（通信與信息系統(tǒng)專業(yè)論文）數(shù)字信號處理器在通信中應(yīng)用的研究.pdf

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 本文簡述了數(shù)字信號處理技術(shù)在軟件無線電中的應(yīng)用及其發(fā)展概況通過 對軟件無線電結(jié)構(gòu)原理的分析，將最新的通用d s p 及專用d s p 技術(shù)結(jié)合起來， 并運用高速d a c 技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)字化軟件發(fā)射機。 在實現(xiàn)方案的選擇上，從集成性，開放性，經(jīng)濟及維護(hù)方面考慮選用 ti 公司的通用d s p 及h a r r i s 公司的上變頻專用d s p 和高速d a c 器件來實現(xiàn)。 在系統(tǒng)設(shè)計中，軟硬結(jié)合。硬件設(shè)計，采用模塊化方法，接口之間嚴(yán)格按 照時序配合。軟件設(shè)計，采用結(jié)構(gòu)化思想，單元功能相對獨立。 算法仿真及濾波器設(shè)計都是在matla1 3 環(huán)境下完成的實驗結(jié)果表明， 該設(shè)計具有廣泛的工程實用價值。 關(guān)鍵詞：軟件無線電 模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換 數(shù)字信號處理器數(shù)字濾波器 墨望查堂塑主堂垡笙奎 a b s r r a c r i n t h i sp a p e r ，t h es u r v e yo fd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft e c h n o l o g yo f d s pi ns o f t w a r er a d i oi sg i v e no nt h eb a s eo fa n a l y s i so fs o f t w a r er a d i os t r u c t u r e ，a d i g i t a ls o f t w a r et r a n s m i t t e ri sc o m p l e t e db yc o m b i n i n gt h el a t e s tg e n e r a ld s pa n d d e d i c a t e dd s pt e c h n o l o g ya n da p p l y i n go ft h ef a s td at e c h n o l o g y t h eg e n e r a ld s po ft la n dd e d i c a t e du p c o n v e r t e rd s po fh a r r i sa r es e l e c t e d f r o mt h e c o n s i d e r a t i o no fs y s t e m si n t e g r i t y ，d e v e l o p m e n t ，e c o n o m ya n dm a i n t a i n i n g t h es y s t e mi sd e s i g n e do nt h ec o m b i n a t i o no fs o f t w a r ea n dh a r d w a r e f u n c t i o n b l o c ki s a p p l i e d i nt h ed e s i g no fh a r d w a r e ，w h e r ea l li n t e r f a c e sc o n f o r mt h e t i m i n gt h es t r u c t u r a li d e ai sa p p l i e di nt h ed e s i g no fs o f t w a r e ，w h e r ee v e r yf u n c t i o n b l o c ki si n d e p e n d e n te a c ho t h e r t h es i m u l a t i n go fs y s t e ma n dd e s i g no ff i l t e ra r ec o m p l e t e da tt h em a t l a b s o f t w a r ep l a t f o r mt h ed e s i g nh a v ep r a c t i c a lv a l u ef r o mt h ep e r f o r m a n c eo fs y s t e m b yt e s t i n g k e yw o r d s ：a n a l o gt od i g i t a l d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s o r d i g i t a lt oa n a l o g d i g i t a lf i l t e r s o f t w a r er a d i o i i 天津大學(xué)碩士學(xué)位論支 第一章緒論 第一節(jié)無線通信設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 九十年代以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新的技術(shù)、s - 藝、器件相 繼涌現(xiàn)，如高性能的集成混頻器，線性放大器( l n a ) ，聲表面波濾波器( s a w ) ， 而更重要的是低功耗，高性能的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理器的發(fā)展，這些發(fā) 展使無線電通信設(shè)備的設(shè)計得到了根本性的變化。這些變化使得通信機的尺寸 更加小，功耗更低，實現(xiàn)更靈活。采用數(shù)字器件代替那些不可靠，不準(zhǔn)確的模 擬器件，用軟件的方法實現(xiàn)信號的各種調(diào)制，解調(diào)方式，這就是軟件無線電。 軟件無線電是jm i t o l a 于1 9 9 2 年首先提出，隨后，1 9 9 5 年5 月他又在i e e e c o m m u n i c a t i o n s m a g a z i n e 上發(fā)表了一篇名為 ( t h es o t t w a r e r a d i oa r c h i t e c t u r e ) 的文章再一次論述了軟件無線電的功能及其結(jié)構(gòu)，這使我們認(rèn) 識到軟件無線電技術(shù)是無線通信的重要發(fā)展方向，是未來通信產(chǎn)業(yè)新的增長點， 是知識經(jīng)濟發(fā)展的體現(xiàn)。 