基于fpga的自适应滤波器
关于自适应滤波器的fpga实现，对于想学数字滤波器的和fpga的同学来说非常好基于FPGA的自适应滤波器设计摘要数字滤波器较模拟滤波器相比,具有信噪比髙,过渡带性能好,髙可靠性及可扩展性,设计灵活方便的优势,应用范围越米越广。随着专用数字信号处理芯片的发展,数字滤波器的可实现性能以及处理速度得到了极大的提升,FPGA(现场可编程门阵列)作为一种新型数字信号处理芯片,具有数字信号处理速度快、数据并行处理并且利用硬件编程语言直接进行硬件设计等特点,自适应滤波器的FPGA设计以及优化方法,是目前的一个研究热点。本文对自适应滤波器进行 Matlab仿真,以对其结构特性以及运算特点进行了解,利用 Matlab生成测试信号与FPGA仿真软件 Modelsim进行联合设计以及行为仿貞,采用 Altera公司的 Cyclone IV系列芯片EP4CE15F17C8为载体的开发板进行设计仿真,在设计过程中,充分利用FPGA可以并行处理以及快速的数字信号处理的特点进行针对性的结构设计。在此基础上做了以下工作。在充分了解滤波器,自适应横向滤波器,自适应陷波滤波器以及FFT变换原理的基础上,选择并搭建∫设计平台,在目前自适应横向滤波器的FPGA设计的研究基础上,采用模块化的设计方法,单独设计可重复调用的串行FR滤波模块以及串行LMS杖值更新模块,对两种模块的设计以及综合分别进行了设计以及仿真实验,通过并行调川两种不同模块,每种调用四个的方式设计一个16阶的滤波器为例来阐述模块化设计方法,并设计32阶64阶分别与仝串行以及仝并行设计方式的处理速率以及逻辑资源调用进行比较,结果说明运算速率与并行调用模块数量成正比,远快于全串行结构的设计方式,并且对于64阶仝并行系统来说,极大的减少了硬件资源的消万方数据耗,提髙了设计灵活性。在此设计的基础上,针对传统自适应陷波滤波器的滤波频夲固定不变的缺陷,提出了一种频域变换法检测噪声特征频夲,并可以根据特征噪声频率实时改变陷波频率的滤波器设计方法,为了减小设计复杂性,研究了符号LMS自适应陷波器算法,通过 Matlab仿真实验选取符号的特征变量。并对噪声信号提取算法进行了介绍和设计仿真,最终设计出根据噪声频率自动调节陷波中心频率的自适应陷波滤波器,并对滤波器性能进行了 Modelsim仿真研究,自适应陷波器具有能有效的滤除对应频的单频噪声信号,并且根据噪声的频率特性自动调节滤波频率的特点。针对两种自适应滤波器的FPGA设计,体现了FPGA在自适应滤波器设计时灵活性以及针对性,两种不同类型的自适应滤波器,可以分别适用于普通数字滤波器无法有效发挥作用的场合,同时本文的设计方法对其它类型数字信号处理系统的FPGA实现具有一定参考价值关键词:现场可编程门阵列,自适应横向滤波器,模坎化设计,自适应陷波器万方数据DESIGN OF ADAPTIVE FILTER BASED ON FPGAABSTRaCTCompared with analog filter, digital filter has the advantages of high signalto noise ratio, good performance of transition zone, high reliability andexpansibility, flexible and convenient design and application With developmentof special digital signal processing chip, digital filter Can achieve performanceand processing speed has been greatly improved, the realization of the use of thebetter performance of digital chip design more complex filter, so that the adaptivefilter realization and application become possible, FPGA (field programmablegate array) is a new type of digital signal processing chip, with parallel processingof data and Can use hardware programming language directly the characteristicsof the hardware design, is currently a hot research topic for study of adaptive filteris implemented on FPgaThe matlab simulation of the adaptive filter to understand the characteristicsof the structure and