小数倍多速率信号处理应用研究

作     者：邱健伟 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：别志松

授予年度：2017年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：小数倍插值算法 多速率信号处理 位同步 

摘      要：插值算法在通信系统中的应用非常广泛,如何利用插值来对采样信号进行速率转换后仍然保持不失真,一直是受人们重视的问题。插值算法的研究对于稳定高效的信号传输具有非常重要的意义。本文研究的小数倍插值算法主要应用在多速率信号处理中的速率变换以及位同步中的信号恢复。首先从多速率信号处理技术出发,分析传统滤波器对任意速率转换的实现技术上的不足,如需要进行多级分解、实现阶数较高、结构复杂等,发现使用小数倍插值算法可以克服上述缺点。然后对小数倍插值算法进行研究,通过分析不同算法的频率响应比较了各自性能的优劣,并且对可以高效实现任意倍数速率转换的Farrow滤波器结构进行了研究。在对位同步的研究方面,先分析了位同步的基本原理,然后分别研究了迟早门,最大平均功率法以及Gardner算法等定时误差估计的算法原理,并选用估计精度较高的Gardner算法作为位同步模块的实现,再针对现有插值算法性能上的不足,设计了一种能使定时误差达到最小均方误差的插值算法,列出其公式推导过程,分析影响算法性能的因素。本文最后对不同的插值算法进行性能仿真,比较每个算法在不同条件下的均方误差,发现MMSE插值算法具有更好的防止定时抖动特性,并且使用小数倍插值算法对项目中的速率转换模块进行了硬件实现,验证了研究的准确性。