第二節(jié)軟件無線電的結(jié)構(gòu) 軟件無線電是將寬帶a d 盡可能靠近射頻天線，用數(shù)字信號處理器( d s p ) 處理轉(zhuǎn)換后的數(shù)字，通過軟件編程來實現(xiàn)設(shè)備的全部功能，它應(yīng)具有開放式的 體系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有以下特點： 1 模塊化：獨力于信號形式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件和軟件功能單 元。 2 可編程：可加載新的軟件模塊，便于設(shè)備的升級換代。 3 可擴充：可方便地增加新的信號波形、調(diào)制方式、話音編碼、保 密算法等。 4 可裁減：根據(jù)需要，可靈活配置系統(tǒng)的功能、性能、體機、價格 等。 5 分層性：軟件模塊具有層次性，可重用性高，使得開發(fā)成本和周 期大大降低。 6 開放性：采用公開的、標(biāo)準(zhǔn)化的總線接口規(guī)范( 如v m e 、p c i 總線) ， 有利于多廠商產(chǎn)品的集成。 目前，在國際移動通信領(lǐng)域，軟件無線電主要應(yīng)用在智能無線基站上，如 第1 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位滄支 一一 a i r n e t 公司的寬帶收發(fā)系統(tǒng)( b t s ) ，支持a m p s 、t a c s 、p c s 一1 9 0 0 、g s m 、 d c s 1 8 0 0 等，還有s t e m b r e c h e r 公司的m i n i c e l l 支持a m p s 、g s m 等。 第三節(jié)數(shù)字信號處理器( d s p ) 的作用 總的來說，通信機分為兩個部分，一部分是高頻部分，另一部分是數(shù)字化 部分。在接收的時候，高頻部分將天線接收到的高頻信號轉(zhuǎn)換濾波至中頻信號， 數(shù)字化部分則將轉(zhuǎn)換后的中頻信號數(shù)字化，其中數(shù)字信號處理器( d s p ) 則擔(dān)任著 將傳送的信息從數(shù)字化后的中頻信號中提取出來的任務(wù)。發(fā)射的時候，數(shù)字化 部分將話音或數(shù)據(jù)抽樣量化成數(shù)字，由數(shù)字信號處理器- ( d s p ) 完成調(diào)制任務(wù)。具 體框圖見圖l 。 音頻輸入 抗混疊模 擬濾波器 b 發(fā)射機 圖1 通信機方案 可見，數(shù)字信號處理器( d s p ) 在軟件無線電中擔(dān)任著極其重要的角色，通 過數(shù)字實現(xiàn)的方法，可以實現(xiàn)一般的模擬調(diào)制和解調(diào)，如a m ，f m ，也可以實 現(xiàn)其它任何類型的調(diào)制解調(diào)，如q p s k ，q a m ，f s k ，g m s k 等數(shù)字方式。因 為數(shù)字處理的核心是數(shù)字信號處理器( d s p ) ，所以各種類型的調(diào)制解調(diào)均可以用 軟件實現(xiàn)。同時，通過對d s p 軟件的重新編程，可以對通信設(shè)備進(jìn)行軟件升級 以適應(yīng)用戶的不同選擇，而不需改動任何硬件設(shè)備。另外，使用數(shù)字技術(shù)可使 濾波數(shù)字化，這樣就可代替那些對頻率敏感的器件，如電感，電容等，同時， 由于使用數(shù)字信號處理器進(jìn)行濾波運算，濾波器的特性變化就可通過軟件來完 第2 頁 黼 n 怔怔瓣撻 時哩 菠大：| 囂墊 廠叫l(wèi)】笮篷 瑟 麗燃 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 成，而不必局限于那些頻率特性固定的聲表面波，陶瓷或晶體等濾波器。 第二章芯片支持及其方案 目前，國際上已有幾家大公司開始提供應(yīng)用在軟件無線電上的套片。其中 最有影響的應(yīng)屬模擬器件公司( a d i ) 和h a r r i s 公司。下面簡單介紹兩公司的 方案： 1 a d i 公司 11 發(fā)射機 a d i 公司的發(fā)射機方案框圖見圖2 ： a 咿s c d m a a d 9 7 5 4 壹l 墊 圖2 a d i 公司發(fā)射機方案 圖2 可見，a d l 公司提供了一個正交數(shù)字上變頻芯片( 專用d s p ) a d 6 6 2 2 和一個高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換器a d 9 7 5 4 。其中，a d 6 6 2 2 主要由以下幾個部分 組成： a 數(shù)控振蕩器( n c o ) 數(shù)控振蕩器是a d 6 6 2 2 的心臟，它由3 2 b i t 的控制宇控制，產(chǎn)生 從一f s a m p 2 至十f s a m p 2 的頻率范圍，作為正交本振，運行在6 5 m s p s 時，最高分辨率為0 0 1 5 h z ，在所有的頻率范圍內(nèi)，最大雜散為 1 0 0 d b c 。 第3 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 b 系數(shù)可編程內(nèi)插濾波器( r c f ) r c f 是一個最大階數(shù)為1 2 8 階的可編程數(shù)字濾波器，每個系 數(shù)皆為1 6 b i t ，通過編程可實現(xiàn)4 ，5 ，6 和8 倍的內(nèi)插率。 c 級聯(lián)梳狀內(nèi)插濾波器( c c l ) r c f 的輸出送到c c l 的輸入，c c l 又可對此佶號進(jìn)行1 到1 0 2 4 的內(nèi)插，通過編程可使其濾波器阻帶響應(yīng)很平坦。 12 接收機 a d i 公司的接收機方案框見圖3 ： 中頻a 中頻b 一1r “一 2 0t - td s p 一jl f j 圖3a d l 公司接收機方案 由圖3 可見，a d i 公司為數(shù)字接收機提供全套芯片，它包括以下幾個部分： 低噪聲中頻放大器a d 6 6 3 0 ，帶信號檢測功能的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器a d 6 6 0 0 ，數(shù)字 收信號處理器a d 6 6 2 0 。其中a d 6 6 2 0 的方框圖見圖4 ： 數(shù)據(jù) 圖4a d 6 6 2 0 功能框圖 第4 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 由圖4 可見，a d 6 6 2 0 主要由以下幾個部分組成： a 數(shù)控振蕩器( n c o ) 它的作用及指標(biāo)同a d 6 6 2 2 的n c o 。 