opcration characteristics, and the use of Matlab generatingtest signals and FPGA simulation software Modelsim joint behavior simulation ofFPGa design, then to Altera cyclone Iv series chip ep4cel5f17c8 as the carrierof the development board for simulation design. in the design process, make fulluse of FPGa parallel processing and fast digital signal processing for structuraldesign On this basis, the following work has been doneThe filter needed to fully understand, adaptive transversal filter, adaptivenotch filter and Fft transform based on the principle of selection and build adesign platform, first in the basic research of current FPGA adaptive transversalfilter realization, using modular design method, the structure is divided into singleand serial FiR filter module serial LMS weight update module, the design of thetwo modules and integrated were designed, and simulation experiments, through万方数据the parallel call two different modules, each call the four way to design a 1 6 orderfilter as an example to illustrate the modular design method, and design of 32order and 64 order respectively with serial and the processing rate parallel designmethods and logic resources call were compared. The results show that theoperation rate and parallel call module is proportional to the number, far faster Inthe whole serial design mode, and for the 64 order all parallel system, greatlyimprove the design flexibility, reduce the consumption of hardware resourcesAfter the design on this basis, the traditional adaptive trapped wave filter, filterfrequency fixed defects, put forward a method of frequency domain transformdetection noise characteristic frequency, and can change in real time accordingto the characteristics of noise frequency trapped wave frequency filter designmethods, in order to reduce the design complexity and the sign LMs adaptivenotch filter algorithm, the characteristic variables of the symbol is determinedthrough the simulation experiment of Matlab. And the noise signal extractionalgorithm are introduced and the simulation design, the final design according tofrequency noise automatically adjust the trapped wave