[發(fā)明專利]基于FPGA的多路抽取復(fù)用濾波器的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410559335.7
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN105515548B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慧欣;魏學(xué)淵;牛吉韜
• 申請（專利權(quán)）人: 普天信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發(fā)明提供了一種基于FPGA的多路抽取復(fù)用濾波器的方法，該方法包括：根據(jù)數(shù)據(jù)采樣率和抽取濾波器的抽取倍數(shù)，獲得各相濾波器的時延；根據(jù)抽取濾波器系數(shù)的對稱性，對所述抽取濾波器的公式進行變換；根據(jù)變換后的抽取濾波器公式及各相濾波器的時延，得到優(yōu)化后的多路抽取濾波器。本發(fā)明還提供了一種基于FPGA的多路抽取復(fù)用濾波器的裝置，該裝置包括時延獲取模塊、變換模塊及優(yōu)化模塊。本發(fā)明通過抽取濾波器各相系數(shù)的對稱性對抽取濾波器的公式進行修改，從而使得修改后的抽取濾波器采用預(yù)加的方法，節(jié)省了乘法器資源，且該濾波器包括時延單元，則不需要儲存，減少了儲存單元的使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于FPGA的多路抽取復(fù)用濾波器的方法及裝置。

背景技術(shù)

數(shù)字下變頻技術(shù)(Digital Down Converter-DDC)是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分，也是計算量最大的部分之一，由積分梳狀濾波器(Cascade Integrator Comb，簡稱CIC)、有限脈沖響應(yīng)(Finite Impulse Responce，簡稱FIR)等數(shù)字濾波器組成。抽取濾波器是數(shù)字濾波器中廣泛使用的一種有效線性濾波器。由于抽取濾波器的輸入和輸出數(shù)據(jù)速率具有線性的倍數(shù)關(guān)系，這樣抽取濾波器就具有了多數(shù)率信號處理的特性，是實現(xiàn)數(shù)字通信系統(tǒng)中接收機數(shù)字下變頻的重要技術(shù)。

在數(shù)字抽取時，為了防止數(shù)據(jù)混疊，需要在抽取前加入抽取濾波器。抽取濾波器是基于FIR濾波器實現(xiàn)的，濾波器的輸入為X(n)，濾波器的輸出為Y(n)，濾波器階數(shù)為2M，則抽取濾波器的計算公式為：

如圖1所示，為當(dāng)前多路FIR濾波器的框圖。其中，濾波器的多路輸入輸出是交織的，即輸入為X0(n),X1(n)……，X0(n+1),X1(n+1)……；輸出也是一致的。L為同時計算的路數(shù)，若同時計算8路(需要計算時鐘為采樣時鐘的8倍)，輸入為X0(n),X1(n)，……，X7(n)，X0(n+1),X1(n+1)，……，X7(n+1)，……；框圖中的L＝8。但多路FIR濾波器并沒有考慮抽取的特點，抽取濾波器不是所有點都要進行濾波器計算，只要進行需要抽取點的計算即可。這種直接多路FIR濾波器的結(jié)構(gòu)有冗余的計算。

多相濾波器為濾波器常用的一種方式，多相濾波過程是，按照相位均勻劃分把數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)分解成若干個具有不同相位的組，形成多個分支，在每個分支上實現(xiàn)濾波。設(shè)抽取濾波器階數(shù)為2M(濾波器系數(shù)對稱)，抽取的倍數(shù)為N(N≥2，M為N的整數(shù)倍)。對于抽取濾波器，濾波后抽取，只計算需要抽取的數(shù)據(jù)，即每N個數(shù)字計算一次，采用多相濾波器的設(shè)計方法，濾波器公式修改為：

將每一相展開為：

…

Y(n)＝Y(jié)₀(n)+Y₁(n)+…+Y_N-1(n)

其中：

coef₀(i)＝{coef(N-1),coef(2N-1),…,coef(2M-1)}

coef₁(i)＝{coef(N-2),coef(2N-2),…,coef(2M-2)}

…

coef_N-1(i)＝{coef(0),coef(0+N),…,coef(2M-N)}

由于濾波器的系數(shù)是對稱的，即

coef(0)＝coef(2M-1)