低复杂度可变带宽全数字调制器

针对不同通信系统的不同带宽要求,提出一种低复杂度数字带宽可配置调制器(D-BCM),该调制器基于数字基带的可配置速率变换模块,其中可配置速率变换模块将多种不同输入码率转换为同一输出码率,使得后端数模转换(DAC)和射频调制(RF)与传统调制器相同。其核心部件可配置速率变换模块由两部分组成:第一部分是可配置速率变换的上采样单元;第二部分是单一的去镜像滤波器,且通过对多种去镜像滤波器的比较得出N yqu ist滤波器更适合低复杂度的实现要求。文中详细阐述D-BCM结构,并重点设计和实现可配置速率变换模块,最后在窄带系统中验证了调制器可行性。     

一种全数字正交发射机中数字前端电路的设计

本文设计了一种应用于全数字正交发射机的数字前端电路(DFE).DFE主要由I/Q 2路插值倍数为24的高速升采样数字滤波器构成,将基带带宽为20MHz的信号从100MHz升采样至2.4GHz,同时能够有效滤除镜像信号.其中第1级滤波器采用转置结构实现,并通过对过渡带的优化而将滤波器阶数从41降低至18.后3级半带滤波器则通过结构的变换,巧妙地将插值与滤波器过程结合起来,降低了部分单元的工作频率,优化了功耗;另外,在高频部分,为了满足时序要求,对关键路径进行流水线处理,并使用低阈值管提高工作频率.此外,在DFE中还增加了低功耗的串行外设接口(SPI)可配置的预失真查找表,从而实现数字预失真(DPD)的功能,并通过对称性将查找表存储量优化17×17.DFE的总体版图面积为0.34mm2,包括时钟分频模块在内的总功耗估算为34.8mW,其中数字预失真表部分的功耗为3.5mW.仿真结果表明,本文带有预失真查找表的DFE能够将发射机的误差矢量幅度(EVM)从31.6%降低至3.26%.     

一种可配置数字滤波器设计及其ASIC实现

针对一种行业专网用带宽可变频点可变无线射频芯片的需求,设计一种可配置数字滤波器系统结构。该结构通过CIC滤波器组减少系统中FIR滤波器的阶数和系数,并采用补偿滤波器和增益校正模块减小信号失真;带宽通道配置模块选取CIC滤波器组的抽取因子、FIR滤波器系数等参数,实现带宽可变、频点可变的功能。采用Global Foundry 0.18μm工艺进行ASIC设计,通过系统优化减少数字滤波器内部数据位宽,并采用CSD编码系数等面积优化方法,使版图面积减少30%。研究结果表明:所设计数字滤波器实现了5 kHz~2 MHz等带宽信号的选取,其通带波纹小于0.015 dB,阻带衰减大于55 dB,过渡带宽不大于通带宽度。     

宽带多速率通用数字调制器的设计与实现

设计了宽带通用调制器结构,分析了该调制器硬件实现的关键技术,给出了基带脉冲成形数字滤波器、多速率插值的CIC滤波器及时钟信号产生的具体实现方法. 利用矢量信号分析仪对调制器进行了测试. 测试结果表明,该调制器可产生速率为0.5～50.0MS/s的通用数字调制信号,矢量幅度误差和频谱满足通信标准的要求.     

一种采样率可调的中频DQPSK调制方法设计

通过对软件无线电技术的研究,提出了一种适合中频传输的改进型全数字四相相对相移键控(differential quadrature reference phase shift keying,DQPSK)调制方案,该方案能够输出采样率可变的调制信号。对DQPSK调制的工作过程中变频模块进行了研究,其中插值模块的更改可以实现不同的速率变化。并重点描述了积分梳状滤波器(cascade integrator comb,CIC)及其补偿的办法,能使不同带宽的低速率信号实现上采样到载频输出调制信号,并给出了具体的性能仿真分析。     

CIC滤波器在调制器应用中的性能研究

为了补偿级联积分梳状(CIC)滤波器固有的通带衰减,提出在CIC滤波器之前插入脉冲成形滤波器(PSF)进行预补偿的新算法,该算法不增加硬件复杂度.以多速率正交调制器为例分析了补偿后CIC滤波器的性能,给出了滤波器系统的频率响应.仿真结果表明该补偿算法实用,有效.     