frequency adaptive notchfilter, and on the performance of the filters were Modelsim simulation researchthe adaptive notch filter has CaN effectively filter on the frequency of the singlefrequency noise signal, and does not affect the characteristics of waveforms usefulFor the fpga design of two based on the lms adaptive algorithm of filterreflecting the FPGa in the adaptive filter design flexibility and uniqueness, twodifferent types of adaptive filter can be respectively applicable to ordinarydigital filter Can not effectively play the role of occasions, also the designmethod of other types of digital signal processing system based on FPGaimplementation has a certain reference valueKEY WORDS: FPGA, Adaptive transversal filter, Modular design, Adaptivenotch filter万方数据目录摘要ABSTRACT··,··*···第·章绪论…1.1研究目的与意义1.1.1数字滤波器简介·················+··*····+··········*···:··.*····…···*········:··+*·········1.1.2基于FPGA的自适应滤波器研究意义·“中,非2国内外研究现状1.2.1自适应滤波器研究现状122自适应滤波器的FPGA实现研究现状·······申中···申1.3课题的主要研究内谷··B申61.3.1课题的主要工作1.3.2课题的研究实现方案…4本章小结第二章自适应陷波滤波器的原理以及实验平台2.自适应滤波器理论介绍·····中中·········中·中·"中··中·中····中····申2.1.1IR与FIR滤波器简介2.12LMS算法原理132.1.3自适应陷波器的原理15214FFT变换的原理··p··中··中··,和p申·和中中····中·申22设计平台介绍2022.1自适应滤波器的设计平台20222自适应陷波滤波器接2223本章小结24第三章自适应横向滤波器的FPGA实现..273.1自适应滤波器的 Matlab仿真研究…····中中中申·中申···申申p中申·中申··申p申中273.1.1自适应滤波器的功能仿真研究273.2自适应滤波器的滤波收敛性能研究方法…83.1.3自适应滤波器的收敛性能研究….30万方数据3.2自适应滤波器的FPGA模块化设计333.2.1自适应滤波器FPGA模块化设计原理333.22FIR串行模块的设计申·中p申申,申申申·申和中p申申非申·p;申p申·非申·申新申中和申p申和·申·申P申申·申申申p申p343.2.3LMS串行模块的设计35324自适应滤波器多级处理结构整体设计363.2.5结构特性分析393.3木章小结···非中中非第四章自适应陷波滤波器的FPGA设计41符号LMS算法的梯度特征值选择及系统结构设计.414.1.1符号LMS算法的梯度特征值选择4141.2FIR自适应陷波滤波器系统结构设计42噪声信号分析以及参考信号频率值提取……1464.2.1FFT变换的功能464.2.2FFT变换的参数介绍42.3 FFT IP核的调试以及功能测试……4842.4特征噪声频率提取算法.…43自适应陷波模块的设计非··申申中431自适应波器的 Matlab仿真43.2自适应陷波器FPGA设计时的数据截取方法554.3.3白适应陷波器模块的FPGA设计56434自适应陷波器的整体设计6044采用频域变换法自适应陷波器滤除工频噪声.44.1提高系统实时性的方法6144.2模拟与实验验证45木章小结·········65第五章总结与展望DD67参考文献致谢75攻读学位期间发表的学术论文目录77ⅤI万方数据太原理工大学硕上饼究生学位论文第一章绪论1.1研究目的与意义滤波器从1917年发明以米,已经有近一个世纪的发展史1,滤波器的发明也极大的推进了电了器件以及通信的发展。计算机技术以及集成电路的技术的发展又使滤波器产生飞跃式的发展,各科数字电路以及模拟开关电路元件体积越来越小,密度越来越高,直接催生了集成芯片式RC有源滤波器,开关电容滤波器以及数字滤波器。使滤波器的应用范围再一次扩大,不仅仅在通信领域,在医学,电气,图像处理等领域也起到了举足轻重的作用。