子帶分解的自適應(yīng)濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)

自適應(yīng)濾波器模塊主要由延遲單元，權(quán)值更新子系統(tǒng)、加法器模塊，乘法器模塊組成。它是將抽取過(guò)后的信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波。
FIR濾波器的單位沖激響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，其z變換為。分析和綜合濾波器系統(tǒng)主要由延遲單元、加法器、加法器模塊組成。分析和綜合濾波器不可能有銳截止的理想特性，必須通過(guò)增加階數(shù)來(lái)逼近。分析濾波器子系統(tǒng)h00，h01，h10，h11，綜合濾波器子系統(tǒng)g00，g01均采用橫截型結(jié)構(gòu)。

權(quán)值更新子系統(tǒng)模塊主要由乘法器、除法器、加法器、延遲單元、總線(xiàn)類(lèi)型轉(zhuǎn)換等模塊組成。該子系統(tǒng)主要完成濾波器的權(quán)值更新。w(k+1)=w(k)+μ／γ+xT(k)x(k)e(k)x(k)運(yùn)算和wi(k)xi(k)運(yùn)算。

4 仿真
Matlab的Simulink環(huán)境具有強(qiáng)大的圖形化仿真驗(yàn)證功能，用DSP Builder模塊設(shè)計(jì)好一個(gè)新的模型后，可以直接在Simulink中進(jìn)行算法級(jí)、系統(tǒng)級(jí)仿真驗(yàn)證。該設(shè)計(jì)的Simulink仿真如圖6所示，輸出信號(hào)含有毛刺，這說(shuō)明輸出信號(hào)與期望信號(hào)還有一定的穩(wěn)態(tài)誤差。可以通過(guò)增加濾波器的階數(shù)，或修改步長(zhǎng)控制參數(shù)μ，以達(dá)到更好的效果。

運(yùn)行Signal complier可將通過(guò)Simulink的模塊文件(．mdl)轉(zhuǎn)換成通過(guò)的硬件描述語(yǔ)言VHDL文件；運(yùn)行Testbench(測(cè)試平臺(tái))可將Sine wavel、Sinewavel+noise、Clock轉(zhuǎn)換成針對(duì)HDL仿真器ModelSim的測(cè)試文件。由圖7可知輸出信號(hào)Sine out逐漸趨于穩(wěn)定，逼近與期望信號(hào)sine wavel，因此設(shè)計(jì)結(jié)果滿(mǎn)足要求，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)過(guò)程。

5 結(jié)語(yǔ)
本文只是從硬件的角度出發(fā)設(shè)計(jì)兩個(gè)子帶自適應(yīng)濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)。由于分解濾波器組的非理想特性，有必要采取子帶間濾波，子帶間的濾波可大大提高收斂速度。子帶自適應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)和研究過(guò)程是比較復(fù)雜的，這里就主要的設(shè)計(jì)研究思想做了一個(gè)闡述，鑒于設(shè)計(jì)中的自適應(yīng)濾波器的階數(shù)選取相對(duì)較小，因而對(duì)自適應(yīng)濾波器的穩(wěn)態(tài)誤差有一定的影響，通過(guò)增加自適應(yīng)濾波器的階數(shù)，分析和綜合濾波器的階數(shù)、數(shù)據(jù)的位數(shù)來(lái)提高精度。