一种面积优化的内插滤波器的设计及实现
基于时分处理的FIR内插滤波器的设计与实现
现以第三代移动通信 WCDMA 系统下行信道 的 64 阶根升余弦基带成形滤波器为例 ,给出具体的 设计过程 。输入滤波器的数据是下行多个物理信道 数字合并的结果 ,速率是 3. 84M Hz 。 根据前面提出的设计原理和硬件实现方法 ,这 里讨论内插滤波器的四种设计方案 。为了便于比 较 ,假设输入信号是 6bit 带符号数 ,系数是 10bit 带 符号数 。内插因子为 4 ,那么滤波器的系统时钟和 输出速率均为 4 倍码片时钟 (4 ×3. 84M Hz) 。 首先是常规的设计方法 ,等价于普通 64 阶 F IR 滤波器的设计结构 ,由于系数是偶对称的 ,所以乘法 器的个数可以减少为 32 个 。 第二种采用内插原理 ,利用公式 (2) 以及相关说 明 ,将滤波器等效为一个 16 阶的时变系数滤波器 , 硬件上采用乘法器结构 。
图 3 查表法滤波器实现框图
之间的关系 。可以看出 ,采用流水线方式的乘法器 , 思想在商用滤波器芯片里得到了广泛的运用[5] 。在
对于系统性能的提高是很大的 ,从没有流水线到采 这些专用芯片中 ,设有专门的高速乘法电路 ,系数可
用一 级 流 水 线 , 滤 波 器 支 持 的 最 高 速 率 提 高 了 以通过地址数据端口配置 ,使其能应用于很广泛的
为 8 ×6 。对于常规的 FP GA 芯片 ,单个 8 ×6 乘法 器大约占用 81 个逻辑单元 (L E ,logic element) 。乘 法器的位数越宽 ,占用逻辑资源越多 ,乘法的计算时 延也越长 ,大大限制了滤波器能够支持的输入数据
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《无线通信技术》2002 年第 1 期
速率 。虽然可以通过多步流水线的方式来处理乘法 运算 ,但随着流水线级数的增加 ,又导致处理延时增
滤波器的设计流程与步骤
滤波器的设计流程与步骤滤波器是一种电子器件或电路，用于改变信号的频率特性。
在电子领域，滤波器被广泛应用于信号处理、通信系统、音频设备等方面。
设计一个滤波器需要遵循一定的流程与步骤，本文将介绍滤波器设计的一般流程，并详细探讨每个步骤的具体内容。
第一步：需求分析在滤波器设计之前，首先需要明确设计滤波器的需求。
这包括确定滤波器的类型（如低通、高通、带通、带阻等），频率范围、阻带衰减要求、插入损耗限制等。
需求分析阶段的目标是明确设计滤波器所需的功能和性能规格。
第二步：选择滤波器结构根据需求分析的结果，根据不同的滤波器类型和频率范围，选择适合的滤波器结构。
常见的滤波器结构包括RC滤波器、LC滤波器、激励响应滤波器、数字滤波器等。
选择滤波器结构时需要综合考虑设计的难度、性能指标和实际应用需求。
第三步：确定滤波器规格在选择滤波器结构后，需要进一步确定滤波器的规格。
这包括确定滤波器的阶数、各个截止频率的具体数值、通带和阻带的设定等。
可以利用相关的数学模型、理论计算或者实验手段来确定滤波器规格。
第四步：设计滤波器设计滤波器是滤波器设计流程的核心步骤。
根据滤波器的结构和规格，运用电路理论、数学模型等手段进行滤波器的具体设计。
这包括计算和选择滤波器元件的数值、确定元件的合适布局和连接方式，以及优化设计，以满足设计要求。
第五步：仿真与分析在设计完成后，进行滤波器的仿真和分析是十分重要的。
这可以通过使用模拟电路仿真软件、信号处理工具等进行。
通过仿真结果，可以评估滤波器的性能是否满足设计要求，并进行必要的调整和优化。
第六步：原型制作与测试设计完成后，需要制作滤波器的实际原型，并进行测试和验证。
这可以通过PCB设计和制作、元器件的选取和组装等方式完成。
通过实际测试，可以验证滤波器的性能指标，并进行必要的调整和改进。
第七步：性能验证与优化通过对原型滤波器的测试结果进行分析和评估，可以判断滤波器是否满足设计要求。
若不满足，则需要针对具体问题进行调整和优化。
抽取与内插滤波器资料
滤波器的仿真工具
MATLAB
提供丰富的滤波器设计工具箱，支持多种滤波器类型 和设计方法。
Python
使用SciPy、NumPy等库进行滤波器设计和仿真，具 有强大的数据处理能力。
SPICE
电路仿真软件，可用于模拟电路中的滤波器设计和仿 真。
仿真结果分析
幅频响应分析
观察滤波器的通带、阻带特性以及过渡带的陡峭程度。
抽取与内插滤波器资 料
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REPORTING
• 引言 • 抽取滤波器 • 内插滤波器 • 抽取与内插滤波器的比较 • 滤波器的实现与仿真 • 总结与展望
目录
PART 01
引言
REPORTING
WENKU DESIGN
目的和背景
数字信号处理的发展
随着数字技术的飞速发展，数字信号处理已成为现代信号处理的主要手段。抽取与内插滤波器作为数字信号处理 的重要组成部分，对于提高信号处理效率和质量具有重要意义。
PART 05
滤波器的实现与仿真
REPORTING
WENKU DESIGN
滤波器的实现方法
IIR滤波器实现
采用递归型结构，利用模拟滤波器设计方法进行设计，如巴特沃 斯、切比雪夫等。
FIR滤波器实现
采用非递归型结构，通过窗函数法、频率采样法等进行设计。
自适应滤波器实现
根据输入信号的特性自适应地调整滤波器参数，如LMS算法、 RLS算法等。
图像处理
