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基于DSP实现根升余弦滤波器的研究


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br />研究与设计

基于 H $ L 实现根升余弦滤波器的研究
凌云志
! 中国电子科技集团公司第 O " # 所 ! 安徽 蚌埠 ! B B $ $ %



要 !在现代通信技术中 ! 为了适应高效利用频带资源的发展要求 ! 提 高通信 系统 的有效 性 " 可靠

性和实用性 ! 迫切需要高质量 " 高效率的基带信号 成 形 技 术 # 本 文 介 绍 现 在 现 代 移 动 通 信 系 统 中 常 并 详 细 分 析 61D 同时给出 用的脉冲成形 技 术 $ 根 升 余 弦 滤 波 器 ! B ! $ 9 R " O # % 的 具 体 实 现 方 法! 达到预期效果 ! 满足现代移动通信系统的要求 # 1 2 0 . 2 J 仿真结果和实验测试结果 ! 关键词 !根升余弦滤波器 !& ? W 滤波器 中图分类号 ! 6; S # B

Q , 3 , & ) 2 +0 ’) 0 0 % ) & / 3 , (2 0 3 / ’ , 1 / 7 % , )9 & 3 , (0 ’H $ L
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=! 引



宽 $ 常见的脉 冲 成 形 滤 波 器 有 ? 升余 D G M " 滤 波 器! 弦滤波器 ! 根升余弦滤波器 ! 高斯滤波器 $ 本文主要 对根升 余 弦 滤 波 器 进 行 介 绍 和 分 析 ! 并详细介绍 X D A 的具体实现方法 $

脉冲会在时间上 !! 当矩形脉冲通 过 限 带 信 道 时 ! 延伸 ! 每个符号脉冲 将 延 伸 到 相 邻 符 号 的 时 间 间 隔 内 $ 这会造成符号 间 干 扰 ! 并导致接收机在检测一 个符号时发生错误的概率增大 $ 一个显而易见的减 少符号间干扰的 方 法 是 增 加 信 道 带 宽 $ 然 而 ! 移动 通信需要占用带宽 小 ! 以及可以减少调制带宽和抑 制带外辐射 ! 同时又非常需要减小符号间干扰 ! 移动 无线系统中在相邻 信 道 内 的 带 外 辐 射 ! 一般应比带 内的辐射低 O $ E Q 到@ $ E Q$ 因为在 W & 模 块上 设 计 脉冲成形滤波难度 系 数 较 大 ! 所以一般在基带模块 或? & 模块上进 行 滤 波 $ 有 许 多 熟 知 的 脉 冲 成 形 技 术可用来同时减少符号间干扰和已调数字信号的带

>! 根升余弦滤波器基本原理
并有效利用带宽资源 ! 根据 !! 为了消除码间串扰 ! 奈奎斯特第一准则 和 匹 配 滤 波 器 关 系 ! 收发滤波器 的频率响应选为平方根升余弦滚降响应 $ !! 平方根升余弦滚降响应滤波器的时域表达式如 下& ’ " # ( " ( ’ " # ( 3 * , # ] + : ? O + : / ’ 3 # ‘ + : ! " ! ! " <) <# <) # / + > :" ! " ( # ’ " ( # ) +: ]O +: " ! < # < " # # J 为码元周期 ! $$% !! 式中 6 % 为滚降系数 ! $#$

作者简介 ! ! 男! 工作于中国电子科技集团公司第 四 十 一 研 究 所 $ 长 期 从 事 频 谱 仪 % 矢 量 信 号 分 析 仪% 矢量信号发 # M S %] # !! 凌云志 " 生器等工作 $ 万   方数据

! $ $ % 年第 # 期

凌云志 ! 基于 X D A 实现根升余弦滤波器的研究

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时 域 无 限# 采 用 !! 该滤波器响 应 属 于 频 域 有 限 " 对7 & 进 行 对 称 截 断" 抽 & ? W 滤波器的设计 方 法 $ 0 6% 样平移 $ 可得到相应逼近的 & ? W 数字滤波器