b 級聯(lián)集成梳狀濾波器( c i c ) 它是一個線性相位的實系數(shù)有限沖擊響應(yīng)抽取濾波器，它的抽取 率最大可達(dá)3 2 ，以最大限度的降低對后級處理器的要求。 c 有限沖擊響應(yīng)濾波器( f i r ) 這是一個系數(shù)為2 0 b i t 的可編程抽取濾波器，它的最大可編 程階數(shù)為2 5 6 階，抽取率為1 ，2 ，3 3 2 。 2h a r r i s 公司 哈里斯公司憑借其雄厚的數(shù)字處理技術(shù)實力，適時推出了其數(shù)字通信機的 解決方案。其p r i s m 套片已廣泛為國際、國內(nèi)大公司所采用。其中包括8 0 0 m h z c d m a a m p s 套片，軟件無線電套片等。 3 德州儀器公司( t 1 ) t l 公司多年來一直致力于通用d s p 的開發(fā)，其越來越快的速度和越來越便 宜的價格使得其d s p 產(chǎn)品越來越多的應(yīng)用在通信領(lǐng)域，如m o t o r o l a 公司已將t i 公司的t m s 3 2 0 c 5 4 x 芯片掩膜后應(yīng)用在移動電話中以獲得更大的靈活性和更低 的成本。 第三章發(fā)射機中頻以下方案設(shè)計 1 整體設(shè)計 根據(jù)目前市場上的芯片供應(yīng)情況及技術(shù)實現(xiàn)的可行性分析，選用了h a r r i s 公司的數(shù)字上變頻器件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，a d i 公司的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，t i 公司的通用 d s p ，具體方案框圖見圖5 ： 話音 1 竺_ h 鱟h 爹h 笙h 薹霉陣善 圖5 本方案發(fā)射機框圖 第5 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 一一 話音信號通過一個抗混迭濾波器后送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器抽樣后 送入通用d s p 進(jìn)行內(nèi)插濾波運算，數(shù)字上變頻器件對d s p 送來的信號再進(jìn)行 內(nèi)插濾波，調(diào)制，最后送入數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成所需的中頻頻率。 2 方案的具體實施及芯片的選型。 我們從與模擬和數(shù)字的橋梁模數(shù)轉(zhuǎn)換器講起。自本世紀(jì)七十年代中期以 來，大多數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用了積分、逐次逼近或并行比較( 閃電式) 技術(shù)。進(jìn) 入八十年代，一技術(shù)進(jìn)一步擴展了選擇的余地，還有最近出現(xiàn)的新型流水線 a d c 。下面簡單介紹一下模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各個類型： 直接轉(zhuǎn)換a d c 前面提到的五種技術(shù)中，速度最快的就是直接轉(zhuǎn)換，也就是閃電式a d c 。 基于這種結(jié)構(gòu)的a d c 速度極快，所有位的轉(zhuǎn)換同時完成，它需多個比較器和 參考電壓，一個n 位的分辨率的轉(zhuǎn)換器需要2 ”一1 個并聯(lián)的比較器，參考電壓由 一個電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)定，彼此相差v ，。2 ”一個最低有效位或l s b ) 。 輸入電壓的改變通常會使多個比較器的輸出狀態(tài)發(fā)生變化。所有輸出經(jīng)一 個解碼邏輯單元組合后產(chǎn)生轉(zhuǎn)換器的n 并行輸出。盡管閃電式轉(zhuǎn)換器具有最快 的速度，但其分辨率受限于管芯尺寸、過大的輸入電容以及數(shù)量巨大的比較器 所產(chǎn)生的功率消耗。結(jié)構(gòu)重復(fù)的并行比較器之間還要求精密的匹配，因為任何 失配都會造成靜態(tài)誤差，例如使輸入失調(diào)電壓( 或電流) 增大。閃電式a d c 還 易于產(chǎn)生離散的、不確定的輸出，即所謂的“火花碼”?；鸹ùa主要有兩個來 源： 2 n 1 個比較器的亞穩(wěn)態(tài) 溫度計編碼氣泡 不匹配的比較器延遲會使邏輯1 變?yōu)檫壿? ( 或反之) ，這如同溫度計中出現(xiàn) 了一個氣泡由于a d c 中的編碼單元無法識別這種錯誤，經(jīng)過編碼后的輸出同樣 會出現(xiàn)“火花”。 逐次逼近a d c 這種轉(zhuǎn)換技術(shù)基于逐次逼近寄存器( s a r ) ，或稱為位權(quán)衡轉(zhuǎn)換，采用一 個比較器對輸入電壓和一個n 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器( d a c ) 的輸出用做參考電壓，經(jīng) 過總共n 次比較就可得到最終轉(zhuǎn)換結(jié)果，其中每次比較完成一位的轉(zhuǎn)換。 第6 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一步將d a c 的最高有效位( m s b ) 保存到s a r ，接著將該值( m s b ) 對應(yīng)電壓與輸入進(jìn)行比較。比較器( 高或低) 被反饋到d a c ，并在下一次比較 前對其進(jìn)行修正。在邏輯控制電路的時鐘驅(qū)動下，s a p , 不斷進(jìn)行比較和移位操 作，直到完成l s b 位的轉(zhuǎn)換，此時所產(chǎn)生的d a c 輸出逼近輸入電壓的i 2 l s b 。 當(dāng)每一位都確定后，轉(zhuǎn)換結(jié)果被鎖存到s a p 并作為a d c 輸出。 s a r 轉(zhuǎn)換器包括一個比較器、一個d a c 、一個s a r 和一個邏輯控制單元。 采樣速率可達(dá)1 m s p s ，功耗低，與流水線a d c 相比，其輸入帶寬和采樣速率較 低。 積分型a d c 積分型a d c 又稱雙斜率或多斜率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，是應(yīng)用最為廣泛的轉(zhuǎn)換器 類型。