基于FPGA波束形成自適應(yīng)FIR數(shù)字濾波器新方法.pdf

1、自適應(yīng)波束的形成是自適應(yīng)陣列處理的重要內(nèi)容。由于原來(lái)算法中價(jià)值函數(shù)的求解復(fù)雜，原本DA算法FIR數(shù)字濾波器高階占用資源大,本文提出一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)的波束形成的算法和改進(jìn)的FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)。
　　本課題研究的目的在于為改進(jìn)波束形成于數(shù)字信號(hào)處理中的準(zhǔn)確性和快速性以及資源占有問(wèn)題。
　　本文首先介紹了波束形成的原理以及FIR數(shù)字濾波器基于FPGA的DA算法以及分析了在設(shè)計(jì)自適應(yīng)FIR數(shù)字濾波器價(jià)值函數(shù)的作用。然后

2、在原有DA算法的基礎(chǔ)上對(duì)DA算法的LUT結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用查找表中系數(shù)的對(duì)稱(chēng)性簡(jiǎn)化查找表結(jié)構(gòu)，在Altera的開(kāi)發(fā)軟件QuartusII下用VHDL編寫(xiě)程序，通過(guò)外掛仿真器Modelsim仿真分析比較了改進(jìn)前后的FIR濾波器資源占用。結(jié)果表明改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)要比改進(jìn)前的結(jié)構(gòu)資源占用少。
　　接著針對(duì)價(jià)值函數(shù)的特點(diǎn)提出了求解優(yōu)化的價(jià)值函數(shù)值的方法。該算法是迭代算法，利用每次迭代后濾波器結(jié)果的幅度響應(yīng)與期望幅度響應(yīng)的差值計(jì)算合適的價(jià)值函數(shù)

3、，該算法針對(duì)FPGA并行處理和適合迭代簡(jiǎn)單計(jì)算的特點(diǎn)設(shè)計(jì)，占用資源較少。通過(guò)仿真可以看到迭代次數(shù)越多，得到的結(jié)果越接近期望值。
　　其次，本論文還針對(duì)波束形成器的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)了浮點(diǎn)加減乘除法器。由于FPGA只支持定點(diǎn)運(yùn)算，需要將小數(shù)轉(zhuǎn)化成浮點(diǎn)制，并采用定制的格式。根據(jù)精度需要和考慮到FPGA資源，本文選用10位的浮點(diǎn)數(shù)，用VHDL編程，仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)出來(lái)的浮點(diǎn)加減乘除法器占用資源少，而且能夠計(jì)算準(zhǔn)確。
　　自適應(yīng)算法中，為了使