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    FPGA多速率信號處理(二)
    發布人:    發布時間:2021-06-14
    總結起來,多速率信號處理,其目的在于改變原有數字信號的頻率,通過抽取實現降低采樣速率,通過內插來實現提高采樣速率,但抽取或內插的前提是,需要保證有用信號頻帶內沒有頻譜混疊,繼而需要各種新式的濾波器來實現。


    多速率信號處理的核心:抽取、內插、低通濾波。實質上不難看出,設計的難點在于濾波器。多速率濾波器實質上是具有線性相位的FIR濾波器,通常濾波器需要工作在很高的速率上,因而需要考慮如何減少運算量和運算復雜度。


    常用的多速率濾波器主要有:多速率FIR濾波器、積分梳狀(CIC)濾波器和半帶濾波器。


    多速率FIR濾波器由于信號速率高,需要工作在很高的頻率上,大量的乘法器參與運算會導致資源消耗多、功耗大等問題,這對于FPGA片內有限的資源來說,實際操作不太可取,因此實際使用較少。CIC濾波器和半帶濾波器結構簡單,實現方便,性能良好,在軟件無線電中得到廣泛使用。


    特別是在DDC和DUC中,將不同的濾波器進行組合實現需求。例如,在接收機中,采用CIC濾波器作為第一級濾波器,完成抽取和低通濾波;在第二級采用FIR實現的半帶濾波器,此時的工作頻率較低,濾波器參數得到優化,可以用較低的階數實現,節省資源和降低功耗。


    對于無線通信,收、發兩端都存在多速率處理,這里我們將發射機的多速率處理叫做多速率發送處理器,相應地,在接收端,叫做多速率接收處理器。


    需要注意的是,如果我們只做基帶信號處理,可能你是不會去接觸如何設計濾波器,完成DDC或者DUC。同樣,在基帶處理中,因分工問題,你可能無法一個人完成整個鏈路的設計,但對于處于邊工作邊學習階段的我們,誰甘愿一直做一個模塊,到時候只會一個功能部件設計,其余的不會,這會對職業生涯發展構成威脅。


    回到對多速率發送和接收處理器的討論中,看看其一般設計過程。
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