【硕士论文】软件无线电中FIR滤波器的Matlab设计及FPGA实现.pdf

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1、摘要软件无线电作为一种新的无线通信概念和体制，近年来随着3G标准的提出，日益受到国内外相关通信厂商的重视。尤其是基于软件无线电和智能天线技术的TD—scDMA作为通信史上第一个“中国标准”，有望扭转多年来我国移动通信制造业的被动局面，是实现信息产业腾飞的一个绝好机会。软件无线电使得通信体制具有很好的通用性、灵活性和可配置性，并使系统互联和升级变得容易。本文以软件无线电中的FIR滤波器为线索，贯穿了信号重构、多抽样率信号处理、积分梳状滤波器等理论分析，重点阐释了Fm滤波器的设计方法及滤波器的FPGA实现等技术问题。本文首先针对软

2、件无线电中的多抽样率信号处理理论进行了讨论和分析。讨论了软件无线电中如何实现整数倍抽取、整数倍内插、分数倍抽样率变换，并分析了网络结构的等效变换、多相滤波及积分梳状滤波器的设计理论。紧接着重点阐述了软件无线电中FIR滤波器的设计理论，包括窗函数法、频率抽样法及等纹波法。分析了各种设计方法所能达到的性能指标及优缺点，并结合工程实例给出了相关的Matlab程序。并对FIR滤波器结构的选择及系数字长的确定等问题进行了分析。此外，也介绍了在Matlab进行辅助设计时一些常用函数和命令的用法。本文选用FPGA来实现中频软件无线电，FPG

3、A与参数化Aslc、DsP比较有很多优势，它不但在功耗、体积、成本方面优于参数化ASIC、DSP，而且处理效率高、现场可编程性能良好。不同于DSP的单流处理方式，FPGA是多流并行处理，这种处理方式使FPGA能完成DsP难以实现的许多功能。在简单介绍了FPGA的一般原理，以及FPGA设计中的关键技术和在信号处理中的设计原则以后，重点介绍了F【R滤波器的FPGA实现方法。提出了分布式算法、加法器网络法以及分段FIFO等实现方法。最后，提出了一种OuartusII与MATLAB联合仿真的方法。此方法能够直观的检验滤波器的滤波效果，

4、提高设计效率。并结合工程实例详尽的介绍了FIR滤波器的设计开发流程。关键词：软件无线电nR滤波器MatlabFPGAAbstI．act舢ongwiththeputfo唧ardofthe3Gstandard，thesoftwareradio(SwR)asanewconoeptofwirelesscorrespondenceandsystemintherecentyears，hasbeenincreasin91yValuedbythefactory’sathomeandabroad．Especially，theTD—SCDMAas

5、thefirst”Chinesestandard”incommunicationhistoryjhopedtochangethepassivesituationofthecorrespondencemanufacturingindustryofourcOuntryinthelastyearsItisanidealopponlllljtytorealizethedevelopjngofinfonnationindustry_ItisuniVersal，nexibleaIldreconfigurable，anditwillmake

6、easytheinterconnectionamongdifferentsystemsandhelptoeasilyupgradethesystem．T11ispapertakestheHRfiIterintheSWRascIues，aIlddiscllssedthetheoryofreconstructionofthesignal，multiratesignalproccssing，combfntersandCICfilters．Then，wemainlystudiedtechniqueproblemssuchasthede

7、signmethodoftheFIRfilterandtheFPGArealizationofdlefilteretc．Firstly，wediscussedthetheoryofmllltiratesignalprocessing．Includehaotocarryoutintegraldecimation，integralinfefpolation，fractionalsamplingratealterationandalsostudiedthetlleofyofpoJyphases打ucfure，equjvalenttr

8、ansfo册ationofnetworkstrIlctIlre．CICfiltefs．Tlllen，asthepointofthefullp印ef，wediscussedthedesigntheoriesoftheFIRfjlterintlleSWR，indudjngthew