基于DFT-FB改进的F-OFDM方案

通过对滤波OFDM(filtered-OFDM,F-OFDM)的研究,针对F-OFDM使用较长的子带滤波器降低带外泄漏(out-of-band emission,OOBE)而导致系统实现复杂度较高的问题,基于滤波器组(filter bank)的多相网络(poly phase network,PPN)实现降低复杂度和对每一个子载波进行独立的滤波降低OOBE的思想,提出了使用子载波滤波的滤波器组技术对F-OFDM的改进方案,实现对每个子载波的滤波处理.给出了改进方案的系统结构图并分析了系统原理,通过对改进方案系统的分析及带宽效率和系统实现复杂度的推理计算,得到改进方案可以达到与F-OFDM相同的带宽效率,且在相同的功率谱密度时,改进方案的实现复杂度比F-OFDM系统的低.仿真结果表明,相较于F-OFDM,改进方案不仅可以优化系统处理业务的灵活性,而且在AWGN(additive white Gaussian noise)信道和衰落信道下,在传输性能和抗信道衰落能力方面,也优于F-OFDM系统.     

基于二维指数脉冲压缩变换的SAR成像算法

传统的合成孔径雷达(SAR)系统一般采用经典的匹配滤波器实现距离维和方位维的二维脉冲压缩变换,其基于匹配滤波器的系统带宽导致系统分辨率是有限且固定的.当对输出信噪比和目标时延分辨率有不同要求时,具有可变指数的指数滤波器可根据具体需求在充分保证输出信噪比的情况下产生高于匹配滤波器的目标分辨率.本文基于指数滤波器将距离维和方位维上的二维指数脉冲压缩变换应用于SAR成像算法,即先后将信号通过距离维和方位维指数滤波器,以实现SAR高分辨率成像.仿真结果表明,该算法在距离维和方位维两个维度都具有比传统SAR算法处理结果更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣高度,有效提高了距离维和方位维的分辨率.     

改进的高性能级联积分梳状滤波器

为解决应用于采样率变换系统中的级联积分梳状(CIC)滤波器通带失真大和阻带衰减小对其应用的限制,在分析传统CIC滤波器传输函数和频谱特性的基础上,引入二级可调参数简单滤波器,设计一种高性能CIC滤波器。仿真结果表明,它与同级数规模的内插二阶多项式CIC滤波器相比,阻带衰减提高20dB;同锐化CIC滤波器相比,阻带衰减提高80dB;通带性能得到较大改善;实现复杂度较低。因此,它适用于对通带、阻带性能和实现复杂度要求较高的采样率变换系统。     

CSD编码中共享子表达式统计特性的研究

针对线性DSP变换的无乘法器实现提出主要基于移位相加、CSD编码和共享子表达式的思想,高效的数字表示系统能够降低乘法模块的复杂度。根据CSD表示法和共享子表达式的概念,研究了10位CSD编码的统计规律,得出了5项共享子表达式消除法。通过有限冲击响应滤波器(FIR)的设计与实现验证了此方法比一般的方法能减少加法器个数的结论。     

改进的高性能级联积分梳状滤波器

为解决应用于采样率变换系统中的级联积分梳状(CIC)滤波器通带失真大和阻带衰减小对其应用的限制,在分析传统CIC滤波器传输函数和频谱特性的基础上,引入二级可调参数简单滤波器,设计一种高性能CIC滤波器。仿真结果表明,它与同级数规模的内插二阶多项式CIC滤波器、锐化CIC滤波器相比,阻带衰减分别提高20dB、80dB;通带性能得到较大改善;实现复杂度较低。因此,它适用于对通带、阻带性能和实现复杂度要求较高的采样率变换系统。     

WCDMA系统数字中频调制器的设计

文中介绍了一种采用AD6622,AD9772A,数据映射网络和整形滤波器设计数字中频调制器的方案,给出了各部分在WCDMA系统中的设计方法,着重介绍了该数字中频调制器中四通道发射信号处理器AD6622的具体应用。所设计的数字中频调制器能够很好地满足WCDMA的系统要求。     

一种低功耗跨导电阻电容型镜像抑制复数滤波器

针对无线传感网(WSN)对射频接收机低功耗的要求,提出了一种适用于WSN低中频接收机的一阶跨导电阻电容型(Gm-R-C)镜像抑制复数滤波器.该结构采用2个低功耗的全差动Gm单元和R-C负载对同相/正交输入信号进行低通滤波,频率变换则通过另外2个交叉耦合的差动Gm单元来实现.在详细分析一阶单元线性度、中心频率和调节范围的基础上,采用0.35 μm CMOS工艺设计了一个4阶巴特沃斯复数滤波器,带宽为160 kHz,中心频率为300 kHz.在1％的器件失配下,仿真得到的镜像抑制比达到50 dB,带内的输入3阶截取点功率为25.1 mW,通带增益为18 dB,输入参考噪声均方根电压值为35 μV;在2.7V电源电压下,滤波器消耗总电流仅为760 μA.仿真结果表明,滤波器的各项性能均满足WSN系统的需求并具有较低的功耗.     

