現(xiàn)今移動通信網絡及業(yè)務量飛速發(fā)展。為適應日益增長的圖像、視頻等業(yè)務需求,曾用于子帶編碼的多速率系統(tǒng)和濾波器組技術已被應用于4G及5G的通信和信號處理系統(tǒng)。濾波器組技術將信號整個頻帶劃分為小子帶進行分別處理,各子帶上的濾波器是同一原型濾波器的頻域搬移,濾波器組的設計歸根到底取決于原型濾波器的設計。目前設計原型濾波器都是基于無限字長,然而最終在以有限位二進制形式存儲的數字元器件上實現(xiàn)時,因量化引起的有限字長效應會使濾波器傳輸性能發(fā)生畸變,導致實際輸出信號偏離期望值,使設計出的原型濾波器性能低于理論預期。當前關于有限字長效應的研究多是基于IIR濾波器,而濾波器組系統(tǒng)中的原型濾波器是FIR濾波器,關于該方面的研究還很薄弱,如何設計出可抗有限字長效應的高性能FIR濾波器是值得探討的問題。本文從以下兩方面對FIR濾波器有限字長效應及其在濾波器組中的應用理論基礎展開論述:1.針對傳統(tǒng)移位算子在高速采樣時由于有限字長特性導致濾波器性能惡化的問題,提出一種基于Delta算子的FIR原型濾波器結構優(yōu)化方案。通過分析舍入噪聲來源,該法利用Delta算子方法并進行改進,引入新的自由因子,有效防止了節(jié)點溢出。首先,文中分別采用多項式參數化方法和等效狀態(tài)空間法推導優(yōu)化結構的舍入噪聲增益及靈敏度表達式,給Delta算子方法應用于高性能濾波器設計提供了必要理論基礎。其次,與現(xiàn)有多種有限字長優(yōu)化算法對比。仿真實例證明,該優(yōu)化結構多項式參數化實現(xiàn)時舍入噪聲增益性能及靈敏度有明顯改善,在有限字長約束下,基于Delta算子的幅頻及相頻偏離理論值較小,基于前向差分算子優(yōu)化結構的原型濾波器在抗有限字長效應方面具有良好數字特性。2.已設計的高性能原型濾波器應用于多通道濾波器組系統(tǒng),需要理論支撐和系統(tǒng)的性能分析,而且頻域分析采用不同離散化方法系統(tǒng)性能也會不同,本文推導了前向差分算子應用于多通道濾波器組系統(tǒng)對應經典濾波器組理論的重建條件。首先采用傳統(tǒng)移位算子與前向差分算子方法從頻域角度分別推導濾波器組基本組成單元及完全重建條件,根據濾波器組理論分析得出基于優(yōu)化結構的多通道濾波器組舍入噪聲增益及靈敏度性能相對傳統(tǒng)系統(tǒng)都有所改善。仿真結果表明,此高性能濾波器應用于有限字長濾波器組系統(tǒng)中誤符號率(Symbol Error Rate,SER)和峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)性能均稍優(yōu)于基于傳統(tǒng)移位算子的系統(tǒng),同時具有良好的抗有限字長效應。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 濾波器組系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高性能原型濾波器的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內容及章節(jié)安排
第2章 濾波器及濾波器組系統(tǒng)
    2.1 高性能濾波器
        2.1.1 系數量化誤差
        2.1.2 舍入誤差
        2.1.3 A/D量化誤差
    2.2 濾波器組的組成單元
        2.2.1 抽取器
        2.2.2 插值器
        2.2.3 多相位分解
    2.3 多通道濾波器組
        2.3.1 多通道濾波器組的時域表示
        2.3.2 多通道濾波器組完全重建條件
        2.3.3 多通道濾波器組多相位分解表示
    2.4 本章小結
第3章 基于Delta算子的原型濾波器結構優(yōu)化方案
    3.1 引言
    3.2 Delta算子基本理論
    3.3 基于Delta算子的優(yōu)化結構
        3.3.1 采用多項式參數化方法
        3.3.2 采用等效狀態(tài)空間實現(xiàn)方法
    3.4 優(yōu)化結構性能分析
1的優(yōu)化'>        3.4.1 自由因子K₁的優(yōu)化
        3.4.2 舍入噪聲增益
        3.4.3 靈敏度
    3.5 實驗仿真與結果分析
        3.5.1 頻率響應特性仿真
        3.5.2 舍入噪聲增益及靈敏度性能數值仿真
    3.6 本章小結
第4章 基于Delta算子的多通道濾波器組
    4.1 引言
    4.2 基于Delta算子的多通道濾波器組的組成單元
        4.2.1 基于Delta算子的抽取器
        4.2.2 基于Delta算子的插值器
        4.2.3 基于Delta算子的多相位分解
    4.3 基于Delta算子的多通道濾波器組頻域結構
        4.3.1 基于Delta算子的多通道濾波器組結構
        4.3.2 基于Delta算子的多通道濾波器組的重建條件
    4.4 基于Delta算子的多通道濾波器組性能分析
        4.4.1 濾波器組的誤符號率仿真及分析
        4.4.2 濾波器組的峰值平均功率比仿真及分析
        4.4.3 基于Delta算子的多通道濾波器組的數字特性分析
    4.5 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 全文工作總結與創(chuàng)新點
    5.2 后續(xù)研究工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間從事的科研工作及取得的成果

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

1 蔣俊正;程小磊;歐陽繕;;雙原型離散傅里葉變換調制濾波器組的快速設計方法[J];電子與信息學報;2015年11期

2 楊洪玖;夏元清;李惠光;;Delta算子系統(tǒng)簡述[J];控制理論與應用;2015年05期

3 SHAO Kai;JI Xiang;ZHUANG Ling;WANG Guang-yu;;Time-domain modified DFT modulated filter banks for multi-carrier transceiver systems[J];The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications;2014年02期

4 韓建;何學蘭;魏運鋒;;基于FPGA的數字濾波器有限字長效應的誤差分析[J];化工自動化及儀表;2013年12期

5 蔣俊正;周芳;水鵬朗;;基于線性迭代的DFT調制濾波器組的設計算法[J];電路與系統(tǒng)學報;2012年01期

6 殷福亮,周浩洋;設計有限字長FIR數字濾波器的Tabu優(yōu)化算法[J];電子與信息學報;2003年10期

7 張子敬,焦李成;余弦調制濾波器組的原型濾波器設計[J];電子與信息學報;2002年03期

8 賈建華;FIR濾波器有限字長效應產生的特性畸變與零點分布的關系[J];上海鐵道學院學報;1994年03期

相關碩士學位論文 前2條

1 馬亞希;濾波多音調制系統(tǒng)的性能分析及優(yōu)化[D];重慶郵電大學;2017年

2 高和平;高性能格型數字濾波器結構設計[D];浙江工業(yè)大學;2011年

本文編號：2884569