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基于FPGA的多速率信号处理研究

作　者: 陶燕
导　师: 周鸣籁
学　校: 苏州大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 多速率信号处理积分级联梳状滤波器(CIC) FIR半带滤波器(HB) 多速率发送处理器多速率接收处理器
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

多速率数字信号处理是指通过内插和抽取改变信号的采样率,以适应软件无线电系统中不同模块对信号速率的不同要求。FPGA(Field-Programmable Gate Array)指的是现场可编程门阵列,其内部结构的特点使得它可以很容易地实现分布式算法结构,对实现无线通信中的高速数字信号处理十分有利,因此FPGA芯片在无线通信领域中被广泛应用。本文研究的重点是多速率信号处理技术,其核心内容是高效数字滤波器(CIC和HB)的设计,并提出多速率发送处理器和接收处理器的结构,利用Matlab对该结构进行仿真,最后用FPGA实现该结构并做环路测试。本设计中主要采用的专用芯片是Xilinx公司的Spartan3A DSP系列,并用该公司的ISE作为集成开发环境,仿真工具为ModelSim,通过输入、输出信号的比对验证本设计的实际可行性。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章引言  7-11
  1.1 软件无线电概述  7-8
  1.2 软件无线电的发展现状  8
  1.3 多速率信号处理技术的发展现状  8-9
  1.4 论文研究意义及内容安排  9-11
第2章多速率信号处理的基础知识  11-22
  2.1 多速率信号处理的基本操作  11-16
    2.1.1 抽取  11-13
    2.1.2 内插  13-15
    2.1.3 Noble 恒等式  15-16
    2.1.4 用有理数因子进行采样率转换  16
  2.2 信号的多相表示  16-18
  2.3 高效数字滤波器  18-22
    2.3.1 积分级联梳状（CIC）滤波器  18-20
    2.3.2 FIR 半带滤波器  20-22
第3章 FPGA 设计基础  22-29
  3.1 FPGA 简介  22
  3.2 FPGA 的设计流程  22-24
  3.3 FPGA 适用于实现多速率信号处理的分析  24-25
  3.4 专用芯片 XC3SD3400A  25-27
  3.5 Xilinx 开发环境ISE  27-28
  3.6 影响多速率信号处理的关键因素  28-29
第4章多速率信号处理的FPGA 实现  29-71
  4.1 CIC 滤波器的设计  29-43
    4.1.1 CIC 插值滤波器的设计  29-36
    4.1.2 CIC 抽取滤波器的设计  36-43
  4.2 FIR 半带滤波器的设计  43-50
    4.2.1 半带插值滤波器的 Matlab 设计  44-46
    4.2.2 半带抽取滤波器的Matlab 设计  46-49
    4.2.3 半带滤波器的FPGA 实现  49-50
  4.3 多速率发送处理器的实现  50-58
    4.3.1 多速率发送处理器的结构  50-51
    4.3.2 多速率发送处理器的Matlab 仿真  51-53
    4.3.3 多速率发送处理器的FPGA 实现  53-58
  4.4 多速率接收处理器的实现  58-66
    4.4.1 多速率接收处理器的结构  58
    4.4.2 多速率接收处理器的Matlab 仿真  58-60
    4.4.3 多速率接收处理器的FPGA 实现  60-66
  4.5 多速率信号处理的环路测试  66-71
    4.5.1 多速率收发处理器的Matlab 仿真  66-67
    4.5.2 多速率收发处理器的FPGA 实现  67-71
结论  71-72
参考文献  72-74
致谢  74

基于FPGA的多速率信号处理研究

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