經(jīng)典的雙斜率轉(zhuǎn)換器包括兩個主要部分：一部分電路采樣并量化輸入電 壓，產(chǎn)生一個時域問隔或脈沖序列：再由一個計數(shù)器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。 雙斜率轉(zhuǎn)換器采用一個帶有輸入切換開關(guān)的模擬積分器，一個比較器和一 個計數(shù)單元。積分器對輸入電壓積分固定的時間間隔( t c h a r g e ) ，該時間間 隔通常對應(yīng)干內(nèi)部計數(shù)單元的最大計數(shù)。時間到達(dá)后將計數(shù)器復(fù)位并將積分器 輸入連接到反級性( 負(fù)) 參考電壓。在每個反級性信號作用下，積分器被“反 向積分”直到輸出回到零，并使計數(shù)器終止，積分器復(fù)位。 積分器電容在第一個階段，積分充電期間所獲得的電荷( t c h a r g ex v i n l ) 必然等于它在第二個階段，反向積分放電期間( t d i s c h a r g e iv r e f ) 所放掉的電荷這樣，二進(jìn)制輸出碼也就正比于上述時間間隔的比率。 第二階段的時間t d i s c h a r g e 對應(yīng)于a d c 輸出碼。v l n 、v r e f 、t c h a r g e 和t d i s c h a r g e 之間的關(guān)系如下， v i h i l 、r e f l = t d i s c h a r g e t c h a r g e 通過啟動一個校準(zhǔn)周期，能夠自動消除系統(tǒng)偏差。相比于流水線a d c ， 積分型器件的速度和帶寬都非常低但它們抑制高頻噪聲和固定的低頻干擾如 5 0 h z 或6 0 i - i z 的能力，使其對于嘈雜的工業(yè)環(huán)境以及不要求高轉(zhuǎn)換率的應(yīng)用非 常有用。 a a d c 一具有相對簡單的結(jié)構(gòu)，又稱為過采樣轉(zhuǎn)換器。這種轉(zhuǎn)換器由調(diào) 第7 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 制器及連接于其后的數(shù)字濾波器構(gòu)成。調(diào)制器的結(jié)構(gòu)非常近似于雙斜率a d c ， 包括一個積分器和一個比較器，以及含有一個1 位d a c 的反饋環(huán)。這個內(nèi)置 的d a c 僅僅是一個開關(guān)，它將積分器輸入切換到一個正或負(fù)的參考電壓。一 a d c 還包括一個時鐘單元，為調(diào)制器和數(shù)字濾波器提供適當(dāng)?shù)亩〞r。 窄帶信號送入一a d c 后被以非常低的分辨率( i 位) 進(jìn)行量化，但采 樣頻率非常高，如2 m i - i z 或更高。經(jīng)過數(shù)字濾波器處理后，這種過采樣被降低 到一個比較低的采樣率，如8 k h z 左右，同時a d c 的分辨率( 即動態(tài)范圍) 被 提高到1 6 位或更高。盡管比流水線a d c 要慢且限于比較低的輸入帶寬，這種 。技術(shù)任具有以下優(yōu)勢： 低價格，高性能 集成化的數(shù)字濾波 與d s p 技術(shù)的兼容性便于實現(xiàn)系統(tǒng)集成 流水線a d c 流水線a d c 在尺寸、速度、分辨率、功耗和設(shè)計難度等性能反面提供7 很好的平衡。流水線a d c 又被稱為子區(qū)式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由級聯(lián)的若干級電路 組成，每一級包括一個采樣保持( t ，h ) 放大器，一個低分辨率a d c 和d a c ， 以及一個求和電路，求和電路還包括可提供增益的級間放大器。快速、精確的 n 位轉(zhuǎn)換可分為兩段以上的子區(qū)或流水線來完成。首先執(zhí)行較粗略的m 位a d 轉(zhuǎn)換，接著由一個至少n 位精度的d a c 將轉(zhuǎn)換結(jié)果變回到2 “個模擬電平中的 某一個與輸入求差。最后，由一個較“細(xì)”的k 位閃電式轉(zhuǎn)換器對差值進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，并將兩級( 或更多) 的輸出組合起來。 必須滿足以下不等式以便糾正重疊誤差： l + m + k n 其中，l 為級數(shù)，m 為各級中a d c m d a c 電路的粗分辨率，k 為精細(xì)a d c 級的細(xì)分辨率，而n 是流水線a d c 的總分辨率。大多數(shù)流水線a d c 包括數(shù)字 誤差糾正電路，工作于各級之間。 流水線模數(shù)轉(zhuǎn)換器配有校正單元，用來補償不理想的邊界效應(yīng)如溫度漂移 或乘積d a c 中電容的失配。數(shù)字校正通常用于流水線a d c 的多級電路，利用 兩個可引起m d a c 輸出發(fā)生幅度等于v r e ，躍變的代碼。任何與此理想階躍的 第8 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論支 偏離就作為一個誤差進(jìn)行測量。各級轉(zhuǎn)換器的誤差被采集起來并儲存到內(nèi)部存 儲器中。正常工作時再將結(jié)果從r a m 中取回并分別對流水線各環(huán)節(jié)的增益和 m d a c 電容失配進(jìn)行補償。a d l 公司的a d 6 6 0 0 、m a x i m 公司的m a x l 2 0 l 等 都是流水線轉(zhuǎn)換器。 根據(jù)以上分析，我選擇了低功耗、高動態(tài)范圍、與d s p 技術(shù)相兼容的一 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它的主要特點如下： 1 6 b i t 并行輸出 6 4 倍的過采樣率 最高輸出速率達(dá)2 2 0 k s p s 線性相位低通數(shù)字濾波器 片內(nèi)自帶25 v 參考 單5 v 供電 前面提到一a d c 的采樣頻率很高，因此就降低了對它前面模擬抗混迭 濾波器的要求，且一調(diào)制器中的單b i td a c 保證了非常好的線性和直流準(zhǔn)確 度，下面是從一些主要指標(biāo)上的分析。 。s ( n 十d ) s ( n + d ) ，s 是基波分量幅度的有效值，( n + d ) 是指那些非基波分量和 諧波分量的和的有效值，此指標(biāo)的測量可通過將一個低噪聲、低失真的正弦信 號加在a d c 的輸入端，并根據(jù)輸出計算信號的快速傅里葉變換( f f t ) 或從輸 出信號的頻譜圖中得到。此芯片的s ( n + d ) 達(dá)到79 0 d b ，完全可以滿足要求。 。