数字成形滤波器设计

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1、数字成形滤波器设计及FPGA实现摘要本文对数字基带信号脉冲成型滤波的应用、原理及实现进行了研究。首先介绍了数字成型滤波的应用意义并分析了模拟和数字两种硬件实现方法，接着介绍了成形滤波器设计所需要MATLAB软件，以及利用ISEsystemgenerator在FPGA上进行滤波器实现的优势。文中给出了成形滤波函数的数学模型，讨论了几种常用成形滤波函数的传输特性以及对传输系统信号误码率的影响。然后介绍了本次设计中使用到的数字成形滤波器设计的几种FIR滤波器结构。把各种设计方案进行仿真，比较仿真结果，最后

2、根据实际应用的情况并结合设计仿真中出现的问题进行分析，得出各种设计结构的优缺点以及适合应用的场合。关键词：成型滤波器，FIR，FPGA，窗函数DesignandFPGAImplementationofDigitalShapingFilterAbstractThisPaperinvestigatestheproblemsabouttheory,applicationandimplementationofdigitalbase-bandsignalshaping.Firstly,itintroduces

3、themeaningsofusingshapingfilterandanalyzesthetwowaysofimplementation:analogwayanddigitalway.Secondly,itmakesintroductionaboutwhatusedindesignandimplementation.Matlabinthispaperisusedtodesignandsimulatethefilter,andISEsystemgeneratorishelpfulforfilterso

4、fimplementedbyFPGA.Thispapergivesthemathematicalmodeloftheshaping-filterfunctionsanddiscussestheirtransmissioncharacteristics.Then,itintroducesseveralFIRfilterstructuresofdigitalshapingfilter.Finally,itmakescomparesbetweentheresultsofsimulation,andanal

5、yzesproblemsappearingdesigningandsimulationtofindadvantagesanddisadvantagesofdifferentstructuresandthefittingsituation.KeyWords：Shapingfilter;FIR;FPGA;Window目录摘要ⅰAbstractⅱ第一章绪言11.1引言11.2成形滤波器的应用11.3成形滤波器的硬件实现2第二章开发环境与工具32.1FPGA概述32.2Matlab简介及使用32.3ISE工

6、具介绍4第三章成型滤波函数及滤波器硬件结构设计53.1无码间干扰传输函数的设计53.2成型滤波器53.2.1低通滤波器53.2.2升余弦滚降滤波器73.3FIR滤波器结构83.3.1直接型结构93.3.2多相滤波结构103.3.3过采样123.4窗函数法设计FIR滤波器13第四章仿真与分析174.1仿真174.1.1直接型结构174.1.2直接型对称结构184.1.3转置式结构204.1.48倍过采样结构214.1.5多相滤波结构234.2分析与心得24第五章总结与展望27参考文献28致谢29附录3

7、0第一章绪论1.1引言在现代无线电通信中,由于基带信号的频谱范围都比较宽,随着现代数字通信技术的发展，频带拥挤的问题日益突出。为了有效利用信道,在信号传输出去之前,都要对信号进行频谱压缩,限制信号的带宽必然会增加接收机端的误码率。1.2成形滤波器的应用为了提高频谱的利用率，除采用高效率的数字调制技术、正交极化技术(水平、垂直极化公用技术)之外，还广泛使用成形滤波技术，即对发送信号的频谱进行专门加工，使其在消除码间干扰(ISI)和实行最佳检测的前提下，压缩信号频带，提高频谱的利用率。成形滤波技术，可以

8、在基带进行，也可以在中频(IF)和射频(RF)实现。由于中频和射频信号的频率较高，难以采用数字处理技术，实现的难度较大且不易实现线性最佳化。因此，成形滤波技术通常都是在基带上完成的。1928年，Nyqulst首先研究了信号传输无失真的条件。后来，人们把它继续向前发展，形成了数字传输系统普遍遵守的三大准则[1][2]，这就是Nyuqist准则。Nyuqist准则指出了数字信号在无噪声线性信道上无失真传输的条件。Nyquist第一准则，又叫做无码间干扰准则，极限情况下可以