多速率信号处理技术的实现研究

从实现采样率转换的方法、信号的整数倍抽取、信号的整数倍插值、抽取与插值结合的采样率、抽取和插值的滤波器实现等方面对多速率信号处理技术的实现进行了研究.     

∑-Δ ADC中数字抽取滤波器的多级实现

设计和实现了一个应用于音频∑-Δ模数转换器的数字抽取滤波器.该抽取滤波器采用多级多采样率结构,由梳状滤波器、补偿滤波器和2个FIR半带滤波器构成.补偿滤波器补偿梳状滤波器的通带滚降,补偿后整个抽取滤波器带内纹波小于0.006 dB,同时补偿滤波器实现了2倍降采样,减少了一个FIR半带滤波器的硬件开销.滤波器系数均采用规范符号编码实现,避免使用规模很大的乘法器单元.数字抽取滤波器采用SMIC 0.18μm CMOS工艺实现,芯片测试表明,该滤波器对256倍过采样率、三阶∑-Δ调制器的输出码流进行处理得到的信噪比达到107 dB,能够满足高端音频模数转换器的要求.     

多级抗混叠滤波器的优化设计

针对在大抽取率的情况下,采样率变换系统对抗混叠滤波器性能指标的高要求,讨论了采用多级变换实现大抽取率采样变换的工作原理,并利用MATLAB对多种分级组合时滤波器的阶数和乘法运算量进行了仿真分析,最后给出了实现多级采样率变换系统优化设计的基本原则.     

一种低资源数字抽取滤波器设计

设计并实现一个应用于音频Sigma-Delta模数转换器的低资源数字抽取滤波器。该滤波器采用多级多采样率结构, 整体带内纹波小于0.06 dB, 带宽为21.6 kHz, 最低工作频率为10 MHz。通过滤波器硬件架构的设计, 有效地缩小了抽取滤波器的电路面积和功耗。芯片测试结果表明, 对 64 倍过采样率、4 阶Sigma-Delta调制的 1 bit 脉冲密度调制信号输出码流进行处理, 得到音频信号的信噪比达到87.2 dB, 在SMIC 0.13 μm 工艺下, 数字部分的面积约为0.146 mm²。与同类型抽取滤波器相比, 面积减小58%, 功耗减少60%以上。     

MF200多频中波发射机自适应载波CIC内插滤波器设计

MF200多频中波发射机采用全新的数字调制器技术对音频信号及射频进行处理和分配控制,采用了自适应采样率转换方法对音频信号进行采样率提升同步至载波频域内。针对信号采样率转换及高频音频信号抽样量化失真的问题,采用了CIC数字内插滤波器设计方案。方案对异步采样率转换输出后的音频信号进行固定8倍内插,将音频信号采样率自适应变换到载波频率上,并在调制器音频处理板FPGA上实现。实际测试表明,该方案可以有效解决高频率音频信号抽样量化失真问题,同时,解决了数字调制器中音频信号自适应采样率二次转换问题,可以满足不同载波频率对音频信号采样率转换的需求,进一步提升了发射机的信号失真度指标。     

基于高效抽取滤波器的数字下变频设计

对数字下变频各个模块的构成及原理进行了研究,提出了一种基于高效抽取滤波器的实现方案,用查表法产生数字混频所需的高采样率的数字本振信号,用梳状滤波器和半带滤波器级联实现数字下变频的抽取和滤波.方案中多处使用了查表法,它相对于传统方法有节省资源,速度快,易于实现的优点.设计中调用了ALTREA参数化模块库中的资源,充分利用了芯片的硬件资源,从而提高了运算速度.还给出了半带滤波器的一个设计实例.该方案已通过FPGA验证.     

时分采样实现三分量地震数据并行同步采集

为降低三分量地震信号并行同步采样系统功耗并压缩其体积,结合数字信号处理中的采样率变换理论,提出以时分采样系统实现三分量地震信号的并行同步采集方案;该方案通过对三组时分采样结果做三倍插值将其转换为并行同步采样序列,再经信号插值或抽取实现数据采样率由系统采样率向目标采样率的转换。误差分析表明该转换过程数值计算精度已优于系统硬件分辨率。该方案突出特点是可优化带限信号并行同步采样系统功耗和成本,提高系统性能。     

变量分离的有理因子图像尺度转换的高效实现

在高数据条件下,实现分数比采样率转换是一个颇费计算量的复杂过程[1],因此,在文章[2]所提出的变量分离的有理因子图像尺度转换的实现中,较大的计算量是一个需解决的问题。本文基于多相滤波结构,按照最小运算量准则,综合处理分数比采样率转换中内插、滤波、抽取的运算过程,提出了变量分离的有理因子图像尺度转换的高效实现模式,大大提高了计算效率,并给出了利用这种高效实现模式对图像进行尺度转换的仿真实验结果。     

AMR-WB到AMR转码中合成滤波器转换算法

提出AMR-WB到AMR转码中的2种合成滤波器转换算法.第1种是基于采样率转换和Prony算法的转换,首先将AMR-WB合成滤波器的单位采样响应进行采样率转换,然后根据最小二乘法,使得新的滤波器的单位采样响应和采样率转换后的响应的误差最小化.第2种是基于自相关值内插的转换算法,首先由AMR-WB语音的LPC参数倒推出自相关,然后采用三次样条内插出AMR语音的自相关,最后利用Levinson-Durbin算法计算LPC参数,即得到解码端的合成滤波器.算法复杂度分析表明,2种算法的计算复杂度都低于Tandem转码.实验结果表明,2种算法都可以得到比较小的谱失真.第2种算法的谱失真在浊音帧比第1种算法略大,在清音帧谱失真有时较大,但是由于清音激励的随机性,对合成清音质量影响不大.     

