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基于FPGA的自适应均衡器的研究与设计

2014-06-03 14:45
夜隼008
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  基于FPGA自适应均衡器的实现

  由仿真可知,我们提出的混合算法可以满足设计自适应均衡器的要求。本章将基于此算法的用FPGA实现自适应均衡器。

  采用FPGA设计LMS自适应均衡器的结构图如图4所示。它主要分为FIR滤波器模块、误差计算模块、权值更新模块和状态分配模块4个单元。

基于FPGA的自适应均衡器的研究与设计

  图4 自适应均衡器的结构图

  文中为了方便实现,FIR滤波器模块实现18阶的FIR滤波。误差计算模块中的基准信号d(k)事先可存在ROM里。权值更新部分实现FIR滤波器系数的计算与调整,设定收敛之前μ=2-4,收敛之后μ=2-6.

  状态分配模块功能包括初始化各模块,它产生控制信号、控制实现各个模块完成特定功能;协调各个模块间的操作。

  由于FPGA不支持浮点数运算,而自适应滤波器必然要涉及到小数的计算,因此我们将所有小数化为二进制处理。本文设计采用4……4格式,第一位为符号位。

  根据以上参数,按照LMS原理以及结构图,我们即可编写程序,主程序流程图如图5所示。

基于FPGA的自适应均衡器的研究与设计

  图5 均衡器的程序流程图

  文中选用xilinx公司的ISE12.4为开发工具,Modelsim为仿真工具。为了便于比较,我们将输出信号和期望信号进行判决。仿真结果如下。

  图6(a)中信道无干扰,可以看出输出信号和期望信号一致;若信道发生突变,如图6(b)所示,在经历一段时间后均很器可以消除码间干扰。通过仿真,可以得到:基于混合算法的自适应均衡器可以消除码间串扰,能够快速地从多径信号中恢复出发送信号,减少误码。

基于FPGA的自适应均衡器的研究与设计

  图6 verilog程序仿真波形图

  结论

  文中改进了LMS算法原理,利用FPGA实现了自适应均衡器,从仿真结果来看,采用FPGA实现自适应均衡器完全可满足设计要求,基于改进型算法可获得较高的数据处理速度。鉴于时间和本文篇幅较小,设计中FIR滤波器的阶数选取相对较小,而且引入符号LMS算法,因而对白适应均衡器的收敛精度会带来一定的影响,但可以通过增加FIR滤波器的阶数和数据的位数来提高精度。

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