1.1.1数字滤波器简介数字滤波器作为数字信号处理的一部分,是随着计算机以及数字器件的发展而发展起来的一门比较新的技术,尤其近几年来,数字处理芯片以及数字信号处理技术的发展使得数字滤波器的优点越米越突出,现代数字滤波器可以轻易实现将过渡带缩短到Iz以內,这点是模拟滤波器无法达到的性能指标。数字滤波器比模拟滤波器还有更优越的信噪比、可靠性以及灵活性和可扩展性,并且随着数字集成电路的发展,制作成本将会越来越低S。目前使用比较多的滤波器设计方法分别是无限冲击响应(IR)以及有限冲击响应(FR)波器,其屮由于FR滤波器可以很容易实现具有严格线性相位结构的滤波器,而IR滤波器要达到严格线性相位结构必须经过仝通网终线性相位矫正从而大大增加滤波器的阶数。FR滤波器由于其冲击响应有限,所以是个稳定系统。并且没有反馈环节,有利于其在使件上实现。所以FR滤波器以其独有的优势应用于线性相位结构的系统屮。近几年米,随着RLS以及LMS自适应算法的提出S,很多专家学者提出了利用自适应算法在数字系统上设计自适应滤波器,使滤波器的性能更加灵活,并且在对滤波器有特殊滤波要求的场合使用門,例如自适应陷波器常用在电气设备中滤除工频干扰而对其余频率信号几乎完全不产生影响,以及在通道失配屮采用自适应滤波原理进行矫正12,有些系统可以采用自适应算法达到抵消噪声千扰3,这些都是常规滤波器无法达万方数据基于FPGA的自适应滤波器设计到的性能指标。LMS算法以其简单的特性,可以在多和数字芯片上进行设计。尤其在FPGA上实现各种自适应滤波器14,是目前针对自适应滤波器方面的一个研究方向。1.1.2基于FPGA的自适应滤波器研究意义FIR与IR滤波器都是数字滤波器,即在数字系统上实现滤波器功能,而数字系统又分为软件数字系统实现以及硬件数字系统实现,软件数字系统实现最常用的例如使用MEATLAB或者 Labview进行编程实现15,其优点是可以自如的调节信号字长以及滤波步长,可以达到很高的精度,并且可以综合其它的处理功能为一体。缺点是接口比较单,必须接外置的采集卡,需要以计算机为载休休积往往很大。并且对信号的处理速度在相同糸件下要比硬件实现的滤波器系统要慢,并不能达到很好的实吋性,实际应用中只适用于屮、少量的数据后期分析以及对成本以及实时性要求不高的一些系统使用16。哽件芯片实现的数字滤波器实吋性要比PC杋软件好,并且硬件载体也比较多,如单片机、ARM类芯片,和专门用于数字信号处理的DSP芯片上均可以实现滤波器功能,但是其运算均为串行运算,(现场可编程门阵列)FPGA作为·种可编辑器件,不仅能实现上述所有芯片的功能,在资源配置合理的情况下,还能进行处理馍垬多重并行调用,即在个芯片上实现多个基本芯片同时处理的功能8,从而达到特别优异的数字信号处理功能,目前在图像处理等需要实时对大量数字信号进行滤波处理的领域,FPGA已经成为款不可或缺的芯片。但硬件设计数字滤波器的时候,山于数字滤波器的特殊性,在设计数字滤波器的时候,并没有现成的标准公式,这造成了很多数字滤波器并不能完全直接在硬件系统上实现,例如,FR数字滤波器,必须先利用软件工具得出FIR滤波器的各延迟抽头系数才能进行硬件设计,所以设计FIR滤波器的时候,是离不开计算机系统的,但是设计好的滤波器,可以脱离软件系统进行使用。由亍FR滤波器的本质就是一个标准的乘加运算集,恰好可以利用分布式算法实砚FIR滤波器,分布式算法的每个乘法运算屮必须有一个乘数为常数,这又与FPGA的基本逻辑单元査找表的功能相适应,利用査找表结构可以进行个常数乘数与·个变量相乘的运算,这样在实现FIR滤波器的时候,利用分布式算法,可以实现不使用或仅使用少量乘法器资源即可完成FR滤波器结构设计,FPGA的设计结构刚好与FIR滤波器的万方数据
- 2021-05-06下载
- 积分：1
研发项目管理方法(RDPM)
项目管理，项目经理必修课，IT行业管理方法目录概述·曲·············1.2基本概念12.1什么是项目,10122华为研发项目有什么特点..1012.3产品、版本和项目的关系1.24什么是项日管理.021.2.5项目管理/项目群管理和项目组合管理的关系.131.3研发项目管理方法简介131.3.1总体介…131.3.2商业目标134项目组织模型1.3.5知识域4781.3.6工具.203.7模板201.3.8术语139项目文化14使用说明212商业目标2221概述2222研发项目绩效衡量标准…23商业目标的对齐.2423.1参与产品开发项目的商业目标的制定232和决策者在商业日标上的沟通.233和PDT核心组代表在商业目标上的沟通2234和外部客户在商业目标上的沟通2723.5和项目成员在商业目标上的沟通283项目生命周期模型...............11293.1概述…3.2项目指导流程.303.2.1RDR评审点3.22特殊评审点313.2.3RDR评审操作流程324RDR评审要素325RDR评审结论3.3项目管理流程仅供华为内部使用版权所有⊙华为技术有限公司3.3.1定义…332项目管理过程组..39333项目生命周期阶段.403331项目立项准备阶段3.3.2项目概念阶段3333项目计划阶段33.34项日执行(开发)阶段33.3.5项目执行(验证)阶段333.6项目执行(发布)阶段3.337项目关闭阶段57934项目使能流程…3.5生命周期模型在VRC版本研发项目中的应用..603.5.1RDR设置的说明….60352RDR评审操作流稈61353RDR评审要素说明.