寬帶數(shù)字接收機的信道化設(shè)計
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a=firpmord([4 8]，[1 0]，[0.001 0.001]，64)；(3)
h=firpm(a，[0 4／32 8／32 1]，[1 1 0 0])； (4)
(3)式中， [4 8]表示通帶截止頻率為4MHz，阻帶截止頻率為8 MHz； [1 0]表示通帶幅度為1，阻帶幅度為0； [0.001 0.001]表示通帶、阻帶波動均為0.001；64表示采樣頻率為64MHz。
而在(4)式中，[04／32 8／32 1]分別為對應(yīng)于實際頻率0、4、8、32(MH)的歸一化頻率；[1 1 0 0]為上述頻率點上的幅度值。
求出原低通濾波器h(n)后，就可以求出多相濾波器的多相分量。圖2中的多相分量是對h(n)進行8倍抽取，再做兩倍內(nèi)插得到的。用MATLAB語句可方便地得到各多相分量的系數(shù)，每個多相分量有6個非零系數(shù)，兩倍內(nèi)插后為12個系數(shù)。其MATLAB語句如下：
hp=zeros(8,2*fix(length(h)／8))；
for i=1：8
hp (i，1：2：end)=h(i：8：(fix(lengh (h)／8)-1)*8+i)；
end
一個多相分量的濾波運算可用三個乘加單元完成，每個乘加單元有四個乘法器，這樣就可以完成12個系數(shù)的乘加。多相分量的濾波系數(shù)一般事先都將其轉(zhuǎn)換為二進制補碼存放在ROM中。
由上述分析可知，每個時鐘節(jié)拍可完成兩個信道的延遲和抽取(采用流水線操作)，每個時鐘節(jié)拍需要進行兩個多相分量的乘加運算，即需要同時得到12個非零系數(shù)，這可用12個單口ROM實現(xiàn)。其中6個ROM存放1～4信道的系數(shù)。另6個ROM存放5～8通道的系數(shù)。其存儲格式如表2和表3所列。
這樣，每當時鐘上升沿到來時，就可以同時輸出兩個子信道的12個非零系數(shù)。通常可以設(shè)計一個模4減法計數(shù)器來實現(xiàn)ROM地址的產(chǎn)生。當數(shù)據(jù)準備好后，發(fā)出一個計數(shù)器的使能信號，計數(shù)器開始計數(shù)。因為首先計算的是4信道和8信道，所以，計數(shù)器的初始值為3，采用減一計數(shù)，計數(shù)到0后再進行循環(huán)。
2.3 時序的設(shè)計
由于信號s(n)的輸入速率為64 MHz。故在64 MHz時鐘驅(qū)動下，每一個節(jié)拍計算兩個子信道，8個信道的計算需要用4個節(jié)拍來完成，并得到8個復(fù)數(shù)。這8個復(fù)數(shù)必須同時進入FFT模塊，所以，可在FFT之前設(shè)計一組乒乓RAM來接收這8個復(fù)數(shù)。其中一個RAM以64 MHz的速率存放前面的計算結(jié)果，每個節(jié)拍接收兩個復(fù)數(shù)，4個節(jié)拍接收完8個復(fù)數(shù)后開始FFT運算，同時換成另一個RAM接收前面的計算結(jié)果。等到8個復(fù)數(shù)都存放好之后，再開始FFT運算，此時又再次換成第一個RAM接收前面的計算結(jié)果，并依次循環(huán)。根據(jù)這樣的時序設(shè)計，F(xiàn)FT模塊的時鐘應(yīng)為16 MHz。FFT運算由IP核完成。經(jīng)FFT運算后同時可得到8個復(fù)數(shù)形式的結(jié)果，由于復(fù)數(shù)分成實虛部的表示形式，且實虛部都用32位二進制數(shù)表示，因此，8個復(fù)數(shù)需要16個32位的二進制數(shù)表示，也就是芯片上需要16×32=512個引腳，這對于任何芯片都是不可能辦到的。為此，應(yīng)在FFT模塊的輸出端也設(shè)計一個乒乓RAM。其中一個RAM先將8個FFT運算結(jié)果存儲起來，然后以64 MHz的時鐘頻率每個節(jié)拍向外輸出兩個復(fù)數(shù)(即4個32為二進制數(shù))，直到4個節(jié)拍全部輸出完畢(即8個復(fù)數(shù)全部輸出的頻率為16 MHz)，同時另一個RAM以16MHz的時鐘頻率接收FFT的運算結(jié)果。然后將兩個RAM的作用交換，再以此循環(huán)。
3 結(jié)束語
本文詳細分析了復(fù)信號多相濾波器的無盲區(qū)改進算法，并根據(jù)推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型完成了其FPGA的設(shè)計。該設(shè)計根據(jù)信道數(shù)和抽取因子之間的倍數(shù)關(guān)系，解決了延遲和抽取功能的實現(xiàn)問題，并使用乒乓RAM實現(xiàn)了復(fù)信號多相濾波器的多通道流水線輸出。
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