基于DFT滤波器组的低时延FPGA语音处理实现研究

提出了WOLA(Weighted Overlap-Add)并行结构的低时延DFT滤波器组的设计和FPGA实现方法.为降低系统总体时延,在综合考虑传递失真、混迭失真的基础上,将群时延引入系统目标函数,并采用非对称综合原型滤波器设计方法,提出迭代算法,实现了DFT滤波器组低时延优化设计.通过对DFT滤波器组中分析和综合功能的关键模块采用多路并行乘法、多级流水加法链设计,实现了并行的WOLA结构DFT滤波器组,降低FPGA实现的计算时延.整个设计在Xilinx公司的Zynq7020型号FPGA芯片上进行实现.PESQ测试表明,设计的DFT滤波器组能取得较好的语音质量.与串行WOLA结构的实现对比表明,在16k Hz语音采样率下,并行的WOLA结构FPGA实现的总时延能降低1.192ms,其中群时延降低12%,计算时延降低29.2%.

基于DFT滤波器组的宽带信号谱分析方法

本文利用DFT滤波器组、ZFFT,提出了一种宽带信号的实时谱分析方法。有效地解决了宽带信号高分辨率 谱分析要求的大运算量与实时性之间的矛盾。理论分析与计算机仿真表明该算法切实可行、有效并且易于实现。

基于DFT滤波器组的大斜视SAR成像算法

传统的大斜视角SAR成像算法利用时域线性走动减少距离徙动校正的难度,运用非线性变标算法改善方位向的聚焦效果,然而变标因子的引入也带来了一些处理上的不便。针对这一问题,该文从分块近似匹配的角度出发,结合DFT滤波器组理论,提出了一种方位向聚焦的新算法。与传统的方位非线性变标类算法相比,新算法不引入相位操作,能更好地补偿空变的多普勒调频率,稳定性和成像性能都得到了提高,且在一般情况下算法的计算量要少于传统算法。仿真结果证明了算法的有效性。

基于DFT滤波器组的多信号高效数字下变频

高速采样数据的快速下变频是大监视带宽数字接收机研究中的一个难点问题,该文基于DFT滤波器组提出了一种多信号的高效数字下变频结构。该结构在完成高采样率下的宽带高效数字下变频和采样率变换的同时,还具备并行处理多信号的能力,其结构中单级乘法结构的采用不仅缩短了处理时间,还减少了所需的硬件资源,在面对参数变化的信号时,优势更加明显。计算机仿真和FPGA硬件仿真验证了该结构的可行性。

基于DFT滤波器组检测间谐波参数新方法

在多抽样率数字信号处理技术的基础上,研究了一种利用离散傅立叶变换(DFT)滤波器组来检测系统间谐波的方法.该方法可在时域和频域内检测间谐波成分,对于长时间观测谐波比较理想,并且有效克服了加窗FFT算法的缺点和不足.

基于过采样DFT滤波器组的GNSS窄带干扰抑制方法

对于全球导航卫星系统(GNSS)接收机而言,窄带干扰十分常见并且危害较大。对此提出一种基于过采样离散傅里叶变换(DFT)滤波器组的频域窄带干扰抑制技术。与传统的基于加窗DFT处理的方法相比,这种方法能够更好地减小干扰信号频谱泄露问题;而与基于临界采样DFT滤波器组方法相比,这种方法能够更加有效地降低导航信号的畸变问题,特别适合在卫星导航接收机中应用。理论分析和仿真结果表明,基于过采样DFT滤波器组的新方法具有更强的窄带干扰抑制能力和更小的插入损耗。

过采样DFT滤波器组的一种简单设计方法

提出了一种几乎完全重构的过采样DFT调制滤波器组的设计方法。分析和综合滤波器组采用了不同的原型滤波器,使得设计自由度大为增加。考虑滤波器组的子带混叠、输出混叠、系统失真要求,推导并给出了相应的设计算法。实验结果证明提出的方法在相同滤波器长度情况下可以得到更好的阻带衰减。

采用DFT滤波器组的声音回波对消器性能分析

本文详细分析了采用DFT滤波器组的声音回波对消器的结构和性能。确切地给出了具有简化的重迭──相加结构的DFT分析／综合滤波器组的线性特性和延迟特性．分析并推导了在运算量最小准则下．对消器的最佳通道数K的计算；最后给出了对消器的计算机仿真结果。