…613.54项目管理流程各阶段活动的说明4项目组织模型624.1概述4.2项目组织模型..6242.1定义及目的4.22项目指导职能.6342.3项目管理职能.…424项目执行职能.425项目中的关键角色和闭队…6542.5.1项目运作指导团队4.2.5.2项目经理4253项目组合负责人.7042.54项目赞助人…….704,2.5.5项目管理支撑人员4,2.56职能部门经理4.2.5.7执行小组42.58接收人…42.6其他利益干系人.7543项目组织模型在VRC版本研发项目中的应用./543.1研发项目组织界面.75432项目运作指导团队运作方式76433开发代表与版本经理的职责定位78434项目执行小组及其运作785知识域80仅供华为内部使用版权所有⊙华为技术有限公司5.1概述51.1引言52知识域的构成.80513知识域与项目生命周期的关系………81514知识域与过程组的关系…52整体管理52.1参与制定项目仟务书.5.22制定项目计划.523项目执行与监控524集成变史控制525沟通管理52.6项目移交…1043价值管理10953.1价值分析11153.2价值定义..15533价值控制…11854范围管理12054.1分析范围542定义范围126543控制范围129544验收范围““++“““1315.5质量管理13355.1质量策划1355.52质量保证与控制.5.6目标成本管理146561目标成本分解149562目标成本设计15356.3目标成本实现与验证…1575.7时间管理57.1活动定义161572活动评估…163573活动排序16574进度计划制定16857.5进度控制17158财务管理17358.1费用什计与预算1745.8.2费用控制59风险管理…18359.1风险管理规划…185仅供华为内部使用版权所有⊙华为技术有限公司592识别风险…593分析风191594制定风险应对计划193595控制人险195510人力资源管理.1995.10.1规划人力瓷源2015.10.2组建项日闭队203510.3管理项目团队…2045.10.4释放人力资源2085.1米购管理.20951.1规划采购.2115112实施采购.…215511.3供应商合同管理2175.1.4供应商合同收尾206工具6.1概述…2262PPM多项日管理工具62.1项目计划和依赖关系管理622实现项目人力需求与部门人力供给的半衡22362.3丰富的报表功能提供人力使用情况分析∴…2562.4项目范围和特性依赖管理.22562.5项目风险和问题管理.22662.6支持项目管理流程.2276.27项目合同管理63 CP JIRA项目管理工具22963.1灵活定义各种项日流程.······229632利用强大的统计功能实现项目可视化229633开放的插件接∏能方便快速实现外部系统的集成64 Microsoft office Project项目管理上具……232641充分利用依赖关系建立计划642充分利用工具的丰富视图功能.643及时确认工作完成进展644充分利用工具的筛选功能.2337模板….23571概述2357.2项目任务书模板23573项目计划模板23674项目状态报告模板7.5项目总结报告模板237仅供华为内部使用版权所有c华为技术有限公司8术语2388.1概述8,2术语表2389项目文化..24191概述92项目成员…24393项目主管24594项目团队..2489.5项目文化……········:·········951成就客户952艰苦奋斗953自我批判954开放进取2579.5.5至诚守信…956团队合作261956.1对齐∴262956.2信心263956.3承诺2659564尊重267956.5参与····“·*··10附录…27110.1补充说明10.1.1RDPM的开发约束…27110.1.2RDPM项目生命周期模型阶段划分的特殊考虑27110.1.3对知识域框架图的理解10.1.4研发项日在IPD中的位置27310.1.5TOPn改进项目生命周期和RDPM项目生命周期的对照∴2730.2通用的研发项目RDR评审要素一览表…27410.3通用的研发项目各阶段活动一览表277104V/RC版本研发项目RDR评审要素一览表27910.5VRC版本研发项目各阶段活动一览表10.6RDPM在产品开发项目中的应用28510.6.1商业日标10.6.2项目生命局期模型…10.6.3项目组织模型10.6.4知识域28710.6.5项目文化10.7RDPM在 Charter开发项目中的应用仅供华为内部使用版权所有⊙华为技术有限公司10.7.1商业目标28910.7.2项目生命周期模型…10.73项目组织模型29010.7.4知识域29010.7.5项目文化….10.8主要参考书目29110.9页献者.29210.9.1主要撰稿人.