多相技術(shù)在FIR成形濾波器設計中的應用

1、 多相技術(shù)在FIR成形濾波器設計中的應用劉娜徐淑曉秦水介(貴州大學理學院貴州貴陽 550025摘 要: 介紹采用多相技術(shù)設計FIR成形濾波器的方法,并以一個8階4倍插值成形濾波器的設計為例,驗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:TN713.7 文獻標識碼:A 文章編號: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)同時參與運算,因此現(xiàn)代通信中,為了有效地利用信道,在信號傳輸之前都要對信號進行可以用圖2所示分時復用結(jié)構(gòu)對電路進

2、行簡化。頻譜壓縮,使其在消除碼間串擾和達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擾并提高頻譜利用率,而在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中得到了廣泛應用。然而對于高性能要求的FIR濾波器,可能需要上百甚至更高的階數(shù),采用傳統(tǒng)的乘累加設計方法導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,提出了采用多相技術(shù)設計脈沖成形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。對高階數(shù)字濾波器的應用有著重要的意義。1 傳統(tǒng)FIR成形濾波器設計方法對于單位沖擊響應為h(n的FIR濾波器而言,其系統(tǒng)函數(shù)可表示為圖2 基于4×2抽頭多相濾波器的內(nèi)插器的

3、符號表示這樣每4個時鐘送入一個數(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個乘法器和1個加法器實現(xiàn)了插值與它的直接實現(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,并對所得到的數(shù)據(jù)進行求和而得到輸出值1個乘法器和1個加法器,可以提高電路速度。y n。這樣一個8階的FIR濾波器需要8次乘法和8次加法運算,計算量很大,3 仿真與驗證并且最長的時序路徑經(jīng)過了1個乘法器和8個加法器,不利于提高電路速根據(jù)前面討論的實現(xiàn)方法,對一個8階4倍插值的成形濾波器進行了設度。 計,仿真波形

4、圖如圖3所示。 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成形濾波器設計仿真與預期結(jié)果完全一致,并達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,對于一個8階4倍零插值的具分別對傳統(tǒng)方法實現(xiàn)的FIR和采用多相技術(shù)實現(xiàn)的FIR進行了綜合,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

5、形技術(shù)在濾波的同時需要插值的特點,采用多相技術(shù)對脈+ h(1x(n-1+ h(5×(n-5沖成形濾波器進行了設計。與傳統(tǒng)的設計方法相比,它在濾波的同時實現(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x(n為有效碼元時,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x(n-1為有效碼元時,x(n-0= x(n-2= x(n-3= x(n-4= x(n-6= x(n-7=0參考文獻: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x(n-2為有效碼元時,x(n-0= x(n-1= x(n-3= x2宗孔德,多抽樣率信號處理M.北京:清華大學出版社,1996.