数字通信中自适应滤波器的研究

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1、南开大学博士学位论文数字通信中自适应滤波器的研究姓名：李国峰申请学位级别：博士专业：微电子学与固体电子学指导教师：秦世才;吴岳2001.10.30摘要，／自适应滤波器是当今滤波器发展的前沿问题之一。自适应滤波器有广阔的应用前景，特别是在数字通信领域。自适应滤波器的研究工作主要包括两部分：自适应算法和硬件实现。y本文在大量文献调研的基础上，对自适应算法进行了综述、分类、总结和分析，选出了适合于FPGA硬件实现的自适应算法，即LMS自适应算法，并对该算法步长的选择、跟踪速度和稳态误差进行了分析和研究，为自适应滤波器的硬件实现打下了良好的理论基础。在MATLAB平台上，编写了自适应滤波器的点

2、M文件，建立了自适应滤波器的SIMULINK模型，并进行了模拟仿真，得出了合理的结果。同时对小波理论和小波包理论消噪进行了分析。在Maxplus2平台上，用VHDL语言进行了描述，解决了用VHDL语言描述正负数的运算问题和浮点数运算问题(这是数字滤波器中的主要数学运算)。完成了数字FIR滤波器和基于FIR的LMS自适应滤波器的硬件设计与逻辑综合，并进行了模拟仿真。在ALTERA公司的FLEXlOK系列芯片上，对上述滤波器系统进行了实现，得出了『E确的结果。在FPGA上实现的16阶FIR数字滤波器，数据处理速度可高达41．6MHz。在FPGA上实现的基于8阶FIR的UJS自适应滤波器数据

3、处理速度可达5MHz，而在DSP上实现的基于8阶FIR的LMS自适应滤波器数据处理速度只有1．42MHz。／7／、??／关键词：自适应算法；数字滤波器；FIR滤波器；LMS自适应滤波器；VHDL：FPGk：M&TLAB仿真ABSTRACT——————————_____●——'______—-—^—________●-__-__—___^_______-—__________—_—，________--●__一TheadaptivefilteriSahotspotinthefilterresearch．andhasbeenwidelyusedinvarioustechniquefield

4、s，particularlyindi91talcommunication．Theresearchactivitiesaboutadaptivefiltersinv01vetwoaspects：adaptivealgorithmandrealization．Basedonthe1iteratureinvestigation，variousadaptivealgerithmspublishedinthepastdecadesaresummarizedandreviewed．Aftercomparisonsandanalysesoftheadaptivealgorithms，thebesto

5、nebeingsuitableforFPGAhardwarerealizationofadaptivefiiters，theLMSadaptivealgorithm，isdetermined．Themainparameterssuchasstep-size，track—speed，errorsandSOonarediseussed，thatprovidedasolidfoundationforthehardwarerealizationofadaptivefilters．BasedontheMATLABplatform，thepoint—MfileiSwritten．theSI删LIN

6、KmodeliSestablishedandreasonableresultsareyielded．Thenoisecancellationbymeansofthewavelettheoryandwaveletpackettheoryisconducted．OntheMaxplus2platform，digitalfiltersaredescribedanddesignedbyusingtheVHDL．Thedifficultiesrelatedtotheplusandminusnumbersandfloating—pointnumbersoperationaresolred．Espe

7、cially，thehardwaredesignofthedigitalFIRfilterandtheLMSadaptivefilterarecompleted．UsingFLEXIOKserieschipsofALTERACompany，thesimulationiSdoneandgotcorrectresults．Thedataprocessingrateoftheorder一16FIRdigitaladaptirefilterrealiz