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什么是多速率信号处理?多速率信号处理的核心是什么?

2021-05-24 09:11
科学文化人
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03 多速率发送处理器设计

对于发射端来讲,基带信号需要经过多速率发送处理器处理后,再进行数/模转换(DAC)。多速率发送处理器的一般结构,主要由四部分组装成:可编程插值FIR滤波器(RCF)、两个固定系数的FIR滤波器(FFIR)、高速的CIC插值滤波器以及数控频率振荡器(NCO)。

RCF完成对输入信号的采样,采样倍数1~16,由于需要工作在高速时钟下,其阶数一般不会太高。FFIR对输入信号进行2倍采样,如果FFIR的带宽达到输入采样率的一半,则能够有效抑制带外信号的噪声。CIC滤波器一般采用2~5阶,完成对输入信号1~32倍的采样,其有效的线性相位冲激响应是由其插值率决定。NCO主要完成两件事:一是产生载波频率,二是完成数据调制的复数乘法。NCO需要高比特数的频率调谐精度,并需要抑制幅度和相位抖动来无杂散动态范围。

04多速率接收处理器设计

在无线通信中,多速率接收处理器在ADC之后工作,主要包含五部分:数控频率振荡器(NCO)、高速的CIC抽取滤波器、可编程抽取FIR半带滤波器(FIR HB)、两个固定系数的FIR滤波器(FFIR)、以及自动增益控制模块(AGC),其结构如图所示。

其中,NCO、CIC、FIR HB、FFIR的功能和实现与发送端类似。AGC模块主要自适应地调整信号通道增益,确保不超出模拟信号的线性范围,或保证数字信号不超出有效字长的限制,从而保证信号在一个动态范围都能工作。

在工程中,我们需要关注以下设计要点:

设计要点

抽取:下采样器+抗混叠滤波器设计

插值:抗镜像滤波器+上采样器设计

CIC滤波器设计

FIR半带滤波器设计

多相分解技术

能写下这篇文章,是因为今天有好好吃饭。作为90后的我,小时候,一天吃一顿或者两顿的日子,忍饥挨饿的日子,一去不复返了!

小时候,放学和周末以及寒暑假,上坡割牛草、猪草,拾捡枯枝木柴,插秧,种玉米,栽红薯,种洋芋,做饭,甚至学得编竹背篓的手艺。跋山涉水,从乡下到县城读高中,再到外地读大学,读研,在省城谋生。这一切,都要感谢家人,感谢袁隆平爷爷,感谢所有遇见或未曾遇见的人。

在文章的最后,向“禾下乘凉梦”的袁隆平爷爷致敬,国士无双!

参考文献

杜勇.数字滤波器的MATLAB与FPGA实现.

高亚军.基于FPGA的数字信号处理(第2版).

李晓峰.通信原理.

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