總諧波失真( t h d ) 總諧波失真就是諧波有效值的和與基波分量有效值的比值，其定義如下： t f i d = 2 0 1 0 9 s q r t ( v 2 2 + v 3 2 + v 日2 十v 5 2 + v 6 2 ) ，v 1 其中，v ，是基波分量幅度的有效值，v ：、v ，、v 。、u 、u 是第二到第六次 諧波分量幅度的有效值，t i - d 依然可以從計算信號的快速傅里葉變換( f f t ) 中得到。 。無雜散動態(tài)范圍( s f d r ) 無雜散動態(tài)范圍定義為a d c 輸出頻譜中基波分量的有效值與雜散或諧波 分量的峰值的比值，一般的，此值的大小是由輸出頻譜中最大的諧波所決定的。 第9 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 因為二次諧波出現(xiàn)在數(shù)8 - 濾波器的阻帶，這意味著噪聲電平中的毛刺將嚴(yán)重影 響這個指標(biāo)。 。互調(diào)失真( i n t e r m o d u j a t j o nd i s t o r t i o n ) 電路的非線性特性是造成互調(diào)干擾的根本原因，假設(shè)有兩個正弦信號同時 作用于a d c 的輸入端f a ，f b ，這時由于a d c 前端的非線性特性，就會產(chǎn)生一 個組合頻率干擾m f a n f o ，其中m ，n = 0 ，l ，2 ，3 等整數(shù)，m 和n 不同時為0 。 例如，二階產(chǎn)物( f a + f b ) 和( f a f o ) 以及三階產(chǎn)物( 2 f a 十f b ) ，( 2 f a f b ) ，( f a + 2 f b ) 和( f a 一2 t b ) 。此器件的互調(diào)失真達(dá)一8 8 d b ，也滿足了整機的要求。 此外，還有如通帶紋波，通帶頻率，阻帶紋波，阻帶頻率等影響發(fā)射機頻 率響應(yīng)的指標(biāo)。 本方案中此a d c 的輸入時鐘為f c l k i n = 5 1 2 k h z 的抽樣頻率對帶寬為3 0 0 3 0 0 0 h z 的話音信號進(jìn)行過采樣。用如此高的抽樣率進(jìn)行采樣，就會把量化噪聲分散到 o f c l k i n 2 的頻率范圍內(nèi)，則在帶寬內(nèi)的噪聲能量就相應(yīng)減小( 見圖6 ) ，并且 提高a d c 的有效位數(shù)( e n o b ) ，其計算公式如下： e n o b = ( s n r - l7 6 d b ) 60 2 d b 其中，s n r 是輸入信號的信號噪聲比。而高階的調(diào)制器會進(jìn)一步將噪聲整形， 使帶內(nèi)的噪聲能量進(jìn)一步減小( 見圖6 ) 。 信息帶寬 信息帶寬 信息帶寬 圖6 一a a d c 的噪聲特性 第1 0 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 調(diào)制器后的數(shù)字濾波器有三個主要的作用。 對調(diào)制器輸出的l b i t 樣本作綜合平均。 濾掉大量的帶外量化噪聲。 降低數(shù)據(jù)率從濾波器輸入的f c l k i n 至濾波器輸出的 f c l k i n 6 4 ，但要保證輸出速率f s 至少在信號帶寬的2 倍以上。 數(shù)字濾波器比模擬濾波器在以下幾點上有明顯的優(yōu)勢首先因為數(shù)字濾波 器是在模數(shù)轉(zhuǎn)換之后，即它的濾波是靠數(shù)字運算完成的，所以在它的轉(zhuǎn)換過程 中沒有噪聲產(chǎn)生，或者說噪聲可以忽略不計，而模擬濾波器在濾波過程中就必 然的引進(jìn)了噪聲。另一點是數(shù)字濾波器在保持著低通帶紋波和良好的陡降特性 的同時，還具有線性相位。 此a d 轉(zhuǎn)換器采用兩個級聯(lián)的有限沖擊響應(yīng)濾波器( f 1 r ) ，決定a d 前抗混 迭濾波器特性的是第一個3 8 4 階的數(shù)字濾波器。根據(jù)抽樣定理，對信號進(jìn)行抽樣 ( 見圖7 ) ，即將連續(xù)信號x 。( c ) 和沖擊串p ( 0 相乘，即可得到離散信號x ( n t ；) ， n x “q ) f1 人? 圖7 抽樣定理的圖形導(dǎo)出 抽樣定理的公式推導(dǎo)我們早已熟悉，這里只寫出結(jié)論 第1 1 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 x 。( 蜊= ，x 一螋) 8 k = o o 這一結(jié)果清楚的表明，將連續(xù)信號x ( t ) 經(jīng)抽樣變成x ( n t ；) 后，x ( n t 。) 的頻譜 將變成周期的。相對頻率q ，周期為q 。= 2 丌t ：= 2 丁r f 。，相對圓頻率0 3 ，周期為 2 丌。變成周期的方法是將x 。( j q ) 在頻率軸上以q 。為周期作移位后再疊加， 并除以t 。這種現(xiàn)象又稱為頻譜的周期延拓 由圖7 可以看出，若在iqi q s 2 時ix a ( j q ) i z 0 ，也即k ( j n ) 是有限 帶寬的，那么作周期延拓后，x s ( j q ) 的每一個周期都等于x 。( j q ) ( 差一定 標(biāo)因子i t 。) 。反之，若t ：過大，或者x 。( j q ) 本身就不是有限帶寬的，那么作 周期延拓后就將發(fā)生頻域的混迭( a l i a s i n g ) 現(xiàn)象，以致一個周期中的x ( j q ) 不等于x 。( j q ) 。結(jié)果是我們將無法由x ( n t 。) 來恢復(fù)出k ( t ) 。由此可得出一個重 要結(jié)論 e 2 f o ( 或q ； 2 q 。，t 。丌q 。) 這個定理是在作模擬信號經(jīng)抽樣轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號時所必須遵循的重要原 則，即a d c 的輸出速率也就是抽樣頻率必須大于輸入模擬信號的兩倍。本論文 中話音的頻率帶寬規(guī)定為3 0 0 3 k h z ，為了防止混疊，a d c 的輸出速率應(yīng)設(shè)置在 6 k h z t 扶上，實際設(shè)計中，a d c 的輸出速率設(shè)置為8 k h z 。 經(jīng)過以上分析，可以畫出數(shù)字濾波器和抗混疊濾波器的頻響圖( 圖8 ) 第1 2 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 a 數(shù)字濾波器響應(yīng) b 模擬抗混疊濾波器響應(yīng) 圖8數(shù)字濾波器和前端抗混疊濾波器頻率響應(yīng)圖 由圖8 可看出，數(shù)字濾波器在nx f c l k i n i 釣各個頻率波段內(nèi)是沒有衰減的 ( n = 1 、2 、3 ) ，這樣帶外的未被衰減信號就會混迭到帶內(nèi)+ 造成對帶內(nèi)信號的 干擾，所以就需要a d 轉(zhuǎn)換器前加一個模擬抗混迭濾波器，而正因為f c l k i n 的 頻率很高，由圖8 可知道，采用技術(shù)的a d c 對前端的模擬抗混迭濾波器要 求是很低的，它的3 d b 頻率的拐點在f c l k i n 6 4 處。