基于FPGA的LMS正交濾波器研究與設計.pdf

1、本文提出一種基于LMS（Least mean square）自適應算法的濾波方法，介紹了該方法在低頻信號濾波上的應用，并在FPGA(Field－Programmable Gate Array)平臺上實現(xiàn)。傳統(tǒng)數(shù)字濾波器FIR、IIR濾波器針對不同的系統(tǒng)和干擾信號，其濾波參數(shù)不固定。因此，在窄帶信號的濾波處理中，傳統(tǒng)濾波器對信號濾波降噪的效果往往受到衰減增益限制。本文提出的方法先以CORDIC(Coordinate Rotation Di

2、gital Computer)算法產(chǎn)生的正弦信號來調(diào)制采樣信號，根據(jù)采樣信號與基準信號的誤差值，使其權向量沿負梯度方向終止于維納解。該方法在類直流輸入及帶寬窄的情況下仍能有效過濾高頻噪聲，讀取低檢測信號幅值。理論分析和實驗結果表明,與傳統(tǒng)濾波方法對比，該濾波方法在處理窄帶信號的濾波上更具有優(yōu)勢。本文的主要研究內(nèi)容為：
　　首先，闡述了傳統(tǒng)的LMS濾波器發(fā)展歷程，研究現(xiàn)狀，及設計原理以及組成結構。比較各種不同形式的濾波器之間的異同，

3、分析他們在不同的應用場合的優(yōu)劣之處，從而得出在低頻領域較常用濾波器的幾種形式。
　　其次，介紹基于LMS的正交濾波算法原理。先提出正交濾波器的一般結構形式，然后將LMS算法應用于正交濾波器上。并且，在第二章中通過公式推導和建模來證明該結構的可靠性。為了驗證算法推導的結果，本文先在MATLAB平臺上建立正交濾波器的模型，對濾波器加入隨機信號用作激勵進行仿真測試。從實驗結果，和仿真波形，以及數(shù)據(jù)上結合原理分析模型的各個參數(shù)指標。

4、>　　本文的最終目的是將該算法用于工程應用上，因此以EP2C8的FPGA芯片為主控芯片，對仿真的噪聲進行實物濾波實驗。通過聯(lián)合MODELSIM軟件觀察不同的高斯噪聲與各個頻段的輸入信號的輸出效果，分析其平滑度，濾波時間，并進行信噪比的比較。
　　最后，對比基于LMS算法的FIR濾波器,陷波濾波器及該濾波器在FPGA平臺上性能的異同，比較出不同應用場合中該濾波器的優(yōu)勢所在。并且總結該濾波器的創(chuàng)新之處和不足之處，希望能通過后續(xù)的工作優(yōu)