无线通信系统数字变频算法设计与实现

数字下变频是射频拉远单元（RRU）中重要组成部分。该文研究了高倍抽取的数字下变频设计,重点分析了基于级联积分梳状滤波器、级联补偿滤波器、级联根升余弦滤波器的多级抽样频率算法。参考移动通信系统参数提出了一种基于Xilinx Spartan6系列FPGA XC6SL9-2CSG256数字下变频实现方案,实现了高速、高性能的数字下变频。完成了系统的软、硬件实现,并通过综合仿真与测试验证了系统的正确性。     

基于正交混频的数字下变频技术研究

数字下变频(DDC)是软件无线电的关键技术之一,可以将宽带大数据流信号变成窄带低数据流信号,以便后端DSP实时处理;讨论了基于正交混频的数字下变频实现技术.并将它与直接抽取的数字下变频进行对比,显示出其优势,详细给出了数字振荡控制器(NCO)、信号频谱搬移、抽取前的抗混叠滤波器及整数倍抽取的设计方法;通过对一中频信号进行基于正交混频的数字下变频的仿真试验,结果正确解调出了原始信号;表明这种技术简单可行,有较高的实用价值.     

数字下变频中抽取滤波器的设计及FPGA实现

针对软件无线电接收机数字下变频中高速数字信号的降采样需求,利用半带滤波器及级联积分梳状滤波器,设计了一种半带滤波器前置的多级抽取滤波器架构。通过Simulink搭建系统模型验证之后,利用Xilinx ISE 12.3在Xilinx xc5vsx95t-2ff1136 FPGA上实现了一种下采样率为64的抽取滤波器。Modelsim仿真结果表明,该抽取滤波器设计是有效的,达到了设计指标。     

基于DSPBuilder的数字下变频器的FPGA设计

数字下变频是软件无线电的核心技术之一。阐述了多级抽取结构数字下变频器的原理,介绍了系统级设计的新方法,利用系统工具DSPBuilder给出了数字下变频器的FPGA设计方法,讨论了各个抽取滤波器的性能要求。用双边带调幅信号(DSB)作为激励信号,给出了具体的仿真验证。     

软件无线电中频数字化模块的FPGA设计实现

为了便于实施软件无线电系统中基带信号的处理,需对中频信号进行数字化下变频.论文构建了基于FPGA的数字下变频系统,该系统参照GSM系统标准,并与现有通信模式兼容.在该数字下变频系统中,数控振荡器采用坐标旋转矢量计算方法来实时计算所需的正、余弦样本值,以易于实现的流水线结构取代了传统的需占用的大量ROM资源的查找表.同时,通过多相结构的等效变换将抽取滤波模块以抽取滤波器来实现,并采用积分梳状(CIC)滤波器、CIC补偿滤波器、半带(HB)滤波器和FIR滤波器四级级联的结构.用Verilog语言实现了中频数字化系统模块的设计,QuartusⅡ和MATLAB的仿真结果都验证了设计的正确性和系统处理的实时性.     

用MATLAB在FPGA芯片中实现数字下变频设计

数字下变频在接收系统的数字化和软件化过程中起到了至关重要的作用。该文研究了高倍抽取的数字下变频设计，重点分析了基于级联积分梳状滤波器和级联半带滤波器的多级抽样频率算法。采用最新的设计软件Systemgenerator软件可以方便地在MATLAB中实现算法仿真并可生成FPGA芯片的下载文件，简化了设计流程，降低了开发成本和周期。提出了一种基于计算机ISA总线的系统验证方法。用Systemgenerator设计和仿真基于FPGA芯片的的硬件设计有效地验证了算法并降低了试验成本，是一种好方法。     

GPS调零天线的数字接收机阵列

研究了GPS调零天线系统数字接收机阵列的一种高效实现方案.提出采用新型的可配置时分复用FIR滤波器组,实现了多通道数字下变频处理中的采样速率转换与滤波器系数重加载,通过对GPS调零天线系统四通道数字接收机阵列的设计实现与测试分析可以得出,此方法与多通道并行重复处理的常规数字下变频方式相比,可以节约大约60%的FPGA硬件资源,并可增强系统实现的灵活性.     

