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  • 研究论文-一种基于多相滤波器组的信道化接收机设计方法
  • 描述了16通道DFT多相滤波器组信道化结构,输出为16个子信道的信号,程序包括滤波器设计
  • 这组文件可用于构建具有近乎完美重构的多相滤波器组。 滤波器组使用两个均匀调制的 DFT 滤波器组实现,这些滤波器组频移 1/2 通道宽度。 有效地,使用了两次过采样。 通道数必须是 2 的倍数。 可以自由选择每个通道...
  • 针对轨道电路信号(FSK信号)的检测提出了基于多相滤波器组的频谱细化(ZFFT)分析方法,该方法利甩多相滤波器组将待分析的移频信号按照不同载频分解成个子带,经过子带选择,再进行FFT,与传统的信号检测算法相比,...
  • matlab开发-近性能电气结构多相滤波器组。具有两次过采样的近乎完美的重构多相滤波器组
  • 基于于多相滤波器和FFT实现的信道化发射机、信道接收机,FBMC理论方面的经典论文
  • 多相滤波器

    2021-03-05 16:37:11
    数字正交下变频包括三种方式,分别为低通滤波法,插值法和多相滤波法。本文主要介绍低通滤波法,原理图如下所示。 图1.2 数字正交下变频 如图1.2所示,相干检波的同和正交输出分别为 两条支路相干检波的...

    前导知识:数字正交上下变频

    线性调制滤波法如图1所示。

    图1 线性调制滤波法

    由调制模型可知信号的时域表达式为:s_{m}(t)=[m(t)cos(w_{c}t)]*h(t)=\int_{-\infty }^{\infty}m(t-\tau )cos(w_{c}(t-\tau))h(\tau)dt

     

    将表达式拆开得:s_{m}(t)=\int_{-\infty }^{\infty}m(t-\tau )cos(w_{c}t)cos(w_{c}\tau)h(\tau)dt+\int_{-\infty }^{\infty}m(t-\tau )sin(w_{c}t)sin(w_{c}\tau)h(\tau)dt=cos(w_{c}t)\times \left\{\begin{matrix}m(t)*[h(t)cos(w_{c}t)]\end{matrix}\right\}+sin(w_{c}t)\times \left\{\begin{matrix}m(t)*[h(t)sin(w_{c}t)]\end{matrix}\right\}

    s_{I}=m(t)*[h(t)cos(w_{c}t)]s_{Q}=m(t)*[h(t)sin(w_{c}t)]

    数字正交上变频系统如图2所示。

    图2 数字正交上变频(线性调制相移法)

    由上图知,于是s_{m}(t)=s_{I}(t)cos(w_{c}t)+s_{Q}(t)sin(w_{c}t) 

    数字正交下变频(DDC)系统的任务便是去除接收信号中的中频载波,无损的提取出信号的同相部分和正交部分。数字正交下变频包括三种方式,分别为低通滤波法,插值法和多相滤波法。本文主要介绍低通滤波法,原理图如下所示。

    如图3所示,相干检波的同相和正交输出分别为

    S^{_{0}^{I}}(t)=S_{0}(t)cos(2\pi f_{0}t)=[I(t)cos(2\pi f_{0}t)-Q(t)cos(2\pi f_{0}t)]\times cos(2\pi f_{0}t) =1/2\times I(t)+1/2\times I(t)cos(2\pi 2 f_{0}t)-1/2\times Q(t)sin(2\pi 2 f_{0}t)

    S^{_{0}^{Q}}(t)=-S_{0}(t)sin(2\pi f_{0}t)=-[I(t)cos(2\pi f_{0}t)-Q(t)cos(2\pi f_{0}t)]\times sin(2\pi f_{0}t) =1/2\times I(t)+1/2\times I(t)sin(2\pi 2 f_{0}t)-1/2\times Q(t)cos(2\pi 2 f_{0}t)

    两条支路相干检波的结果再进行低通滤波就可以得到信号的同相部分和正交部分结果。从而可以进一步组合成复数解析信号,进行后续的进一步处理。

    多相滤波器:利用阶数较低的滤波器来实现阶数较高的滤波器。假设需要将信道分为D个子信道,则每个滤波器处理的数据率为原数据率的1/D。多相滤波器按照相位均匀划分,将N阶数字滤波器的系统函数H(z)分解成Q=N/D个具有不同相位的子滤波器,每个滤波器的阶数为1/D。

    为了降低采样速率,将信号通过降采样和插值改变信号的输出速率,利用奈奎斯特采样定理保证不混叠。

    假设FIR滤波器的转移函数为:

         (1)

    式中滤波器的长度为N,如果将上面的冲激响应按下列方式分解成D组,并且设N为D的整数倍,即Q=N/D,Q为整数,对上式做分解得

    (2)

    则      (3)

    其中E_{k}(z^{D})H(z)的多相分量,上式称为H(z)的多相表示。

    将Z换成e^{jw},则多相表示为    (4)

