基于查表法的成型滤波实现

《基于查表法的成型滤波实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、BPSK调制自行设计一、成形滤波器的应用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。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，可以在基带进行，也可以在中频(IF)

2、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，极限情况下可以从理想低通滤波器导出。理想低通滤波器在时域上形成的波形具有频带利用率高的优点，在无码间干扰的

3、条件下，可以达到最高的频带利用率(2波特/Hz)。但是有两个致命的弱点。第一是理想低通滤波器在频域上的陡峭截止特性难以实现，第二是在时域上，波形的前导和后尾起伏比较大，衰减缓慢，码间干扰严重，以至于收端定时和实现网络的微小误差都可能导致严重的码间干扰。为了克服理想低通滤波器的缺点，R.A.Gibby和J.W.Smiht在1965年证明了若将理想低通滤波器的尖锐截止特性按一定规律滚降，同样可以实现信号的无失真传输[3][4]。这种滚降特性不仅容易实现，而且其时域响应波形的前导和收尾起伏小，衰减快，因而在接收端对系统定时和实现网络

4、精度的要求较理想低通滤波器要低。然而它的这些优点是以牺牲频带的利用率换来的。其频带利用率只有波特/Hz(称为滚降系数，)。二、成形滤波器的硬件实现在数字滤波器面世之前，脉冲整形电路是用模拟滤波器来实现的。不幸的是，模拟滤波器的响应特性受到元件值波动的影响，这种波动由公差范围、温度和老化等参数来标定，因此容易出现感应、杂散效应甚至振荡等现象，同时它的制作和调整较复杂，体积不易缩小，因而模拟成形滤波器只有在早期被使用[5]。与基带模拟成形滤波器相比，基带数字成形滤波器具有高精度、高可靠性、高灵活性的优点，同时，还具有便于大规模集成

5、、易于实现线性相位等特点。因而，在现代数字通信系统中，数字成形技术大多在数字域进行。数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。本质上它是完成从输入到输出过程的特定运算的数字计算机。对这样的计算机，可以有不同的结构形式来描述它。IIR(infiniteImpulseResponse)和FIR(finiteImpulseResponse)滤波器构成了数字滤波器的两大类。由于FIR滤波器有严格的线性相位，其单位冲击响应h(n)是有限长、稳定的，可以通过一些快速算法来实现。在许多实际应用中，通常用FIR滤波器来实现信号的滤波功能

6、。设计FIR滤波器常用的方法有窗函数法、频率抽样法、最优等波动法等。三、基于查表法的成型滤波实现1．无码间干扰传输波形的设计Nyquist第一准则指出了在带限情况下，无码间干扰数字传输的充要条件。假设数字信号传输波形为，其傅里叶变换为，码元宽度为T，当数字信号以波特的码元速率传输时，接收端无码间干扰的充要条件是[8]。在时域上(3.1)或者在频域上(3.2)这里，Re[]，Im[]分别表示取实部和虚部。.式(3.2)的物理意义是:把频率轴上切开，以为间隔，然后分别平移到(-，)区间内，它们叠加的结果，实部为常数，虚部应为零，此

7、时可实现信号无码间干扰的传输。对数字信号传输来说，并不要求在带限后时域波形保持不变，而只要求在取样判决时刻能准确地恢复出原来数字序列的幅度信息即可。因此，满足(3.1)或者(3.2)式的信号波形是多种多样的。但是，影响系统传输性能的因素是多方面的。有时，为了使其它方面能较易实现，必须要牺牲一定的误码率。2.理想的成型滤波器满足(3.1)式或(3.2)式最简单的成形滤波器是理想低通滤波器，其基带系统的传输特性可用式(3.3)表示(3.3)从式(3.3)看出，该系统愉的频谱宽度为，时域波形函数为抽样函数Sa(t)。当信号速率为波特

8、时，频谱利用率为2波特/Hz。这是无码间干扰传输时，频率利用率的极限。图3.1为理想低通函数的时域波形和频域波形图。图3.1理想低通滤波函数的时域波形图3.2理想低通滤波函数的频域波形按照式(3.3)和图3.1，系统传递函数应具有陡峭的截止频率，实际上这是无法实现的，没有任何