一种适用于微纳卫星通信系统的数字下变频算法

提出一种适用于微纳卫星通信系统的窄带信号数字下变频的M点平均降速算法,采用数据移位和减少数据位宽的方法,解决中频信号数字下变频中镜像抑制滤波以及抽取环节带来的资源消耗多、延迟大等问题.给出了该算法的FPGA编程实现,并与一般FIR滤波器进行性能对比测试.结果表明,M点平均降速算法有良好的镜像抑制能力,同时,算法对窄带信...     

高频数字抽取滤波器的设计

设计了采样频率为640 MHz、过采样率为64的高频数字抽取滤波器。该数字抽取滤波器由CIC(Cascaded Integrator Comb)滤波器(降16倍)、CIC补偿滤波器(降2倍)和半带滤波器(降2倍)组成。为了实现高频工作,CIC滤波器采用两级结构,第一级采用多相分解技术,使大部分结构工作在较低时钟频率下,极大地降低了CIC的功耗,第二级采用传统结构。CIC补偿滤波器使信号通带平坦,半带滤波器满足了阻带的衰减要求。为了验证数字滤波器的性能,搭建了四阶前馈—反馈结构ΣΔ调制器,作为数字抽取滤波器的输入,最终在输入信号频率为0.5 MHz时,数字抽取滤波器输出的信噪比为97.40 dB。     

一种面向Sigma Delta ADC的数字降采样滤波器的设计

近年来Sigma Delta模数转换器得益于其优异的性能,在各个领域都有广泛的应用。本文提出了一种面向Sigma Delta ADC的数字降采样滤波器,能满足多种工业、医疗测量场景应用。该应用场景下对数字滤波器提出了高精度、低功耗、线性相位的需求。本文设计的数字滤波器使用两级非递归定系数FIR滤波器对CIC滤波器进行补偿,形成平坦的通带与较窄的过渡带。同时,复用乘法器与加法器使得硬件资源消耗大大降低。所设计的数字抽取滤波器通带为0.92kHz,通带纹波为±0.02dB,阻带为1.5kHz。该设计基于TSMC 180nm CMOS工艺,工作在1.8V电源电压和128的过采样率。仿真结果显示,级联三阶一位量化的调制器后,能在1kHz带宽下实现95dB的SNDR,以及100dB的DR。     

基于数字化接收机的补偿滤波器设计

阐述了数字化接收机中需要设计的CIC滤波器,分析用于设计补偿滤波器的基于切比雪夫逼近准则的FIR数字滤波器设计方法,给出了根据Remez算法设计的补偿滤波器.仿真实验表明,该补偿滤波器在改善CIC滤波器固有的通带衰减问题上的有效性.     

图像数字水印技术中滤波器的设计和应用

为了更好地进行图像数字水印的识别,基于对数极坐标仿射(LPM),设计和应用了5种滤波器,即经典匹配滤波器、振幅滤波器、相位滤波器、双态相位滤波器和改进的滤波器。为比较各种滤波器对数字水印的识别能力,将这些滤波器对嵌入图像中的数字水印进行了两种情况的检测实验。实验结果表明,当含数字水印的图像没有几何失真,即没有旋转、缩小和放大、平移等变化时,改进的滤波器、相位滤波器和双态相位滤波器均能对图像中的数字水印进行识别,改进的滤波器在图像数字水印检测中的识别能力要强于相位滤波器和双态相位滤波器;当含数字水印的图像发生微小几何变化,即旋转10°和尺寸缩小为原图像的0 9时,则传统的4种滤波器都不能对图像中的数字水印进行识别,但改进的滤波器仍具有对图像中数字水印进行识别的能力。     