    式中e^{-jwk}表示不同的k具有不同的相位,因此称之为多相表示。式(3)(4)为H(z)分解的第一种形式,适用于多相抽取结构,如下图所示

     

    设图(a)所示为一个带有低通滤波器的抽取系统,其卷积运算在高抽样率一侧进行。将H(z1)进行多相分解,结构如图(b),此时卷积运算仍然运行在高抽样率一端。利用多速率信号处理中的等效变换,将Ek(z1D)与抽取交换位置,并将Ek(z1D)改写为Ek(z2),则有如图(c)的形式。这时卷积运算在低抽样率一侧进行,可大大降低计算工作量,实现只计算抽样点的目的。

    假设信道个数为K,则每个子信道带宽为2π/K,各个子信道的中心频率为wk(k∈[0,K-1]),数字低通滤波器的冲击响应为h(n),其系数个数为N=M×K,抽取倍数为D。当抽取倍数与信道个数相等,即D=K时,根据奈奎斯特采样定理知,抽取后各信道内心好的频谱将搬移至基带位置,此时的抽取过程称为临界抽取。对临界抽取情况,第k个信道的输出yk(m)为:

    信道划分分为奇型划分和偶型划分,如图所示

    奇型的中心频率为wk=k×2π/k+π/k,偶型的中心频率为wk=k×2π/k,假设按照偶型划分,则输出式变为

    参考文献:基于FPGA的宽带信道化数字接收机研究与实现——周维

     

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  • 做论文时,关于多相滤波器组的设计这块不是很懂,多相滤波器组主要是和FFT做对比,解决实时频谱中出现的频谱泄露问题,另外还有多相滤波器组的matlab仿真分析怎么做,跪求各位大神帮帮忙
  • fir多相滤波器实现

    千次阅读 2019-12-06 11:05:33
    之前一直使用的多相查找表形式的实现成型,但是不适合目前的项目需求,所以采用fir ip实现多相,因为速率如果是250Mhz,再采用4倍插值去实现四成型那么实际速率就是1Ghz了,这里用最傻瓜的模式去实现四,就是将...

    这几天刚好要做成型,这里做个笔记:

    之前一直使用的多相查找表形式的实现成型,但是不适合目前的项目需求,所以采用fir ip实现多相,因为速率如果是250Mhz,再采用4倍插值去实现四相成型那么实际速率就是1Ghz了,这里用最傻瓜的模式去实现四相,就是将成型系数分成4相,然后用4路fir去做成型。一个fir本身是支持四路的设置,但是为了做得更简单点,更容易理解,直接使用四个fir。

    把数据存储下来,使用matlab对应解出来的QPSK如图所示:

    可以知道用这种方法没有问题。

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  • 1. 多相滤波器组原理概述 11172-3是基于分析综合系统的音频压缩标准,通过相滤波器把时域信号等分成N个频带的频率信号。再对频域内的信号进行压缩处理。而在解码端,在对频域内的信号进行解码处理后在通过综合...

    1. 多相滤波器组原理概述

    11172-3是基于分析综合系统的音频压缩标准,通过多相滤波器把时域信号等分成N个频带的频率信号。再对频域内的信号进行压缩处理。而在解码端,在对频域内的信号进行解码处理后在通过综合滤波器组把频域信号转换成时域信号。原理图如下

     

    2. 多相滤波器组算法应用

    11172-3层1,层2,层3都使用了分析综合滤波器。编码端分析滤波器把每一帧时域信号分成32个子带的时域信号。对于层1,1帧数据384个,32个子带,每个子带12个数据。层2和层3每帧36个数据,每个子带36个数据。

    在编码端需要进行的3步处理是

    Step1:Zi = Ci * Xi  i=0 ~ 511

    Step2:Yi=

    Step3:Si=

       i=0 ~ 31

    X0-31是32个时域数据,移位进入512点的fifo中,S0~S31是32个子带频域信号。C0~C511是11172-3预定义的512个窗系数。Mik=cos((2i+1)*(k-16)*π)/64).是分析矩阵系数.

    在解码端综合滤波器组把32个子带的频域数据转换到时域中。11172-3标准给出的解码流程图如下

     

    Ui是窗系数,Nik是余弦矩阵,可以看出解码过程大致尚可分为 4 项,依序为搬移、余弦转换、矩阵相乘及加总运算。下图可以更详细的看出数据通道整个综合滤波器的处理过程。

     

        

    Sk是32个频域系数(层1层2是直接从去交叠处理后获得,层3是IMDCT 运算完后存在Buffer 里面的32个子频带值) 。Ui是综合窗系数。

    3 C参考代码实现:

    ISO的参考代码在函数 SubBandSynthesis ()内实现综合滤波器组的功能。代码注释框图如下。

     

    输入:32位浮点频域谱线

    中间变量:32位浮点

    输出:32位整点时域音频数据

    4 性能分析

     略

    5 参考文献

     [1] ISO/IEC 11172-3. “Coding of moving picture and associated audio for digital storage media at up to about 1.5Mbit/s — Part 3 audio”, November 1991.