這樣就給前端的模擬抗混迭 濾波器設(shè)計帶來了很大方便。 根據(jù)信號流程，模擬信號經(jīng)a d c 抽樣后，產(chǎn)生的數(shù)值被送到通用數(shù)字信號 處理器中作進(jìn)一步處理。 數(shù)字信號處理作為信號與信息處理的一個分支學(xué)科，已有很長的發(fā)展歷 史。但它又是一個新興的、極富活力的學(xué)科，活躍在電子學(xué)、計算機、應(yīng)用數(shù) 學(xué)等學(xué)科的最前沿，滲透到科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)以及國防和國民經(jīng) 濟的各個領(lǐng)域，起著越來越重要的作用 數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)是數(shù)字計算器和算法。算法一旦建立，設(shè)計者就要尋 找合適的計算機來最有效地實現(xiàn)它們。最開始的目標(biāo)是在可以接受的時間內(nèi)對 算法作仿真。最后是將波形存儲起來，事后再加處理逐步演變成為實時處理。 第1 3 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 連續(xù)信號的基本數(shù)學(xué)模型是基于1 9 世紀(jì)提出的拉普拉斯變換和付氏變換。 通過簡單的擴展和適當(dāng)?shù)慕忉?，即可推出離散信號的z 變換。隨著4 0 年代末數(shù) 字計算機的出現(xiàn)，離散付氏變換和z 變換的應(yīng)用日益廣泛。1 9 6 5 # ，庫力( c o o l e y ) 和圖基( t u k e y ) 發(fā)表了他們有名的快速付氏變換( f f t ，f a s t f o u r i e r t r a n s f o r m ) ， 極大地降低了付氏變換的計算量，從而為數(shù)字信號的實時處理奠定了算法基礎(chǔ)。 近年來，在d s p 的各種快速算法、模糊和遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面都不斷有 所發(fā)展。 在通常的信號處理中，采用數(shù)字技術(shù)有許多的優(yōu)點。d s p 所能完成的功能， 有許多靠模擬技術(shù)實現(xiàn)起來很困難，甚至是無法完成的。數(shù)字技術(shù)的主要優(yōu)點 概述如下： ?？沙炭?可以只設(shè)計一個硬件配置，然后設(shè)計各種軟件來執(zhí)行多種多樣的信號處理 任務(wù)。例如，一個數(shù)字濾波器可以通過重新編程來完成低通、高通、帶通和帶 阻等不同的濾波任務(wù)，而不需要改變硬件。而在模擬系統(tǒng)中，隨著任務(wù)的不同， 所有的設(shè)計都必須改變。在很多情況下，甚至不需要重新編程而只需要改變有 關(guān)的數(shù)據(jù)和操作就可以完成不同的任務(wù)，而在模擬系統(tǒng)中，這樣作是很困難的， 甚至是不可能的。 。穩(wěn)定性好 模擬電路中龜阻、電容、運算放大器等器件的特性都會隨著溫度的改變而 改變。這就意味著，一個模擬電路的性能在0 度時和7 0 度時會大不一樣。而數(shù)字 電路的性能在其保證的工作范圍內(nèi)受溫度變化的影響就要小得多。此外，對于 模擬電路中來說，還必須考慮到器件及制造器件的材料的壽命，這將極大地影 響整個電路的性能。對于模擬電路來說，這些問題是不可克服的。但對于數(shù)字 信號處理器，它們所帶來的影響要小得多。而且，d s p 電路還可以通過編程來 檢測和補償模擬系統(tǒng)的變化。 ?？芍貜?fù)性好 數(shù)字系統(tǒng)本身就固有可重復(fù)性如果用5 0 臺計算機去計算同一個序列的 和，則它們會提供一模一樣的答案。但如果將同樣的信號輸入配置相同的5 0 個 模擬系統(tǒng)，則每個系統(tǒng)的輸出都不會相同其原因非常簡單，模擬系統(tǒng)中的器 第1 4 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論又 件的性能各不相同。電阻允許的誤差通常是其阻值的5 ，更高檔的可能是2 或l 。電容的誤差是2 0 或更差。與此相類似，模擬半導(dǎo)體器件也有其技術(shù)規(guī) 格的范圍，制造過程中的各種條件變化使得器件與器件各不相同。這就意味著， 即便是設(shè)計完全相同的模擬系統(tǒng)，其性能也是各不相同的。 。易于實現(xiàn)自適應(yīng)算法 目前，已開發(fā)了一些d s p 系統(tǒng)來消除汽車和飛機座倉內(nèi)的噪聲以汽車為 例，噪聲是由發(fā)動機以及儀表盤等對發(fā)動機振動的共鳴引起的噪聲消除系統(tǒng) 以發(fā)動機的速度作為參照，產(chǎn)生一個“反噪聲”信號，從而消除座倉內(nèi)的噪聲。 在每個座位處設(shè)有麥克風(fēng)，根據(jù)其所檢測到的變化，系統(tǒng)會調(diào)整反噪聲的特性， 直至達(dá)到最佳效果。當(dāng)發(fā)動機的速度改變時，系統(tǒng)也會根據(jù)新的速度自適應(yīng)地 加以改變。一個d s p 系統(tǒng)很容易地自適應(yīng)與外部環(huán)境的改變。自適應(yīng)算法只是 計算新的參數(shù)，并存儲起來，取代原有的值。一些基本的自適應(yīng)功能在模擬系 統(tǒng)中是可以實現(xiàn)的，但類似于噪聲消除等復(fù)雜的自適應(yīng)變化就不是模擬系統(tǒng)所 能夠勝任的了。 。大規(guī)模集成 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，各種新型的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路不斷涌 現(xiàn)。與模擬電路相比，數(shù)字電路的集成度要高得多。特別是和計算機技術(shù)結(jié)合 在一起，使得數(shù)字信號處理系統(tǒng)的功能越來越強。 快速付氏變換方法的提出和集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得用硬件實現(xiàn)各種數(shù) 字濾波和f f t 受到了極大的關(guān)注。從而導(dǎo)致了近二十年來d s p 技術(shù)與器件的極為 迅速的發(fā)展。 通用型微處理器，采用的是馮諾依曼結(jié)構(gòu)，即程序指令和數(shù)據(jù)共用一個 存儲空間和單一的地址與數(shù)據(jù)總線。