数字下变频的抽取滤波器级联技术研究.pdf

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1、数字下变频的抽取滤波器级联技术研究汤滟(南京信息职业技术学院，江苏南京210046)[摘要]研究了cIc滤波器和半带滤波器的级联使用问题，并用Matlab对两种滤波器级联使用于软件无线电接收机中的抽取滤波进行了仿真，同时将加性高斯白噪声也置入仿真过程。仿真结果表明，抽取滤波级联可以较好地解决大比率抽取问题，具有抗混叠、抑制谐波、抑制噪声和降低采样率四大功能。[关键词]软件无线电；抽取；cIc滤波器；半带滤波器；级联1．引言在软件无线电的下变频模块中，多速率数字信号处理往往需要用很大的抽取比率来降低采样速率。

2、比如，软件无线电接收机中，信道选择抽取滤波器的抽取比有时会达到上千，此时，若采用一个滤波器，滤波器的运算单元处于高速率下负担太重，是不可取的。此时，一般采用抽取滤波器的多级级联技术。2．抽取滤波器的级联原则软件无线电接收机中，在多速率数字信号处理的降速率情况下，多级级联抽取滤波的结构形式如图1所示。遵循如下的级联原则：前级抽取滤波以效率性能优先；后级抽取滤波以滤波性能优先。图1sDR接收机多级级联抽取滤波的结构形式CIC滤波器和半带滤波器均为高效率滤波器，但选择性不及一般的FIR滤波器，因此一般用在软件无线

3、电接收机的前级。而两者相比较而言，由于ClC滤波器是无乘法器的数字滤波器，并且积分器和微分器位于抽取的两边，便于采用流水线结构，故放置在第一级。由于它存在着通带纹波大和阻带衰减不充分的缺陷，可在后级进行补偿。半带滤波器级联于cIc滤波器之后，其抽取比一般选择20，n为正整数，一般不会取得很大。3．多级级联实例仿真3．1仿真模型多级级联抽取滤波的仿真模型如图2所示。发射端，首先生成伪随机码(PN)，用以调制低频载波，得到2PsK基带信号，利用2PSK基带信号与高频载波(信道频点)进行上变频，发送到加性高斯白噪

4、声队wGN)信道中。接收端，先用同步的高频载波与接收信号相乘，进行下变频，产生2PsK基带信号和倍频信号，再经过两级抽取滤波，第l级是CIC滤波器进行8倍抽取和滤波，第2级是半带滤波器进行4倍抽取和滤波，两级滤波器的作用为：抗混叠滤波：抑制倍频信号；降低采样速率。图2多级级联抽取滤波的仿真模型3．2N矿=0．2的AwGN信道下的仿真结果对上述的多级级联抽取滤波器，在N神．2的AWGN(AdditivewhiteGaIlssi锄Noi∞。加性高斯白噪声)信道下观察仿真结果。仿真所用的信源数据、载波和调制生成的

5、2PSK信号如图3所示。图(a)为信源数据，图(b)为载波波形，图(c)为载波频谱，图(d)为2PSK已调制信号波形，图(e)为2PSK已调制信号频谱。∞O1∞015∞∞∞(埘t玻缓形(c't搜曩★O5∞'∞O1S∞2∞O(d'2PS●罐形一；．兰瓯图3Mf吣．2的黼N信道仿真所用的信源数据、载波和调制生成的2PsI‘信号N尹0．2的AWGN信道下上变频和与NCO相乘后输出的信号波形和频谱如图4所示。其中，图(a)为发射端2PSK信号上移频后的信号波形，图(b)为发射端2PSK信号上移频后的信号频谱，图(c

6、)接收端输入信号与NCO相乘后的信号波形，图(d)为接收端输入信号与NcO相乘后的信号频谱。作者简介：汤滟。女，江苏南京人，硕士，讲师，工程师．研究方向：电子工程。无线电技术。一54—(

7、J按射曩2F’8K上謦霸舌的偿号潋形("发射靖各，sK上謦囊后的信号曩簟懈耕“。_上⋯。⋯～一⋯。JLj甲”r1Irlr-’1I”i1．1”1T’叩O∞O1∞O15∞20∞图4N。部．2的A们N信道下上变频和与Nc0相乘后输出的信号波形和频谱N矿=o．2的AwGN信道下经过8倍抽取ClC滤波后的信号波形和频谱如图5所示。图

8、(a)为输出信号波形，图(b)为输出信号频谱。从图中可以看出，在8倍抽取后，采样点由2048降为256，由于经过cJC抗混叠滤波，和对倍频信号的抑制，以及对高斯白噪声的抑制，信号基本得到了恢复，信号基本未发生失真。然而，高斯白噪声在通带内无法抑制，因此，信号受到一定程度的污染。N萨铀．2的A、^协I信道下再经过4倍抽取HB滤波后的信号波形和频谱如图6所示。图(a)输出信号波形，图(b)为输出信号频谱。从图中可以看出，在4倍抽取后，采样点由256降为64，由于经过船抗混叠滤波，信号得到了恢复，信号失真度不大。

9、(a墙}过cIc滤镀嚣抽取滤菠后的信号渡形Ib)经过cIc渣玻基抽取舞渡后的信号颤谴圈5吣=0．2的^帅N信道下经过8倍抽取cIc滤波后的信号波形和频谱焉嚣器票蛋磊；粥嚣礴哆应用孜术与研究”蜊礴_烀，忸)臣过HB谴渡曩抽取滤波盾的佰，渡蓐由)臣过HB滤渡■抽取滤渡詹的信，舞蕾图6咐加．2的朋洲信道下经过4倍抽取帕滤波后的信号波形和频谱3．3仿真结果分析由仿真结果可见，CIc滤波器和曲级联使用，可以完成降低采样速率