    [2] Hui Li, Xuefeng Liu, “Perceptual Audio Codec” ENEE408FFinal Report

    [3] 郑君圣,MPEG-1 layer3 压缩/解压缩

    转载于:https://www.cnblogs.com/gaozehua/archive/2012/05/09/2491138.html

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  • 利用FPGA设计IIR多相滤波器

    千次阅读 2017-04-01 16:09:38
    利用FPGA设计IIR多相滤波器首先抱歉的是,最近一直在忙毕业和工作的事情,博客一直没有更新,所以就耽搁下来了,今天更新,新的一版的IIR想滤波器设计。前一篇已经大概描述了利用IIR滤波器的大概需求,这里对本...

    利用FPGA设计IIR多相滤波器

    首先抱歉的是,最近一直在忙毕业和工作的事情,博客一直没有更新,所以就耽搁下来了,今天更新,新的一版的IIR多想滤波器设计。

    前一篇已经大概描述了利用IIR滤波器的大概需求,这里对本设计的重点进行描述,以便让大家在设计的时候,尽量避免一些走入一些坑。

    首先,说说为什么要设计多相滤波器吧。对于一些设计来说,信号的速率过高,比如有些信号的采样速率已经超过1GHz,需要进行实时处理,对于DSP和ARM来说,这是mission impossible. 因为DSP和ARM的实时处理速度还不能突破器件的理论极限。如果直接采用FPGA进行处理,那仍然不能够满足要求。众所周知,现在最好的FPGA的工作始终也不超过1GHz。但是是不是就真的没办法处理了呢?当然是可以处理的,这就需要用到多相滤波器。

    FIR的多相滤波器主要是利用FIR滤波器进行多项滤波器的设计,比较简单,之需要将滤波器的抽头系数进行分组,然后在不同的输出相位把每个组进行不同的组合,即可得到相应的FIR多相滤波器。这是FPGA典型的利用面积换取资源的方式。如果你想把处理时钟降低几倍,这里就要增加几倍的硬件资源进行运算。(具体细节可以参考杨小牛的软件无线电原理与应用)

    但是采用FIR滤波器本身就存在一些问题,而这主要的问题就是FIR滤波器占用资源较多。本身采用一个FIR滤波器的话,完成一个Q值在20左右的滤波器设计,想要满足通道和阻带的要求,滤波器抽头系数少则几十阶,多则几百阶。而FPGA内部的乘法器资源是相当珍贵的。以常用的xc6slx100来说,dsp48的个数也不超过200个。所以大多数的设计都是不能够满足要求的。当然,这里也不是说FIR滤波器就一无是处了,最起码它是线性相位的,可以满足对并行数据的苛刻要求(线性相位)。

    而在一般的设计场合,我们发现,利用IIR滤波器进行谁家,就可以大大节省滤波器的乘法器消耗。所以我就在琢磨,如果利用IIR滤波器进行多相滤波器设计,能不能够成功呢?(答案是肯定的,因为我已经做出来了)但是IIR滤波器在设计多相滤波器的时候,要注意它的一些苛刻要求。这里首先给出对于一个普通的IIR滤波器的设计应该注意的问题。

    FPGA设计有个很大的特点,当你的程序运行在40M时钟一下的时候,所有的乘法器资源都没有问题,都可以在一个时钟就能够输出运算结果。但是当你需要一个更高的时钟使你的程序运行的更快的时候,麻烦就来了,这个时候乘法器不能够在一个时钟输出相应的运算结果,而IIR滤波器存在一个很大的问题,就死它有反馈,而这个反馈要求它必须在当前反馈计算结束以后,才能够叠加,从而输出滤波结果。这里我们先看一个典型的IIR滤波器

    h(z)=n=1Nb(n)zn1+m=1Ma(m)zm

    Created with Raphaël 2.1.0

    而其中坟墓中的系数a(m)就是相应的反馈支路。当乘法器不能够在当前时钟运算出输入的数据和系数a(m)的乘法结果的时候,怎么办?那么IIR滤波器就要设计失败了。这里可以通过将滤波器进行延迟输出,分子和分母都乘以分母的共轭,则可以将当前的反馈进行延时,让IIR滤波器可以工作在较高的时钟下。

    对于多相IIR滤波器,则需要对该滤波器进行分解,示例如下

    展开全文
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    热门讨论 2010-02-19 20:23:12
    很好的学习教材,麻省理工学院本科教学所使用的课件,pdf版本打开,全中文,希望各位喜欢 离散时间滤波器: 卷积; 傅立叶变换; 低通滤波器和高通滤波器 ... M-带小波: 离散余弦变换滤波器组和余弦调制滤波器组: 小波
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空空如也

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多相滤波器组