) 数字滤波器为O 3为 A ; 码片周期的# O$ @ !!6 阶#

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即一个码元周期采 1 个点 $ ) 1$ =d % ;]!& !$ ;为 % 的 长度 $ 这 样就得到 一个 可实现 的 线 性相 位 的 7 ,& ; 抽头 & ? W 滤波器 # 该滤波器的工作 !! 在硬件运算速 度 允 许 条 件 下 $ 速率取决于码元宽度 $ 即滤波器的工作速率等于 1 倍的码元 宽 度 # 图 # 所 示 滚 降 系 数 %d$: 滤波 ! !$ 器的工作速率等于 O 倍的码元宽度时根升余弦滤波 器的冲激响应和幅频特性 # 图 ! 滤波模块的原理图 !! 实际上就是完成每个信号和各个抽头系数之间 的卷积运 算 # 具 体 实 现 时 $ O @阶的滤波器是由O @ 个相似的小模块级 联 而 成 的 $ 每一个小模块有四个 输入 $ 一个输出 $ 滤波模块的原理图如图 ! 所示 # 其 中四个输入分别为时钟 / 数据 E " 复位信号 ( . Z" 2 0 2 3 0 和前一个小模块的输 出 K #复位信号( ( ) ’ 4 0 3 0初 始 化后 $ 在时钟的控制下读入 E $ 根据 E 2 0 2和 K ( ) ’ 4 0 2 G 0 2的 极 性 决 定 对 K ( ) ’ 4 0加 上 还 是 减 去 输 入 数 据 数 值与此模块对应的 滤 波 器 系 数 之 积 $ 将运算结果输 出$ 作为下一级的 K # 级联时 $ 采用倒置的连接 ( ) ’ 4 0 即输入的数据 E 方式 $ 2 0 2将同时到达每 一 个 小 模 块$ 这样就不存在抽头时延 $ 这样可以减少资源的占 有数 # 图 # 根升余弦滤波器仿真结果 D A 芯 片 是 61D B ! $ 9 R " O # %# 该 !! 实验使 用 的 X 芯片具有很强的数 据 处 理 能 力 $ 它具有先进的修正 专门硬件逻辑的 R 片内存储器 " 片内 哈佛结构 " A T" 外设和专用的指令集合等优点 $ 常用于无线通信 " 语 音 处 理" 图 像 处 理 等 众 多 领 域$ 下述程序基于 主要 对 ? " R R D " $ $ $ 开发系统设计 $ f 两路数字调制 进行根升余弦数字成形滤波 #
_ % & + ) )调用输入数据模块 / 2 . . * , 4 0 K _ _ & + ) )调用调整滤波级联位置模块 / 2 . . I * ( ( 2 5% _ + & ’ (% d$+ 5 J E ’ 0 ‘‘ & )3 g g 8 g ’ & dd$ * I% g ’ _ _ & _ . I * ( * ( 2 5, I * ( ( 2 5-d % . ’ , 0 ) 5 * ( 2 5+ + K _ _ & _ . I * ( ( 2 5, I * ( ( 2 5-d % . ’ , 0 ) 5 ( 2 5+ c + K c ( ) . 3 ) ’ _ _ . I * ( * ( 2 5, I * ( ( 2 5-d $+
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?!H $ L 编程实现根升余弦滤波器 !
? W 滤波器的输出表达式为 ! !!& $& > < D% $& ? < D% $@#& ?*? < D% $@C !! &% $ # $@# & ?# 式中 $ % & 表示滤波器 在 , 时 刻 的 J [ , *为滤波器系数 + 输入 + % & 为 , 时刻的输出 # , 8 即不断 !! 它的基本算法是 一 种 乘 法 ] 累 加 运 算 $
]# 地输入样本 [ % & $ 经过 L 延时后 $ 再进行乘法 ] 累 ,

加$ 最后输出滤波结果 8 % & # , 所以扩频调制器 !! 由于输出信号 是 带 宽 受 限 的 $ 的输出码片流要利用脉冲成形滤波器进行滤波 # 基 带滤波频率 响 应 界 限 ! 频 响 为 D% & $ 归一化的频率 I 响应在通带 , 中允许波动 e& 在 带阻 I $$ I I 3幅 & K #$ 度小于等于 ]& 基带滤波器的冲击响应3 % & 应满 0 !$ 足! % -($! 3 F :B @ @ /% F& $ B !! 均方误差 > ’ , ! #&
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  方数据 % 和 ’ 使均方误差最小 # $ 调整常数 !! 式中万

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国!外!电!子!测!量!技!术

第! "卷

代移动通信系统的要求 , 从以上几个方面看出我们 该滤波 设计的滤波器满足 现 代 移 动 通 信 系 统 要 求 * 器已在移动通信系 统 的 矢 量 信 号 发 生 器 + 矢量信号 分析仪中得以应用 ,

