子带分解的自适应滤波器的FPGA实现

文章摘要：自适应滤波器模块主要由延迟单元，权值更新子系统、加法器模块，乘法器模块组成。它是将抽取过后的信号进行自适应滤波。FIR滤波器的单位冲激响应是有限长的，其z变换为。分析和综合滤波器系统主要由延迟单元、加法器、加法器模块组成。分析和综合滤波器不可能有锐截止的理想特性，必须通过增加阶数来逼近。分析滤波器子系统h00，h01，h10，h11，综合滤波器子系统g00，g01均采用横截型结构。权值更新子系统模块主要由乘法器、除法器、加法器、延迟单元、总线类型转换等模块组成。该子系统主要完成滤波器的权值更新。w(k+1)=w(k)+μ／γ+xT(k)x(k)e(k)x(k)运算和wi(k)xi(k)运算。4

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　　自适应滤波器模块主要由延迟单元，权值更新子系统、加法器模块，乘法器模块组成。它是将抽取过后的信号进行自适应滤波。

　　FIR滤波器的单位冲激响应是有限长的，其z变换为。分析和综合滤波器系统主要由延迟单元、加法器、加法器模块组成。分析和综合滤波器不可能有锐截止的理想特性，必须通过增加阶数来逼近。分析滤波器子系统h00，h01，h10，h11，综合滤波器子系统g00，g01均采用横截型结构。

　　权值更新子系统模块主要由乘法器、除法器、加法器、延迟单元、总线类型转换等模块组成。该子系统主要完成滤波器的权值更新。w(k+1)=w(k)+μ／γ+xT(k)x(k)e(k)x(k)运算和wi(k)xi(k)运算。

　　4 仿真

　　Matlab的Simulink环境具有强大的图形化仿真验证功能，用DSP Builder模块设计好一个新的模型后，可以直接在Simulink中进行算法级、系统级仿真验证。该设计的Simulink仿真如图6所示，输出信号含有毛刺，这说明输出信号与期望信号还有一定的稳态误差。可以通过增加滤波器的阶数，或修改步长控制参数μ，以达到更好的效果。

　　运行Signal complier可将通过Simulink的模块文件(．mdl)转换成通过的硬件描述语言VHDL文件；运行Testbench(测试平台)可将Sine wavel、Sinewavel+noise、Clock转换成针对HDL仿真器ModelSim的测试文件。由图7可知输出信号Sine out逐渐趋于稳定，逼近与期望信号sine wavel，因此设计结果满足要求，能够实现自适应过程。

　　5 结语

　　本文只是从硬件的角度出发设计两个子带自适应滤波器的FPGA实现。由于分解滤波器组的非理想特性，有必要采取子带间滤波，子带间的滤波可大大提高收敛速度。子带自适应滤波器的设计和研究过程是比较复杂的，这里就主要的设计研究思想做了一个阐述，鉴于设计中的自适应滤波器的阶数选取相对较小，因而对自适应滤波器的稳态误差有一定的影响，通过增加自适应滤波器的阶数，分析和综合滤波器的阶数、数据的位数来提高精度。

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