在图像处理中，抽取滤波器可用于 图像缩放和图像压缩等领域，实现 图像数据的降维和压缩。
PART 03
内插滤波器
REPORTING
WENKU DESIGN
内插滤波器的原理
采样定理
分数倍内插成形滤波器设计及实现
分数倍内插成形滤波器设计及实现彭卫;吴兵;李武建【摘要】提出了一种分数倍内插成形滤波器的实现方法并在FPGA中实现.该分数倍内插成形滤波器实现了输入速率与内插成形滤波后速率之间分数倍转换,能够适应输入速率实时调整,突破了传统整数倍内插成形滤波器对输入速率的限制.实现了输入速率为1 KS/s~50 MS/s,步进为1 S/s,输出为100~2 000 MS/s,内插倍数4,分数时延精度为Tclk 65 536的滤波器.该分数倍内插成形滤波器硬件资源开销小、接口简洁、灵活性和适用性强,还可根据需要扩展变速率范围.%An implementation method of fractional interpolation shaping filter is proposed and realized on FPGA. The filter can realize the fractional conversion between the input rate and the rate after interpolation shaping filtering,adjust itself with the changes of input rate in real-time,and break through the limitation on the input rate of the traditional integer interpolation shaping filter. The filter were realized,in which the input rateis 1 KS/s~50 MS/s,stepping is 1 S/s,output rate is 100~2 000 MS/s, interpolation multiple is larger than 4,and fractional delay precision is Tclk 65 536 . The filter has the advantages of few FPGA resource occupation,simple interface,high flexibility and applicability,and can extend its variable rate range as necessary.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)001【总页数】3页(P62-64)【关键词】分数倍内插;成形滤波器;内插滤波器;FPGA;无线通信【作者】彭卫;吴兵;李武建【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230031;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230031;中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥 230031【正文语种】中文【中图分类】TN911-34无线通信系统中，为了有效利用频谱、消除码间干扰和防止频带泄露，在发送信号前必须先对基带已调制的信号进行内插成形滤波。
一种高性能内插滤波器的设计
一种高性能内插滤波器的设计吴明钦【摘要】The performances of traditional interpolation filters cannot meet the requirements with the devel-opment of high order modulation and demodulation technology in all digital receivers.Thus,a method for designing a high performance interpolation filter is proposed by researching the frequency responses of poly-nomial functions.This design is based on approximation in the frequency domain response.It is more flexi-ble especially by using linear weighting Minimum Mean Square Error(MMSE) algorithm and optimization iterating under linear constraints by using Matlab own function.Simulation results show that the perform-ances of interpolation filters designed by this approach are better than those of filters designed by traditional methods.It is particularly well suitable for the high order Quadrature Amplitude Modulation(QAM) signal.