基于折叠结构的半带滤波器的设计*

叶巧文，林 伟

(1.福建省微电子与集成电路重点实验室， 福州350002；2.福建省微电子与集成电路重点实验室，福州 350002)

作为软件无线电的核心技术[1]——上下变频技术[2]可以通过专用芯片来实现。目前市场上的DDC、DUC品种很多，尽管这些专业芯片的功能强大但其价格昂贵，工作参数配置非常的复杂，且由于当前的通信制式多种多样，专用芯片无法完全满足软件无线电系统的性能指标。而FPGA，即现场可编程门阵列，拥有丰富的逻辑资源，可编程性强，可以用于复杂的数字信号处理[3-6]比如卷积、相关和滤波等等，为此采用FPGA[7-8]来实现数字上下变频是目前软件无线电通信系统的主要实现方案。

数字上下变频由各种多采样率数字滤波器组成，常见的滤波器有CIC滤波器、半带滤波器、FIR整形滤波器等。半带滤波器(Half-Band)是一种特殊的FIR滤波器，由于其系数的对称性以及将近一半系数为零值，这使得其滤波运算过程中乘法次数减少近3/4，加法次数减少近一半，同时用于存储系数的存储器也减少了一半，因此半带滤波器是个高效的数字滤波器，特别适合实现2的幂次方倍的抽取或者内插，有计算效率高，实时性强等特点。流行的半带滤波器系统级设计方法主要是在MATLAB环境下根据设计要求搭建系统，用system generator系统设计工具，将模型直接转化成代码，然后进行调用，此方法实现起来比较简单，一般能够满足要求但其存在着功耗高、面积大、资源耗费代价高等不足之处。为了弥补上述不足，本设计首先根据设计要求用MATLAB产生相应的滤波器系数，然后采用折叠结构，通过代码[9-10]编写来实现。……