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基于TMS320C6701的自適應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)與調(diào)試

作者: 時(shí)間:2009-05-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

對(duì)于系數(shù)固定的FIR、IIR所具有的特性是確定的,對(duì)于輸入信號(hào)可根據(jù)這個(gè)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出,即先有了系數(shù),然后決定相應(yīng)的輸出值。但有些實(shí)際應(yīng)用往往是反過來要求的,即對(duì)濾波器輸出的要求是明確的,而濾波器的特性卻無法事先知道。如在通信系統(tǒng)中,信號(hào)通過信道傳輸,由于信道頻率特性的影響,接收信號(hào)失真畸變而引發(fā)碼間干擾,這將嚴(yán)重影響通信質(zhì)量,為此,需要在系統(tǒng)中插入一種可調(diào)的濾波器以減小碼間干擾,這種系數(shù)可調(diào)的濾波器即為自濾波器。其參數(shù)可以自動(dòng)地按照某種準(zhǔn)則調(diào)整到最佳濾波。自濾波器已廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)模式識(shí)別,通信信道的自均衡,雷達(dá)與聲納的波束形成,減少或消除心電圖中的周期干擾,噪聲中信號(hào)的檢測(cè)、跟蹤、增強(qiáng)和信號(hào)預(yù)測(cè)等。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/152511.htm

1 濾波器的原理

濾波器的原理如圖1所示。

圖中x(n)稱為輸入信號(hào),y(n)是輸出信號(hào),d(n)稱為期望信號(hào),或稱參考信號(hào)、訓(xùn)練信號(hào),e(π)是誤差信號(hào),e(n)=d(n)-y(n)。

濾波器H(z)的系數(shù)根據(jù)誤差信號(hào),通過一定的自適應(yīng)算法,不斷地進(jìn)行改變,使輸出信號(hào)y(n)最接近期望信號(hào)d(n)。

本文以自適應(yīng)處理器為例說明自適應(yīng)濾波器的

2 自適應(yīng)濾波器的
2.1 的主要特點(diǎn)
是一種通用浮點(diǎn)超高速,與TMS320C6201管腳兼容,主頻167 MHz,共8個(gè)運(yùn)算單元,其中6個(gè)為浮點(diǎn)單元,也采用8*32 b=256 b的超長指令字,分置運(yùn)算能力為1 GFLOPS或1 336 MIPS,結(jié)構(gòu)上與C6201類似,不同之處在于:
(1)4個(gè)浮點(diǎn)/定點(diǎn)ALU;
(2)2個(gè)定點(diǎn)ALU;
(3)2個(gè)浮點(diǎn)/定點(diǎn)乘法器,乘法器接受32 b定點(diǎn)數(shù),產(chǎn)生64 b結(jié)果;
(4)支持32/64 b的IEEE浮點(diǎn)格式;
(5)峰值運(yùn)算能力為:1 GFLOPS(32 b單精度),256 MFLOPS(64 b雙精度),乘法并行操作688 MFLOPS。
2.2 自適應(yīng)處理器的實(shí)現(xiàn)
在自適應(yīng)信號(hào)處理中,要根據(jù)一定的算法,從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中估算出權(quán)值,然后把這種自適應(yīng)權(quán)與數(shù)據(jù)合成,得到期望的輸出。圖2是一個(gè)自適應(yīng)對(duì)消原理圖,在3路數(shù)據(jù)中都含有期望的信號(hào)和要抑制的干擾,其中各路的干擾是相關(guān)的,而信號(hào)的相關(guān)性很弱,信號(hào)與干擾不相關(guān)。自適應(yīng)算法就是從3路數(shù)據(jù)中取來一批數(shù)據(jù)作為樣本,按最小二乘法則,將3路數(shù)據(jù)合成,使得合成輸出中干擾基本上被消除,而信號(hào)仍較強(qiáng)。為了使信號(hào)不隨干擾一起被對(duì)消掉,希望在求全樣本中無信號(hào)。
可采用DSP對(duì)3路輸入支路進(jìn)行自適應(yīng)合成,每路數(shù)據(jù)為復(fù)數(shù)據(jù),I,Q串行,即先實(shí)部后虛部的次序,數(shù)據(jù)速率為1.5 MHz,根據(jù)復(fù)數(shù)的合成公式為:
y=x0-w1xl-w2x2
wn,xn,y均為復(fù)數(shù)。每輸出一個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù),需要8次實(shí)數(shù)乘法和8次實(shí)數(shù)加法,要求DSP始終保持24 MFLOPS的運(yùn)算速度。主頻60 MHz的峰值運(yùn)算速度為60 MFLOPS,數(shù)據(jù)輸入/輸出速度也能滿足要求。
自適應(yīng)權(quán)值的運(yùn)算和系統(tǒng)的一些控制功能由另一片TMS320C6701完成,此C6701定期從3路信號(hào)中取得一批數(shù)據(jù)作為樣本,樣本中僅含干擾而沒有信號(hào)成分,然后按照如下公式計(jì)算出自適應(yīng)權(quán)w=[w1,w2]T:
其中E表示求數(shù)學(xué)期望,在此用N次平均值近似取代,N定為16,各元素均為復(fù)數(shù)。
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