n-1+ h(5x(n-51鄧重一,濾波技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀J.中國儀器儀表,2004(2:1-4.3當(dāng)x(n-2為有效碼元時(shí),x(n-0= x(n-1= x(n-3= x2宗孔德,多抽樣率信號(hào)處理M.北京:清華大學(xué)出版社,1996.7.(n-4= x(n-5= x(n-7=03王方,基帶成形數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)J.無線電通信技術(shù),2000, y(n= h(2x(n-2+ h6x(n-626(5:5-7.4當(dāng)x(n-3為有效碼元時(shí),x(n-0= x(n-1= x(n-2= x4Vaidyanathan.P.Multirate digital filters,fil