多速率软件无线电数字中频系统的研究与实现

当前,移动通信技术的迅猛发展,促使传统的基于专用硬件的通信设备所固有的功能单一、不易升级改造的缺点突显出来,导致多种通信协议在兼容和版本升级方面的问题日益严重。而软件无线电技术由于自身的灵活性和开放性,可以很好地解决这些问题。在此基础上,对多速率数字中频系统中的关键技术进行了研究和实现。系统设计为全双工模式,支持多速率收发处理,可根据实际应用的需要进行配置,从而实现多种数据速率的转换。系统主要包括混频器模块、采样率变换(插值和抽取)模块、低通滤波器模块。功能上实现了32、96、480倍的降/升采样处理和240kHz的信号下变频处理,且阻带衰减可以达到60dB,有效地对杂散信号进行了抑制。在灵活配置的系统前提下,对模块进行了优化和复用,不仅节省了硬件开销,而且提高了系统性能。     

基于随机结构的无乘法无限冲激响应数字滤波器设计方法

针对现有的无乘法无限冲激响应（ⅡR）数字滤波器设计方法存在结构固定、滤波器性能不佳的问题,提出了一种基于随机结构的无乘法ⅡR数字滤波器设计方法。该方法使用加入移位器的稳定二阶子系统直接进行无乘法滤波器的结构设计。首先,无乘法数字滤波器的结构编码被随机创建;然后,利用一种加入成功父代选择框架的差分进化算法（SPS-DE）对生成的无乘法滤波器结构进行优化。该方法实现了无乘法滤波器结构的多样化设计,而且SPS-DE算法因采用成功父代选择框架机制,具有很好的种群开发与勘探能力,在无乘法滤波器的结构优化上取得了很好的效果。与现有的无乘法ⅡR数字滤波器设计方法相比,该方法设计的无乘法ⅡR滤波器通带波纹减小了43%,阻带最大衰减下降了40.4%。实验结果表明所提方法设计的无乘法ⅡR滤波器满足结构要求并且拥有优良的性能。     

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真

依据IIR型数字滤波器设计的传统方法,利用MATLAB信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox),分别用三种不同的方法快速有效地实现了对IIR数字滤波器的设计与仿真.给出了使用MATLAB语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的FDATool工具进行界面设计的详细步骤.进一步说明了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行动态仿真.     

数字滤波在加速度计中的工程应用

简要分析了加速度计输出信号的组成,介绍了切比雪夫Ⅰ型数字低通滤波器的设计方法,并采用该方法对某型石英挠性加速度计的输出信号进行了实时滤波处理,通过对滤波前后时域信号和频谱信号的比较,得出了切比雪夫Ⅰ型数字低通滤波器能有效抑制加速度计输出信号中的高频噪声、实时性高、性能稳定的结论.     

基于MATLAB的IIR滤波器设计与仿真

介绍了利用MATLAB快速有效地设计无限长冲激响应数字滤波器的方法。给出了使用MATLAB语言进行程序设计和FDATool工具进行界面设计的详细步骤。介绍了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。     

一种SDA数字滤波器的低功耗设计

SDA（Serial Distributed Arithmetic,SDA）数字滤波器具有速度快、结构规整等优点,广泛应用于数字信号处理器芯片级电路实现中.SDA在采样数据值位跳变频率比较高时,会导致很大的移位寄存器功耗,降低了SDA的性能、功耗比.研究SDA数字滤波器的低功耗设计,主要途径是通过一种优化阶符的二进制数据表示方式来表示采样数据,以达到减小采样数据值位跳变频率的目的,从而实现减小SDA数字滤波器的功耗.实验结果表明,本文研究的低功耗设计方法可有效减小SDA数字滤波器10%的功耗.     

一种可变带宽数字下变频器设计与实现

针对数字下变频器资源消耗多、信号处理时间长、运算效率低和难以处理多种带宽信号等问题,在研究数字下变频和多相结构运算特点的基础上,提出一种多相带通滤波结构设计,并利用恒速乘法、乘法器复用和多速率输入输出控制等技术实现了这一结构。软硬件仿真表明:该结构不仅能够实现多种带宽信号的正交数字下变频,而且,具有很高的运算效率和硬件资源利用率、较短的信号处理时间。