%在全数字接收机系统中,随着高阶调制解调技术的应用,传统内插滤波器的性能已不能满足要求.为此,通过研究一种多项式函数的频率响应,提出了一种高性能内插滤波器的设计方法.该方法在频域逼近的基础上,以线性加权的最小均方误差(MMSE)为优化准则,利用Matlab系统函数进行线性约束条件下的最优化迭代,设计非常灵活.仿真结果表明,该方法设计的内插滤波器性能明显优于常用的内插滤波器,尤其适合于高阶正交幅度调制(QAM)信号.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2018(058)003【总页数】6页(P350-355)【关键词】全数字接收机;高阶正交幅度调制信号;内插滤波器;多项式插值;频域逼近【作者】吴明钦【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN9191 引言目前，在许多数字信号处理技术的应用中，内插滤波器的使用至关重要。
一种低复杂度最小均方误差内插滤波器的优化设计
一种低复杂度最小均方误差内插滤波器的优化设计
王沁;李涵;陆成勇
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2008(20)7
【摘要】提出一种低复杂度内插滤波器的设计方法。
该方法基于Farrow结构,以内插滤波器输出信号的均方误差最小(MMSE)为设计准则,从而保证最优性能。
同时令内插滤波器系数对称化,以降低实现复杂度。
仿真结果表明,在同等性能的基础上,优化的二阶内插滤波器和传统内插滤波器相比,复杂度降低了25%;在同等复杂度的基础上,优化的二阶内插滤波器和传统滤波器相比,输出均方误差性能有明显提高。
【总页数】5页(P1830-1833)
【作者】王沁;李涵;陆成勇
【作者单位】北京科技大学信息工程学院;Data Device Corporation
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.32
【相关文献】
1.FMT系统中基于最小均方误差法的滤波器组优化设计
2.基于均方误差最小的图像错误隐藏内插算法
3.基于可靠性的低复杂度最小均方误差软干扰抵消 MIMO Turbo接收机
4.基于变步长最小均方误差自适应滤波器的变压器机器鱼避障时延仿真
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中 图分 类号 ：Ｐ ９ ：Ｎ １ ． Ｔ ３ １Ｔ ７ ３７ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １ ４ ５ （０ １ ０ ０ ７ ０ １０ — ５ １ ２ １ ）７— ８ ｅ ｔ ｔｏ ｆａ ｅ — ｆ ｃｅ ｔｉ ｔ ｒ ｏ ａ ｉ ｎ ｆｌｅ ｓｇ ｎ ｍ ｌ ｍ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ａ ｅ ｉ ｉ ｎ ｎ ｅ ｐ ｌ ｔ ｔ ｒ ｏ ｉ
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带滤波器加采样保持 电路 的系统结构以降低硬件复杂度 。同时为了减少硬件开销 ， 对半带滤波器 的结构进 行了改进 。实现时采用
了正则符号编码 （ Ｓ ） Ｃ Ｄ 以进一步减 少芯 片面 积。通过 Ｍａ ａ 真得 到了其滤波器系数 ， Ｆ Ｇ ｔｂ仿 ｌ 经 Ｐ Ａ平台验证 了其功能 。滤 波器采用 Ｔ ＭＣ０ １ ｍ Ｃ Ｓ工艺实现 ， 心芯片面积为 ０ ３ ｉ Ｓ ．８ ＭＯ 核 ．４ｈ 。测试结果 表明 ， ｍ 芯片达到 了设计指标 ， 并且在面积上有一定 的优势 。 关键词 ： 数模转换器 ； 内插 滤波器 ； 半带 滤波 器 ； 正则符号编码
ｓ ｎ ｄｄｇｔ （ Ｓ ｉ ｅ ｉ ａ Ｃ Ｄ）ｒｐ ｅｅ ｔ ｉ ａ ｓｄ ｔ ｆｒ ｅ ｄ ｃ ｈ ｒａｏ ｅ ｉ ｅ ｏ ｔ ｎ ｆｔｒ ｈ ｏ ｆｃｅ ｔ ｗ ｒ ａｔ ｎ ｄ ｆ ｍ ｔｅ ｇ ｉｌ ｅ ｒｓ ｎａ ｏ ｗ ｓ ｅ ｏ ｕｔ ｒ ｅ ｕ ｅｔｅ ａｅ ｆ ｈ ｔｒ ｌ ｉ ｌ ．Ｔ ｅｃ ｅ ｉｎ ｅｅ ｔ ｉｅ ｏ ｈ ｔｎ ｕ ｈ ｒ ｔ ｎ ｐ ａｏ ｉ ｅ ｉ ｓ ａ ｒ
Ｍａｌｂ ｓｍｕ ａｉ ｎ．ａ ｄ ｔｅ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｉ ｅ ｎ Ｆ ＧＡ．Ｔ ｅ ｃ ｌ ａ ｅ ｆ ｔ ｅ ｉ ｔｒ ｏ ａｉ ｎ ｆ ｔｒ ｉ ０ ３ ｔ ｉ ｌｔ ａ ｏ ｎ ｈ ｏ ｒ ｃ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｄ ｓｇ ｓ ｖ ｒｆ ｄ ｉ Ｐ ｉ ｈ ｅｌ ｒ ａ ｏ ｈ ｎｅ ｌ ｔ ｌ ｓ ． ４ ｍｍ ｉ Ｓ ｐ ｏ ｉｅ ｎ Ｔ ＭＣ
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李 晶 ， 晓波 ， 津晨 吴 赵
（ 浙江 大学 超 大规 模集 成 电路设 计研 究所 ， 江 杭 州 ３ ０２ ） 浙 ０７ １
摘要 ： 为节省芯片面积 ， 设计并 实现了一种面积优化 的内插滤波器 ， 该滤波器适用于 Ｓ ｍａＤ ｌ 音 频数模转换器。采用级联多级半 ｉ — ｅａ ｇ ｔ