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通信中的若干数字滤波器设计

周金元  
【摘要】:数字滤波器因其成本小、灵活、稳定、对内部噪声容忍度强等优点已经得到了广泛的运用,更是现代通信中非常重要的组成部分。而现在软件无线电技术在通信领域中成为热点,通用数字滤波器以及小数速率转换滤波器很适合软件无线电的基本思想,而线性相位是通信中数字滤波器的一个重要指标。 软件无线电的基本思想是:基于一个通用、标准的硬件平台,通过软件编程来实现无线电的各种功能,将数字信号处理和数模转换尽量靠近射频天线。数字基带中有各种不同用途的滤波器,主要包括成形滤波器、噪声消除滤波器、多速率滤波器、频谱分析滤波器等。然而不同通信标准对各种滤波器的指标要求不同,如果针对每种用途都设计一个滤波器则占用面积太大,如果用通用处理器则吞吐率和功耗难以满足系统的要求,那么就需要一个折中的方案,在满足系统吞吐率要求的基础上具有足够的灵活性,能实现以上各种用途而且用于不同通信标准的滤波器,同时面积和功耗要尽量小。本文在这样的背景下提出了以稳定性好、敏感度低的格型波数滤波器为实现结构的通用滤波器架构。本文在分析了软件无限电中各种滤波器以及格型波数字滤波器的基础上,设计了通用滤波器的架构,并进行了仿真和FPGA验证。 由于软件无线电要兼容多种通信标准,不同的通信标准下规定的数据率是不 样的,然而整个硬件平台通过模数转换器采样的数据率是统一的,所以必然存在速率转换。本文在分析了一般的速率转换滤波器和Farrow结构的基础上,提出了一种简单实用的小数速率转换中的μ-Generator的设计,并进行了仿真。 在通信系统中,特别是在相位调制的通信系统中,数字滤波器的线性相位特性非常重要,现代通信经常会用到阶数低、延迟小的复系数无线脉冲响应滤波器,但是这种滤波器很难得到线性相位。本文将前人的设计实系数无限脉冲响应滤波器线性相位的算法推广到复系数无限脉冲响应滤波器领域,并进行了matlab验证。


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