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基于查找表的FIR滤波器设计

0 引言在弹载毫米波精确探测系统中,由于复杂多变的战场环境中存在大量的干扰及噪声,探测器与目标的交会姿态不能完全预测,造成探测器获取的目标回波产生奇异和变形,回波特征的稳定性变差,从而影响了目标的探测与识别,因此对探测器的回波进行有效的滤波预处理是十分必要的。考虑到探测器高速工作的要求,本文研究并设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件实现的FIR滤波器,并借助查找表方法,使得设计的FIR滤波器在所占用的资源上和速度上都优于普通的FIR滤波器,从而较好地满足了探测器高速工作的需要。1 FIR滤波器的结构一般型FIR滤波器的输出为y(n)=∑Mn=1x(n)h(M-n+1)(1)式中,x(n)为输入数据;h(n)为滤波器的系数;M为滤波器的阶数;y(n)为输出。线性相位的FIR滤波器具有偶对称的性质,所以将普通的滤波器简化为y(n)=∑M/2i=1h(i)[x(M-i+1)+x(i)](2)  由式(2)可以看出,乘法器的数...  (本文共4页) 阅读全文>>

中南大学
中南大学

有限脉冲响应滤波器的设计与实现

有限脉冲响应滤波器作为普通器件在许多数字信号处理系统中广泛使用。由于滤波器的实现复杂度随着阶数的增加而增大,设计硬件效率好、处理速度高的有限脉冲响应滤波器已经变得越来越需要了。由于基于查找表的技术的高处理速度和高性价比结构,近年来被广泛使用。其中的一个技术就是基于分布式算法的内积运算。在基于分布式算法的实现中,查找表事先存储所有输入位和系数的内积。但是,基于分布式算法实现的查找表规模随着滤波器阶数增长呈指数型增长。本文将拓展提出更好的有限脉冲响应滤波器实现。首先,本文提出一种新的分布式算法,它是在原有的偏移二进制分布式算法的基础上进行改进的。在传统的基于分布式算法的实现中,查找表内的值都是用补码来表示,一方面来说是使得整个结构简单,但另一方面也加大了功耗。在基于新的分布式算法的实现中,存储在查找表中的值都是非负数,这样,在查找表中的数就不再需要补码进行表示,那样,整个设计的功耗将会降低。由于脉动结构的模块化和规则性,它具有很好的...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

解放军信息工程大学
解放军信息工程大学

数字下变频的FPGA实现

软件无线电以通用的可编程逻辑器件或数字信号处理器构建硬件平台,以软件方式实现不同应用功能,是当前移动通信领域的研究热点之一。由于受模数和数模转换器以及数字化处理芯片处理速度的限制,目前的软件无线电系统大多采用折中的中频数字化实现方案,在中频上对信号进行数字化采样,然后使用数字下变频芯片完成信号从中频采样到基带采样的转换,以利于通用DSP或者FPGA的处理。数字下变频芯片可以采用专用的DDC芯片或者可编程逻辑器件编程实现,采用专用DDC芯片完成数字下变频虽然具有抽取比大、性能稳定等优点,但价格昂贵,灵活性不强,不能充分体现软件无线电的优势。用可编程逻辑器件取代或部分取代专用ASIC芯片可提高数字下变频的灵活性[18]。在实际设计中,我以美国Intersil公司的ISL5416芯片为模板,在FPGA上实现了数字下变频的设计。在整体结构上参考了该芯片的架构[21][22],同时又融入了自己独特的滤波器设计方法,使设计的下变频器有了更好...  (本文共52页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

面向数字信号处理的自修复可重构阵列研究

数字信号处理是现代信号处理系统所采用的主要方法,在现代雷达、自动控制和仪器仪表领域有着广泛的应用,同时,一些涉及苛刻环境下的关键应用和高可靠性、高安全性领域,对高性能的数字信号处理系统提出了更高的要求,促使了容错技术与数字信号处理技术的结合。可重构阵列是数字信号处理算法的一种硬件实现方式,相比其他硬件实现,可重构阵列具有功能灵活以及能够实现分布式重构等优点,其与容错技术的结合为设计高可靠性的数字信号处理系统提供了更为灵活的方法。可重构阵列的自主容错是指在不需要外部控制器进行控制的情况下,实现故障自主修复。目前可重构阵列的自主容错方法中,重布线机制不易实现,特别是在一些大规模系统中,布线拥塞和延迟现象严重,导致容错时间开销大,容错能力不高,因此目前的自修复可重构阵列仅限于简单电路的应用。本文针对目前自修复可重构阵列存在的不足,以数字信号处理为具体应用对象,对自修复可重构阵列进行结构改进,论文的主要研究工作如下:(1)在研究典型数字...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北大学
西北大学

动态系数FIR滤波器的FPGA研究

数字滤波器是通信、数字图像、语音信号、模式识别等处理中应用最广泛的基本单元,与模拟滤波器相比数字滤波器具有精度高、稳定性好、系统函数容易改变、设计灵活性高、无阻抗匹配问题、便于大规模集成、可实现多维滤波等优点。有限冲激响应(FIR)数字滤波器可以实现任意幅度信号的滤波,并能保证严格的线性相位特性。由于其没有输出到输入的反馈,且其单位冲激响应是有限长序列,因此,FIR滤波器性能更加稳定。基于FPGA的数字滤波器是基于硬件逻辑,不存在任何基于软件处理性能的问题,并且FPGA允许应用程序进行并行操作,这极大地提高了运算速度。根据FIR数字滤波器显著的线性相位特性及其良好的稳定性,提出了一种采用FPGA器件来实现动态系数FIR滤波器的构思。对于传统的乘加运算,充分利用分布式算法,构造两个查找表,一个表用来更新滤波系数,另一个用来产生部分积。这样在一个表输出结果的同时,动态滤波系数表对输入系数进行不断更新,实现滤波系数的动态化。这一设计可...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

基于FPGA的高速并行多速率信号处理技术

多速率信号处理技术是目前数字信号处理研究中一个重要的领域,而数字滤波器是多速率信号处理领域中最重要的一种处理方法。如何设计更高效、高速的数字滤波器是本论文的主要研究内容。本文在分析了传统的多速率数字信号处理中常用的数字滤波器后,提出了基于FPGA的更高效、高速的实时处理方法。本文主要对多速率信号处理中基带脉冲成形FIR滤波器和级联积分梳状(CIC)滤波器进行了研究和传统算法的改进。首先,本文在对传统的FIR滤波器结构,尤其是高速并行FIR滤波器结构进行了介绍之后,采用了基于查找表的新方法实现了速率可控的基带信号脉冲成形FIR滤波器。该方法不需要使用任何乘法器和加法器,只需要FPGA的ROM资源即可完成成形滤波,大大地降低了FPGA的硬件资源开销。其次,本文对传统的级联积分梳状(CIC)滤波器进行了介绍和分析,并在传统CIC滤波器的算法基础上,提出了新的并行处理的内插CIC滤波器算法并进行了FPGA实时产生与验证。该并行算法可以使...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>