…10.92主要评审人29410.9.3编辑29410.94排版9510.9.5校对29510.9.6项目团队成员29510.97顾问29710.9.8意见反馈人…297仅供华为内部使用版权所有⊙华为技术有限公司研发项目管坦方法(RDPM)1概述概述1.1引言企业中主要有两种类型的活动:一类是连续不断、厝而复始的活动,人们称之为“例行工作”,这些活动常常是按照既定的程序、规章制度,个断重复进行,例如,年度人力预算、每月人力核算、PBC考核、职能部门例会等。另一类是具有特定目标的、临时性的、一次性的活动,人们称之为“项目”,每个项目都有自己的独特性,往往是不同团队采用不同过程,开发出不同产品或成果。例如,开发万门交换机、实施一次组织变革、实岘某个大T运营商的特定需求等。项目的绩效决定了华为PSST体系的整体效率。事实上,华为产品与解决方案体系(下面简称PSST体系)每年婁完成成千上万个各类项目,特别是和产品开发相关的工作基本上都是按项目来运作的,所以说,项目的绩效决定了华为PST体系的整体效率项目的绩效好坏取决于项目管理能力。有数据显示,PSST体系的人均效率只有业界最佳公司的几分之一,分析原因,发现这与PSST体系的项目管理能力不足有着很大关系。从业界最仹公司的实践绎验来看,以项目为中心、最优地利用组织资源是其提升组织运作效率的有效手段。项目管理能力是PSST体系的核心能力,需婁系统性地建设项目管理方法有助于项目管理能力的提升。日前,承担PSST体系研发项日管理工作的主要是开发代表、版木经理,整个PSST体系有1000多人,他们的项目管理能力直接关系到项目的绩效,所以,需要有一套项目管理方法,去帮助他们迅速提升项目管理能力,从而提高项日绩效。目前业界有一些标准的项目管理方法,如美国PMI( Project Management Institute) B PMBOK Project Management Body of Knowledge它们对于提升组织项目管理能力非常有用,但它们往往又较为通用化、理论化,与特定企业的业务流程、组织结构结合不够紧密,能将这些方法灵活应用在PSST体系的项日管理中对开发代表、版本经理是一个很大的挑战。业界最佳公司的通常做法,是结合企业自身项目运作环境和特点、项目管理最佳实践、以及业界的项目管理标准,开发一套适合本企业的项目管理方法或流程,如爱立信的企业项目管理方法 PROPS( The PrOject for Project Steering),IBM的全球项目管理方法 WWPMM( World wideProject Management Methods)。借鉴业界最佳公司的做法,PSST体系组织∫三十多位优秀的项目经理(包括PDI经理、开发代表、版本经理)和质量专家,消化和吸收业界的项目管理方法,结合IPD流程和研发组织特点,开发出這合华为PSST体系的研发项目管理方法RDPM(R& D Project Management methods)。仅供华为内部使用版权所有华为技术有限公司1概述研发项目管理方法(RDPM)1.2基本概念1.21什么是项目项目是为创造独特的产品、服务或其它成果(如某研究项目所产生的关键技术)而进行的临时性工作,包括一系列必须在特定时间完成的相互关联的活动。项目具有临时性(明确的开始时间和结束时间),独特性(一次性的、与过去不同的工作)。1.22华为研发项目有什么特点按项目创造的产品或成果来划分,华为研发项目包括(但不限于)以下类型的项目预研项目产品研发项目(IPD产品开发项目的子项目,下文有详细解释)技术研发项目平台研发项日Beta测试项目补丁版本研发项日●器件替代测试项目上述项目除∫具有项目共有的特征以外,华为研发项目还只有如下一些特点:需求经常是不亢整的、不清晰的,或者容易发生变化的项目进度经常非常紧,赶工现象普遍电信级产品技术复杂,质量要求很高对项目成员的经验和能力要求很高,项目人力成木比较高●项目规模大,项目成员数量多,沟通和协调难度大由此可见,华为研发项目往往非常复杂,要有效实施华为研发项目管理,必须采用系统的项目管理方法,才能保证项目的成功。在诸多类型的研发项目中,产品硏发项目是PSST体系中数量最多的项目,搞清楚了这类项目,也就抓住研发项目的本质。下面就产品研发项目和产品以及产品版本的关系做进一步的分析。1.23产品、版本和项目的关系产品是指满足外部客户需求的软硬件系统(如自研产品、外购产品,也包括资料等)产品对于外部客户而言是可感知的。(产品定义出自《华为公司产品和版本命名规则》)解决方案是一系列产品的集合,可以看做是一种特殊形态的产品。版本是产品在不同时间段的特性集合,包括产品的第一个交付、后续升级的交付。个产品可以有多个版本。版本是在产品生命厝期过程中依据特性对产品做的细分。(版木定义出自《华为公司产品和版本命名规则》)仅供华为内部使用版权所有华为技术有限公司
- 2020-06-06下载
- 积分：1