线性相位NPR DFT滤波器组设计

提出了一种具有不同分析和综合原型滤波器的线性相位过采样NPRDFT调制滤波器组的设计方法。根据滤波器组在子带混叠、系统输出混叠、系统失真三方面的要求,推导并给出了相应的设计算法。不同的分析、综合原型滤波器的使用增加了设计自由度,可以有效改善滤波器组的整体性能。另外,由于考虑了线性相位约束,滤波器组的通带平坦性约束变得更为简单,简化了设计算法。

适用于助听器语音信号处理的DFT调制滤波器组设计

提出了一种近似重构、过采样DFT调制滤波器组的设计方法。根据滤波器组的系统失真和输出混迭方面的要求,构造一个简单的目标函数,并采用等纹波法优化设计原型滤波器。与现有方法相比,该设计方法将复杂的非线性优化问题转化为对单一参数的选取,简化了设计过程,并且可在满足DFT调制滤波器组设计准则的条件下使得通带范围内误差逼近最小。利用加权叠接相加(Weighted Overlap and Add,WOLA)的快速实现结构,使整个系统更加高效、易行,可用于助听器语音信号分频带处理与综合。

线性相位非均匀带宽DFT调制滤波器组设计

提出了一种非均匀带宽DFT调制滤波器组设计方法,该方法在设计近似重构、过采样均匀DFT调制滤波器组的基础上,用全通滤波器代替其多相结构中的延迟单元,在不改变原滤波器组系数的条件下获得非均匀的频带划分;针对这种变换带来的信号重建相位失真问题,在滤波器组输出端构造一个相位补偿器,并采用最小二乘法设计,使得设计出来的FIR补偿滤波器在全频带范围内直接逼近理想补偿器的频率响应。与现有的补偿方法相比,该方法具有更小的幅度和相位近似误差,并且有效地降低了补偿滤波器的阶数。通过对全通变换参数的合理选择,可以使非均匀频带分布满足符合人耳听觉特性的Bark域,从而适用于语音信号处理。

WOLA滤波器组信道化接收机技术

多相DFT滤波器组是实现信道化接收机的一种高效结构,但是该结构要求信道数目与抽取倍数必须相等,限制了接收机参数设计的灵活性。该文将WOLA滤波器组引入信道化接收机,以信号的平移代替窗函数的平移,对加权、叠接、相加后的信号进行DFT变换,实现了多相DFT滤波器组的相同功能,又解除了抽取倍数与信道数目的约束关系,是多相DFT滤波器组的一种推广形式。仿真结果验证了WOLA滤波器组在实现信道化接收机时的有效性。

过采样NPR DFT调制滤波器组设计

提出了一种具有不同分析和综合原型滤波器的过采样几乎完全重构(NPR)DFT调制滤波器组的更为简单的设计方法。按照滤波器组的通带、阻带、系统失真要求,以系统整体失真误差作为目标函数,分析和综合原型滤波器的阻带能量作为约束条件,同时引入了更简单的通带平坦性约束。与目前的设计方法相比,该方法可以得到性能更好的滤波器组,仿真的结果也证实了这点。

WOLA滤波器组在宽带数字中频处理中的应用

信道化技术是一种宽带数字中频系统中常用于信号处理与分析的技术。多相DFT滤波器组是实现信道化的一种高效结构，但其参数设计的灵活性受到了信道数目与抽取倍数必须相等的限制。利用WOLA滤波器组实现宽带数字中频的信道化设计，可实现与多相DFT滤波器组相同的功能，同时解除了信道数目与抽取倍数的约束关系。仿真结果验证了WOLA滤波器组实现宽带信号信道化的有效性。

一类冗余比为2的二维DFT调制滤波器组的设计

本文构建了一类冗余比为2的二维线性相位的双原型离散傅立叶变换(DFT)调制滤波器组。利用原型滤波器的多相位分解,推导出了该滤波器组的完全重构(PR)条件。基于该PR条件,我们将滤波器组的设计归结为一个关于原型滤波器的多相位分量的无约束优化问题。由于原型滤波器是线性相位的,多相位分量之间具有一定的关系,因此我们可以简化该优化问题。仿真结果验证了滤波器组PR条件的正确性。同时,仿真表明了优化算法的有效性,设计所得的滤波器组重构误差很小、频率特性较好,基本满足实际应用的需要。