基于小波变换的智能天线波束形成算法

提出一种基于小波变换的智能天线波束形成算法(WL-SMILMS)。该算法采用小波函数将夹杂干扰噪声的来波信号变换在多尺度频域,对高频部分采用采样矩阵求逆算法(SMI)进行权矢量更新,对低频部分采用最小均方误差算法(LMS)进行权矢量更新,用两部分融合后的权矢量更新滤波器抽头权值,实现数字波束形成。该算法克服了SMI算法计算复杂度高、旁瓣偏高的缺点,比LMS算法具有更好的收敛性,实现了收敛率和计算复杂度的高度兼顾。     

基于改进反馈判决的自动识别系统信号解调算法

针对卫星接收机接收的船载自动识别系统(AIS)信号信噪比低、星载设备要求复杂度低的特点,以及高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制过程中高斯成型滤波产生码间干扰(ISI)和非相干解调对噪声敏感的问题,提出了一种改进的反馈判决方法.该方法通过减小后检测滤波器的带宽,来充分抑制鉴频噪声,并根据后检测滤波器的带宽来调整反馈判决电平,以补偿ISI和后检测滤波器对鉴频信号造成的失真;另外,还设计了一种根据AIS帧头的位同步序列和起始标志,来计算实际系统中的反馈电平的方法.仿真结果表明,提出的方法可以在信噪比为4.5 dB时,使误码率降至10~(-5),而未增加系统复杂度.该方法简单有效,也可以应用于卫星AIS接收机以及其他深空通信系统中.     

基于维纳滤波器的抗多址干扰盲检测方法

研究一种基于维纳滤波器的抗多址干扰(multiple access interfere,MAI)盲检测方法——辅助矢量滤波器(auxiliary vector filter,AVF),该方法不仅能够有效去除CDMA(code division multiple access)系统中的多址干扰,而且具有无需增加模块、无需求逆矩阵、可运用于下行链路、便于盲实现、计算复杂度低等优点.仿真结果表明:对于CDMA系统,在不同的干扰强度和不同的干扰用户数两种环境下,辅助矢量滤波器抗多址干扰的性能远远优于传统相关滤波器.     

改进的 IFIR 近似精确重构原型滤波器设计

针对传统内插有限长脉冲响应(interpolated finite impulse response,IFIR)原型滤波器设计时产生镜像部分从而增加设计复杂度的不足,提出一种内插非零值且不产生镜像部分的原型滤波器优化算法.通过对多种非零插值方法得到的滤波器进行仿真及特性分析,揭示出内插零值和内插非零值的内在联系,得到使用一维快速傅立叶内插非零值方法可以设计出符合调制滤波器组要求且设计复杂度降低的高衰减原型滤波器的结论,并给出最优内插模型思路,同时给出设计实例验证了改进方法的性能.理论分析和仿真均可说明,改进方法相对于传统IFIR方法提高了滤波器性能,简化了设计模型,降低了设计复杂度,从而减小了计算量.     

一种基于功率互补对的混合滤波器组的设计

提出了一种满足近似完全重构的两通道混合滤波器组(HFB)的设计方法.该方法利用由数字共轭正交滤波器组的完全重构特性推导出的功率互补对来分解输入信号带宽,保留了数字共轭正交滤波器组的功率互补特性和无损特性,克服了传统的HFB在0 频率点和低频区域混叠误差较大的缺点.利用遗传算法优化设计模拟滤波器的参数,并利用逆傅里叶变换实现了数字综合滤波器的设计,保证了近似完全重构.仿真结果表明,采用该方法设计的HFB在输入信号带宽内所有频率点上都具有小于-104 dB的混叠误差,能满足16 bit有效位数模数转换系统的需要.     

基于FPGA的在线可重配置数字下变频器的设计与实现

研究基于现场可编程门阵列(FPGA)的在线可重配置数字下变频器,实现了根据输入信号的3个参数(中频信号频率、中频信号带宽和中频信号采样率)自动生成最优的数字下变频器(DDC)结构和DDC参数的方法. 同时实现了一种优化的FIR滤波器,与传统FIR滤波器相比,利用FIR滤波器线性相位和系数对称的性质,采用预相加的方法减少1/2的乘法运算量,实现了资源占用率和速度之间的平衡,节省FPGA资源. 实验结果表明了该方法的灵活性和有效性.      

全频段多系统全球导航卫星系统数据采集系统的设计与实现

基于FPGA设计实现了一种全频段多系统全球导航卫星系统(global navigation sattellite system,GNSS)数据采集系统。该系统由宽带天线、宽带射频前端、A/D转换模块、下变频模块、滤波器模块、数据存储模块等构成,可以实现四大导航系统的全频段覆盖,具有并行数据采集通道多、采样速率高、可灵活配置等特点,能够满足全频段多系统软件接收机的各种处理需求。对GALILEO在轨卫星实际数据的测试结果验证了数据采集系统的正确性。该数据采集系统可用于GNSS全频模拟信号源的验证以及在轨导航卫星信号的质量监测。