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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳冠良
研究生(外文):Guan-Leng Chen
論文名稱:以ALTERADSPBuilder在FPGA實現通訊系統之可模擬數位濾波器
論文名稱(外文):Programmable Digital Filter of Communication Systems Implemented by ALTERA DSP Builder on FPGAs
指導教授:饒國安饒國安引用關係廖裕評廖裕評引用關係
指導教授(外文):Go-An RauYu-Pin Liao
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:136
中文關鍵詞:現場可規劃閘陣列數位訊號處理數位濾波器有限脈衝響應硬體描述語言
外文關鍵詞:Field Programmable Gate ArrayDigital Signal ProcessDigital FilterFinite Impulse ResponseHardware Description Language
相關次數:
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數位濾波器能夠使用在語音、影像處理以及無線通訊系統上,本論文使用Altera 的DSP Builder將數位濾波器電路的函數方塊轉成VHDL硬體描述語言並把該電路下載到Altera的Stratix DSP發展板。本文首先介紹超大型積體電路和數位濾波器的概要,然後利用Matlab & Simulink軟體來模擬和設計移動平均數位濾波器、串聯積分梳狀數位濾波器的整個濾波器系統架構,此外所有的函數方塊幾乎都是建構在Simulink做模擬。線性相位的數位濾波器通常是純有限脈衝響應系統,而有限脈衝響應系統是穩定、適合設計在FPGA的,故本論文使用有限脈衝響應特性的內插、抽選數位濾波器來設計數位中頻可模擬升降頻器,並且此處以定點的運算取代了一般數位訊號處理器的浮點運算。
The Digital Filters can be used in the design of voice and digital image processing, and wireless systems, we use Altera DSP Builder to implement every function block with the VHDL and download the design to the Altera Stratix DSP development board. This thesis first introduces the overview of Very Large Scale Integrated Circuits and Digital Filter, then we simulate the architecture of a Digital Filter model with Matlab & Simulink software, and design the Moving Average and CIC filters therein. Furthermore, all the function blocks are constructed in Simulink for simulation. Linear-phase Digital Filters are always pure FIR systems which are unconditionally stable and suitable for being implemented on FPGA. The interpolation/decimation Digital Filter used to build the digital IF programmable up/down converter. The fixed-point operations are exploited in designing filter to replace the floating-point operations which are used in some general purposed digital signal processors.
目錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 v
圖目錄 vi
符號說明 viii

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 數位邏輯設計的演進 1
1.3 數位濾波器 3
1.4 研究動機 3
1.5 論文架構 4
第二章 FPGA 架構說明 6
2.1 前言 6
2.2 FPGA的資源 6
第三章 ALTERA DSP Builder在Matlab和Simulink的操作 10
3.1 前言 10
3.2 Matlab的數位訊號處理工具簡介 11
3.3 Simulink的分析平台簡介 14
3.4 Altera 的DSP Builder簡介 17
第四章 在Matlab & Simulink設計通訊系統的FIR有限脈衝響應數位濾波器 20
4.1 前言 20
4.2 MA FIR數位濾波器的推導 20
4.2.1 7-Tap MA FIR低通數位濾波器 23
4.2.2 7-Tap MA FIR高通數位濾波器 25
4.2.3 7-Tap以MA FIR為基礎的帶通數位濾波器 27
4.2.4 7-Tap以MA FIR為基礎的帶拒數位濾波器 29
4.3 CIC 數位濾波器之架構 33
第五章 可模擬數位濾波器在FPGA的實現和實驗結果 39
5.1 前言 39
5.2 MA FIR數位濾波器之實驗結果 44
5.3 CIC數位濾波器之實驗結果 61
5.4 MA FIR、CIC數位濾波器串接系統之實驗結果 63
第六章 結論與展望 67
參考文獻 68
附錄 69
簡歷 136
1. 王啟川,郭弘政,數位信號處理,全華出版,台北,民國八十一年。
2. 林傳生,李佩謙,數位訊號處理器(DSP)簡介與應用,全華出版,台北,民國八十五年。
3. 林宸生,邱創乾,陳德請,數位信號處理實務入門,高立出版,台北,民國八十八年。
4. 巫昆霖,鄭獻勳,繆紹綱,軟體定義無線電系統中數位中頻可程式化降頻器設計,中原大學碩士論文,民國九十年。
5. 陳東敏,楊朝欽,林冠平,彭國賢,數位信號處理導論,全華出版,台北,民國八十八年。
6. 黃文吉,歐謙敏,VHDL 基本程式寫作及應用,儒林出版,台北,民國九十四年。
7. 黃永達,信號與系統,東華書局,台北,民國八十九年。
8. 廖裕評,陸瑞強,系統晶片設計使用Quartus II,全華出版,台北,民國九十四年。
9. 蒙以正,數位信號處理應用 MATLAB,旗標出版,,台北,民國九十三年。
10. 楊武智,感測器與數位信號處理,全華出版,台北,民國八十八年。
11. 鄭明哲,數位信號處理入門,文笙出版,台北,民國八十三年。
12. 羅華強,訊號處理 MATLAB的應用,全華出版,台北,民國九十二年。
13. 蕭如宣,SOPC系統設計,儒林出版,台北,民國九十二年。
14. 蔡瀚賜,饒國安,快速雛型教學系統之研製─以Xilinx FPGA來實現,清雲科技大學碩士論文,民國九十四年。
15. 蔡崇洲,通訊系統與實務,高立出版,台北,民國八十九年。
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18. ALTERA Inc., “DSP Builder User Guide”, August 2005.
19. ALTERA Inc.,“Quartus II Version 6.0 Handbook”, May 2006.
20. Eugene B. Hogenauer “An economical class of digital filters for decimation and interpolation” Acoustics, Speech, and Signal Processing, IEEE Transactions on Volume 29, Issue 2, Apr 1981 Page(s):155 - 162
21. Jackson, L.B. “Digital Filter and Signal Processing”, Kluwer Academic Publishers, Nowell, MA. 1989.
22. Marcos Martinez-Peiro, Javier Valls, T. Sanzsaloni, A. P. Pascual, E. I. Boemo, “A COMPARISON BETWEEN LATTICE, CASCADE AND DIRECTFORM FIR FILTER STRUCTURES BY USING A FPGA BIT-SERIAL DISTRIBUTED ARITHMETIC IMPLEMENTATION” Proc. IEEE, Volume 1, 5-8 Page(s):241 - 244 vol.1, Sept. 1999.
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