基于DFT-FB改进的F-OFDM方案（英文）

通过对滤波OFDM(filtered-OFDM,F-OFDM)的研究,针对F-OFDM使用较长的子带滤波器降低带外泄漏(out-of-band emission,OOBE)而导致系统实现复杂度较高的问题,基于滤波器组(filter bank)的多相网络(poly phase network,PPN)实现降低复杂度和对每一个子载波进行独立的滤波降低OOBE的思想,提出了使用子载波滤波的滤波器组技术对F-OFDM的改进方案,实现对每个子载波的滤波处理。给出了改进方案的系统结构图并分析了系统原理,通过对改进方案系统的分析及带宽效率和系统实现复杂度的推理计算,得到改进方案可以达到与F-OFDM相同的带宽效率,且在相同的功率谱密度时,改进方案的实现复杂度比F-OFDM系统的低。仿真结果表明,相较于F-OFDM,改进方案不仅可以优化系统处理业务的灵活性,而且在AWGN(additive white Gaussian noise)信道和衰落信道下,在传输性能和抗信道衰落能力方面,也优于F-OFDM系统。

滤波多音调制在LTE链路中的性能研究

对5G候选波形滤波器组多载波中的滤波多音调制(filtered multi-tone,FMT)在LTE(long term evolution)链路中的性能进行研究,分析其作为新的物理层多载波调制方案的可行性。从滤波器组的角度出发,首先对FMT的基本结构进行分析,然后基于DFT滤波器组推导出FMT的有效实现结构,最后在LTE链路中对FMT调制技术的性能进行仿真分析并与当前的正交频分复用技术作对比。结果表明,在实际的LTE链路信道模型中,FMT的误码率和可达比特率均优于OFDM,从而验证了FMT调制方案的可靠性和有效性,这说明FMT可以应用于未来无线通信的物理层调制技术中。

基于子带SDL的宽带自适应波束形成

针对宽带波束形成通常需要大量阵元或延迟线所带来的硬件开销较大,波束形成效率相对较低的问题,提出一种基于子带阵元延迟线(SDL)的宽带自适应波束形成算法。该算法首先建立子带SDL模型,然后利用分析滤波器组将阵元接收的宽带信号分解为子带信号并进行相应的子带线性约束最小方差(LCMV)波束形成,最后通过综合滤波器组得到全带的波束形成。仿真结果表明,子带波束形成不仅具有比全带波束形成更高的效率,更好的频率不变性,更强的抗干扰能力及更快的收敛速度,而且可以大大降低硬件开销。

宽带星载DBF相控阵天线设计与实现

针对低轨卫星通信天线波束"等通量"覆盖的赋形要求,采用遗传算法对天线阵列进行了多目标平衡优化综合。根据SHA阵和波束覆盖的空间旋转对称性,在波束空间和阵元空间内进行阵元分组,将波束形成矩阵自由度降为1/3,简化了遗传算法参数数量,为波束形成因子复用奠定基础。针对16波束宽带输入,利用DFT滤波器组、复用式波束形成网络、单音闭环校正等算法设计了分布式数字波束形成器和幅相校正单元,运算量降为原来的4.5%,节省硬件资源80%。最后首次完成了16波束61阵元星载DBF相控阵天线样机的研制,暗场测试结果表明波束增益达到等通量覆盖要求,验证了以上算法和工程设计的正确性与有效性。

一种新的宽带信号正交分量的解调方法

在D通道均匀DFT分析滤波器组基础上给出了一种新的信号正交分量的解调结构 ,为解调宽带信号 (B fc)的正交分量 ,系统采用两组D通道均匀DFT分析滤波器组通带互补方法 ,以克服单组滤波器中滤波器的非理想性所造成的信号失真。在频域中当信号频谱处于两个或更多个滤波器通道时 ,通过频谱组合办法直接得到实信号的正半谱或负半谱。在载波频率已恢复的情况下给出了IQ正交分量的解调算法。