图 B 根升余弦滤波器幅频特性

_ _ % # ( (将运算数据转成 X ( / 2 . . / 7 2 , ) X N$ N 输出需求的数据 +

图 O 根升余弦滤波器 ? ! f 时域特性

图B是根升余弦滤波器幅频特 !! 实现结果如下 ) 性* 是将根升余弦数字成形滤波后 ?路 + f 路信号进 行调制到 B 用 N9 $ $ 1C L 载波 上 * O $ B B频谱仪测到 的频 谱 特 性 # 图 O 是根升余弦滤波器? ( f 时域特 性* 是将根升余弦数字成形滤波后 ?路 + f 路信号直 接 N9 ( O O O " 示波器测试的 ? f 时域特性 , !! 在现代移动通信系统中使用满足频带限制而又 能减小 ? 在通带内纹波不大 D ?的 根 升 余 弦 滤 波 器 * 于 #: 阻带 衰 减 为 O 过渡带有根升余弦滤 " E Q* $ E Q* 波器的滚降系数 % 因子决定其陡峭程度 , 我们的实 验结 果 显 示 通 带 内 纹 波 为 #: 阻带衰减为 O E Q* 但由于 X ( 在滤波器带 O $: " E Q$ N 输 出 时 钟 的 影 响* 外可以看到时钟的 信 号 及 其 谐 波 信 号 * 在真正应用 时* 需要增加其他滤波器将时钟及其谐波滤除 * 此处 不再讨论 % * 过渡带陡峭程度也满足 滚 降 系 数 %d$: 与1 同时也满足现 ! ! 的要求 * 2 0 . 2 J 仿真结果一 致 * 万方数据  

@

结束语

!! 本文讨论了根升余弦滚降滤波器的基本原理和 实现 算 法 * 并给出了 1 同时在 2 0 . 2 J 仿 真 结 果* 61D B ! $ 9 R " O # % 平 台 上 实 现 滤 波 功 能 *并 用 结果 N9 O $ B B 频 谱 仪 和 N9 O O O " 示 波 器 进 行 测 试* 达到预期效果 , 参考文献
! 北京) 电子工业 出 版 社* # "邹 ! 彦 : X D A 原理及应 用 ! 1" : ! $ $ ": ! ! "P * ( *Q ’ ( 2 :X ) 3 * ,’ IX * * 0 2 .& * . 0 ) ( 3& ’ (R ’ 55 4 , * / 2 G 8 + + " 0 * ’ ,D 3 0 ) 5! < : ? -* # M @ S: 8 ! 北 京) 机 B "江 思 敏 : 61 D B ! $ = & ! O $ [X D A 硬件教程! 1" : 械工业出版社 * ! $ $ B: ! 黄 国 明* 刘 ! 波: O "苏金 明 * 1N 6 = N Q与外部程序接口 ! 北京 ) 电子工业出版社 : 1" : ! $ $ O:

基于DSP实现根升余弦滤波器的研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 凌云志, Ling Yunzhi 中国电子科技集团公司第41所,安徽,蚌埠,233006 国外电子测量技术 FOREIGN ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2006,25(1) 1次

参考文献(4条) 1.邹彦 DSP原理及应用 2005 2.Giri Boray Design of Digital Filters For Communication System 1987 3.江思敏 TMS320LF240x DSP硬件教程 2003 4.苏金明.黄国明.刘波 MATLAB与外部程序接口 2004

相似文献(4条) 1.会议论文 周永忠.杨志家 基于复用查找表结构FIR滤波器设计 2008
本文分析了基于ROM查找表设计的FIR滤波器典型结构,分别给出了对应的数学表达式.通过拆分运算和交换运算顺序化简FIR滤波器的数学表达式,构 造出新的周期复用分段查找表,得到新的滤波器结构,此结构使滤波器面积大幅度减小,最后将此结构应用于8PSK接收端解调器中的根升余弦滤波器中,说 明其优越性。

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3.期刊论文 胥凌燕.申敏.XU LINGYAN.SHEN MIN WCDMA中根升余弦滤波器的FPGA实现 -微计算机信息2007,23(26)
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4.学位论文 崔振 地面数字电视广播系统中SRRC滤波器及FFT处理器的设计与FPGA实现 2009
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引证文献(1条) 1.黄立峰.曹伟.刘岩 基于ADS的引信发射机建模与仿真分析[期刊论文]-电子测量技术 2007(10)

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