為了進(jìn)一步提高運算速度，以滿足實時數(shù) 字信號處理算法的要求，當(dāng)前的d s p 都采用了與通用微處理器不同的結(jié)構(gòu)，而 采用了哈佛結(jié)構(gòu)。 所謂哈佛結(jié)構(gòu)，是將指令和數(shù)據(jù)的存儲空間分開，各有自己的地址與數(shù)據(jù) 總線這就使得處理指令和數(shù)據(jù)可以同時進(jìn)行，從而大大提高了處理效率。 d s p 大多采用了流水線技術(shù)計算機在執(zhí)行一條指令時，總是要通過取址、 譯碼、訪問數(shù)據(jù)、執(zhí)行等幾個步驟，需要若干個指令周期才能完成。流水技術(shù) 第1 5 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 是將各指令的執(zhí)行時間重疊起來。第一條指令執(zhí)行后，譯碼時，第二條指令取 址：第一條指令訪問數(shù)據(jù)時，第二條指令譯碼，第三條指令取址， ，見圖9 。 盡管每一條指令的執(zhí)行時f q 依然是幾個指令周期，但由于指令的流水作 業(yè)，綜合起來看，使得每條指令最終執(zhí)行時間是在單個指 令周期內(nèi)完成的。這就使得處理速度大為提高。d s p 所采用的程序存儲區(qū)及其 總線與數(shù)據(jù)存儲區(qū)及其總線分開的哈佛結(jié)構(gòu)，為采用流水線技術(shù)提供了很大方 便。 第一條指令取址 譯碼訪問數(shù)據(jù)執(zhí)行 l 第一條指令取址譯碼訪問數(shù)據(jù) 第一條指令取址 譯碼 j 第一條指令取址 在數(shù)字信號處理算法中，乘法和累加是基本的大量的運算。例如，在卷積 運算、數(shù)字濾波、快速付氏變換、相關(guān)計算、矩陣運算等算法中，都有大量類 似于 a ( k ) b ( n k ) 一類的運算。通用計算機的乘法是用軟件來實現(xiàn)的，往往需要若干個指令周期 才能完成。n d s p 中都設(shè)置了硬件器乘法和m a c ( 乘法并累加) 一類的指令， 取兩個操作數(shù)到乘法器中作乘法，并將乘積加到累加器中。這些操作往往可以 在單個指令內(nèi)完成，使得d s p 作乘和累加這種基本運算的速度大為提高 隨著d s p 性能的不斷完善，用d s p 作實時處理已成為當(dāng)今和未來技術(shù)發(fā)展 的一個新熱點。隨著生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)和產(chǎn)量的增大，其成本與售價大幅度下降， 叉使得它的應(yīng)用范圍不斷擴大，成為當(dāng)前產(chǎn)量和銷售量增長幅度最大的電子產(chǎn) 品之一。 d s p 雕7 應(yīng)用幾乎已遍及電子學(xué)的每一個領(lǐng)域，而通信設(shè)備是其最大的用 戶： 。數(shù)字式蜂房系統(tǒng) 數(shù)字式蜂房系統(tǒng)使用通用d s p 來實現(xiàn)語音合成( s p e e c hs y n t h e s i s ) 、糾錯編碼 ( e r r o rc o r r e c t i o n ) 、基帶調(diào)制解調(diào)器( b a s e b a n d m o d e m ) 、以及系統(tǒng)控制等功能。 第1 6 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 。語音合成、語音壓縮與編碼是d s p 最早和最廣泛的應(yīng)用項目。在有線 和無線通信中，矢量編碼器用于將語音信號壓縮到有限帶寬的信道中。 b 糾錯編碼。前向糾錯( f e c ，f o r w a r de r r o r c o r r e c t i o n ) 方案廣泛地使 用在電信應(yīng)用中，用以降低噪聲信道中! 昀b i t 誤碼率隨著越來越多的 數(shù)據(jù)要通過有限帶寬的信道，對改善的f e c 技術(shù)的需求也就更加迫切。 循環(huán)冗余校驗( c r c ) 和b i t 奇偶校驗依然用于簡單的誤碼檢測。然而， 更復(fù)雜的前向糾錯方案，例女l j v i t e r b i , 積編碼和r e e d s o l o m o n ( r s ) 編碼 常常使用于多b i t 的檢測和糾錯。通常，鏈接的編碼方案在降低b i t 誤碼 方面要優(yōu)于簡單的方案例如，美國數(shù)字蜂房移動電話的i s 一5 4 j , 吾音信 道規(guī)范，就由c r c 和卷積碼來共同保證。 c 基帶調(diào)制與解調(diào)。d s p 能夠用來實現(xiàn)基帶調(diào)制解調(diào)功能。這些功能包 括定時的恢復(fù)、自動增益和頻率控制、符號檢測、脈沖整行、以及匹 配濾波器等。許多功能以往是用硬件來實現(xiàn)的。隨著高性能d s p 的發(fā) 展，現(xiàn)在往往用d s p 通過軟件來實現(xiàn)。 。軟件無線電 軟件無線電中應(yīng)用d s p 的必要性和可行性前面已有討論，這里不再贅 述。 。均衡與信道估計 對d s p 來說，另一個計算量繁重的任務(wù)是信道的模擬，用以估計回聲、噪 音或碼間干擾線路回聲對消是在公用有線電話上適合用d s p 來實現(xiàn)的應(yīng)用。 均衡是又一種信道估計技術(shù)，用以消除由于信道延時擴展所引起的碼問干 擾。 。語音和字符識別算法 d s p 在完成核心的應(yīng)用之外，還常常用來完成用戶界面的任務(wù)。這是因為 以d s p 為基礎(chǔ)的產(chǎn)品具有很強的設(shè)計靈活性，允許系統(tǒng)的設(shè)計者把附加的任務(wù) 加給d s p ，以便更充分地利用其處理能力。在移動電話中，其語音撥號功能就 可以i 由d s p 來實現(xiàn)。在使用個人數(shù)字助理( p d a ) 技術(shù)時，把計算機和通信應(yīng) 用結(jié)合在一起，人機界面設(shè)計就來得更重要。 第1 7 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 。調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器中復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算主要是依靠d s p 或i 掃d s p 核組成的a s i c 來完 成的。在便攜式計算機中，對調(diào)制解調(diào)器的大小、重量、功耗特別關(guān)注時，對 d s p i 拘要求就來得更高。調(diào)制解調(diào)器的速度隨著d s p i 的速度的提高而不斷地提 高。 