CIC滤波器的FPGA实现

为了解决软件无线电通信系统中频采样之后的极大数据量在基带处理部分对DSP计算的压力,在发射和接收过程中采用采样率变换技术,并引入CIC滤波器实现采样率转换,很好地满足了抗混叠效应的要求.采用常规方法和Hongenauer剪除理论的改进算法完成该滤波器的设计,结果表明:对于5级CIC滤波器,前者最高工作频率为160MHz,占用228个逻辑单元;后者最高工作频率为193MHz,占用225个逻辑单元.QuartusⅡ时序仿真验证了两种方法的正确性,而后者更适用于高速多速率信号处理系统.     

可视电话系统中用于图像抽取与内插的FIR滤波器设计

实现了可视电话系统中应用于视频格式CCIR601与QCIF相互转换的抽取与内插的FIR数字滤波器的设计,并在已实现的H.263编解码系统中使用了这些滤波器,实验结果获得了很好的图像质量。     

采样率转换算法的研究与实现

针对实际应用中经常遇到数字系统采样率转换的问题,本文从理论上分析了减采样、增采样和采样率按非整数倍数变化时采用的不同方法,并举例利用MATLAB软件进行编程,实现了信号采样率的转换,仿真结果对采样率转换理论进行了进一步的验证。     

全加结构抽取和补偿滤波器的高效实现

针对接收机设计中使用有限冲击响应(FIR)滤波器对级联积分梳状(CIC)抽取滤波器进行补偿滤波的问题,提出了一种全加结构无乘法运算的FIR补偿滤波器实现方式.通过对FIR补偿滤波器系数的近似,将滤波器系数用与它最接近的{2n}集合中的一个数表示,将滤波器乘法运算转换为移位运算,整个补偿滤波运算仅由滤波器阶数个加法单元构成.仿真结果表明,这种采用系数近似的算法在实现高速运算的同时,可以满足对CIC抽取滤波器进行补偿滤波的要求.     

软件无线电中的采样率转换技术

DSP是软件无线电的关键技术之一,也是软件无线电发展的瓶颈,而采样率转换技术的应用则是一个有效的解决方法.详细地介绍了采样率转换的实现方法.     

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。     

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。     

宽带全数字接收机的分数倍采样率变换

传统分数倍采样率变换方案应用于宽带全数字接收机系统时,部分数字电路处理速率将高达GHz量级,这成为系统数字实现的瓶颈。该文从分数倍采样基本原理出发,通过对升采样与多相滤波器级联响应进行推导分析,得出一种改进的分数倍采样率变换方案,使得高时钟数字电路得以避免。改进方案与传统方案的电路综合结果对比证明了理论分析的正确性。结果表明,改进方案对数字器件处理速率的需求仅为传统方案的1/min{I,D},且不受采样率变换比例I/D的影响,I与D分别为内插倍数与抽取倍数。     

基于IFIR和多相分解的增强型抽样率转换器设计

抽样率转换是数字信号处理中重要的预处理技术,经典的抽样率转换采用上插、滤波、抽取过程实现,冗余运算多．改进的抽样率转换采用多相分解高效算法,去除冗余运算,提高转换效率．但当滤波器通带较窄时,阶次迅速上升,占用空间显著增加．IFIR滤波器具有通带窄,阶次低的优点．结合多相分解的高效和IFIR滤波器设计的低阶次特点,设计出改进的抽样率转换器结构,最高可节省80％的存储器件．     

软件无线电中采样率转换系统的研究

介绍了采样率转换系统和分层计算的采样率转换系统,指出此系统可以有效地降低计算输出采样所需的计算需求,可以有效地提高宽带信号的采样率,对一个单级和多极的采样率转换系统来说,可以明显减少每个采样的平均计算量。     

改进型CIC抽取滤波器的研究与设计

由于CIC（级联积分梳状）滤波器不需要乘法运算和存储系数,因此实现非常简单,在采样率变换过程中经常使用CIC滤波器进行数字滤波.在CIC滤波器概念的基础上,提出了基于正弦函数的补偿滤波器与基于锐化技术的改进型CIC滤波器,补偿滤波器与锐化技术二者用来改善CIC滤波器的通带与阻带特性.通过对CIC滤波器及其改进型的综合性能进行对比体现出所设计滤波器的优点.