。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)( i s d n ) i s d n 在顯著降低成本的同時，使數(shù)據(jù)傳輸速率得到很大的提高。從而使 一些需要高數(shù)據(jù)傳輸率和信息實時處理的新業(yè)務(wù)得到發(fā)展，如交互式出版、視 頻會議、遠(yuǎn)程教學(xué)等。這也需要d s p 的力量。 。多媒體 多媒體是由將傳統(tǒng)的模擬視頻信號和聲音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號而驅(qū)動的。 電影和電視可以裝x v c d 和d v d 供家庭娛樂、電子游戲、商業(yè)展覽、教學(xué)等。 數(shù)字式的視頻數(shù)據(jù)很快就可以通過電纜電視、電話線、蜂窩電話和衛(wèi)星等信道 傳輸。由視頻和聲音信號數(shù)字化所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，要依靠高性能的d s p 來減 小對存儲空間和傳輸帶寬的要求需要i d s p 來完成的任務(wù)包括視頻信號與音 頻信號的編碼、彩色空間轉(zhuǎn)換、回音消除、濾波、誤碼校正、復(fù)用、b i t 流協(xié)議 處理等。 目前，市場上主要有兩家的通用數(shù)字信號處理器可以選用，一家是a d ! 公 司，另一家是德州儀器公司( t i ) ，其它的還有n e c ，m o t o r o l a 等諸家公司?？?慮到t i 公司的服務(wù)好，芯片供貨充足，種類齊全，決定采用t i 公司的通用d s p 產(chǎn)品。 t i 公司的通用d s p 產(chǎn)品是t m s 3 2 0 系列，t m s 3 2 0 系列包括定點、浮點和多 處理器數(shù)字信號處理器。且產(chǎn)品的系列還在不斷的豐富和發(fā)展1 9 8 2 年，t i 公 司發(fā)明了t m s 3 2 0 系列的第一個定點, , d s p - - t m s 3 2 0 1 0 該年底，電子產(chǎn)品雜志 稱其為“p r o d u c to f t h e y e a r 。隨后，t m s 3 2 0 系列又陸續(xù)出現(xiàn)了c l x 、c 2 x 、c 2 x x 、 c 5 x 、c 5 4 x 和c 6 x 等定，點, d s p ，c 3 x 、c 4 x 和c 6 x 等浮點d s p ，以及c 8 x # 處理器 d s p 。其中，t m s 3 2 0 c 6 x i 拘運算能力是最高的，它帶有8 個功能單元，使用超長 指令字( v l l w ，v e r yl o n gi n s t r u c t i o nw o r d ) ，每個周期完成8 個操作，其運算 速度達(dá)到了每秒執(zhí)行2 0 4 l 條指令( 2 0 0 0 m i p s ) 。當(dāng)然，選用哪種d s p 應(yīng)根據(jù)具 第1 8 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 體需要而定，由于有t 專用d s p ，它完成7 許多工作，如數(shù)字混頻、數(shù)字內(nèi)插 濾波等，這樣對通用d s p 的要求就大大降低了，如果選用t m s 3 2 0 c 6 x 這樣的高 性能d s p ，就即增加了成本，也造成了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。而且，隨著d s p 的 處理速度越來越高，功能越來越限，但隨之付出的代價是功耗也越來越大，給 系統(tǒng)的電源設(shè)計提出了更高的要求，也給印制板布線，元器件的布局，時鐘的 產(chǎn)生帶來了很大困難。 因為話音的帶寬在4 k h z 以下，一般通信機的調(diào)制響應(yīng)只考慮3 0 0 3 0 0 0 h z ， 所以本方案a d c 輸出的為8 k h z 是完全可以滿足要求的8 k h z 的數(shù)據(jù)率進(jìn)入通 用d s p 后，d s p 的主要任務(wù)是完成信號的內(nèi)插濾波運算，其中濾波器采用有限 沖擊響應(yīng)濾波器( f i r ) ，在對這種運算進(jìn)行詳細(xì)分析后就可以確定所需要的運 算量，進(jìn)而確定應(yīng)選用那種芯片。 連續(xù)時間信號經(jīng)抽樣后成為離散時間信號，而如果一個系統(tǒng)，它的輸入和 輸出信號都是離散時間的函數(shù)，它就是離散時問系統(tǒng)。一個離敬時間系統(tǒng)，可 以抽象為一種變換，或是一種映射，即把輸入序列x ( n ) 變換為輸出序列y ( n ) ： “n ) = t f x ( n ) j 式中t 代表變換這樣，一個離散時間系統(tǒng)即可以是一個硬件裝置，也可以是 一個數(shù)學(xué)表達(dá)式，即可以由軟件實現(xiàn)。 離散時間系統(tǒng)有我們熟悉的抽樣響應(yīng)為有限長的“有限沖激響應(yīng)( f i n i t e i m p u l s er e s p o n s e ，f i r ) ”系統(tǒng)和抽樣響應(yīng)為無限長的“無限沖激響應(yīng)( i n f i n i t e i m p u l s er e s p o n s e ，i i r ) 系統(tǒng)。 以下是離散系統(tǒng)的幾個重要的定義： 。線性 設(shè)一個離散系統(tǒng)對x ，( n ) 的響應(yīng)是y ( n ) ，對x ：( n ) 的響應(yīng)是y ：( n ) ，即 y l ( n ) 2 t x 1 ( n ) 】 y ：( n ) 2 t x ：( n ) 】 若該系統(tǒng)對( x x ，( n ) + 0 x ：( n ) 的響應(yīng)是?！緔 ，( n ) + by ：( n ) ，即 y ( n ) 2 t a 甬( n ) + px 2 ( n ) 卜t 【a x ( n ) 】+ t ( px 2 ( n ) j = o 【y t ( n ) + py 2 ( n ) 我們說該系統(tǒng)是線性的。式中0 【，d 是任意常數(shù)。顯然，線性”的含意是該系 第1 9 頁 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 統(tǒng)的輸入、輸出之間滿足疊加原理 。移不變性 設(shè)一個離散時間系統(tǒng)對x ( n ) 的響應(yīng)是y ( n ) ，如果將x ( n ) 延遲了k 個抽樣周期， 輸出y ( n ) 也相應(yīng)地廷遲了k 個抽樣周期，那么，我們說該系統(tǒng)具有移不變性，即 t x ( n ) 】- y (