O exemplo de design de sistemas de conversão de down digital, com funções de comb-integrador-integrador em cascata (CIC) e resposta de impulso finito (FIR), demonstra um sistema digital multicanal e multitarefa usando propriedade intelectual (IP) de processamento de sinal digital (DSP).
A conversão de taxa de amostra tem uma ampla variedade de aplicações em sistemas digitais modernos, especialmente sistemas de comunicações sem fio, como sistemas WCDMA e WiMAX. A implementação eficiente de dizimação e interpolação pode ser realizada por meio da concatenação de filtros CIC e FIR.
Este exemplo demonstra uma taxa de conversão de dados para baixo que pode ser comumente vista em receptores WiMAX de multiplexação de divisão de tempo (TDM). O diagrama geral do sistema é mostrado na Figura 1.
Modelo
A entrada no exemplo de projeto é de duas fontes de dados independentes, como os componentes em fase (I) e quadratura (Q) de um sistema de comunicações digitais. O sinal em fase é uma onda seno com uma frequência central de 4,57 MHz. O sinal de quadratura é uma onda cossine também centrada em 4,57 MHz. O fluxo de dados de entrada multiplexado de tempo combinado é amostrado em 182,784 MHz, de modo que a taxa de dados correspondente para os sinais em fase e quadratura é de 91,392 MHz. Parte do sinal de entrada é corrompida por ruído adicional de alta frequência.
Os filtros CIC e FIR convertem a taxa de amostra de sinais em fase e quadratura para 11,484 MHz, mantendo as informações de espectro de sinais de entrada. Os filtros de dizimação também rejeitam o ruído fora da banda. Portanto, a saída deste sistema de conversão de taxas deve ser sem ruído em ondas sinusidais amostradas de frequência de 4,57 MHz. Para sistemas de mudança de taxa bem definidos, o sinal de informações de banda estreita deve manter seu espectro da entrada para a saída, conforme demonstrado neste exemplo de projeto.
Características
- A dizimação ou interpolação é implementada de forma eficiente usando o IP do compilador CIC.
- O compilador FIR é configurado para ter uma resposta de frequência sinc inversa para compensar o droop do filtro CIC.
- Um script MATLAB* que projeta o filtro de compensação CIC é fornecido para sua referência. O script usa o método de amostragem de frequência para projetar um filtro FIR que tenha uma resposta de frequência sinc inversa. A resposta geral do sistema é traçada para que você verifique as principais especificações do sistema, como a ondulação da banda de passagem e atenuação da banda parada.
- Várias fontes de dados de entrada são suportadas. Para aplicações sem fio e de linha, os dados de entrada podem ser vistos como divisão de tempo multiplexado. Para outras aplicações, as fontes de dados podem ser vistas como intercaladas.
- O conversor de formato de pacote está incluído para desatar corretamente várias fontes de dados para exibição.
- Avalon® streaming (Avalon-ST) transfere dados de pacotes de várias fontes de dados entre núcleos. Para obter mais informações sobre Avalon-ST, consulte o Avalon® especificações de interface (PDF).
Arquivos
Baixe os arquivos usados neste exemplo:
- Baixe o arquivo de design de exemplo DDC (versão 71)
- Baixe o arquivo README de exemplo DDC (versão 71)
- Baixe o arquivo de design de exemplo DDC (versão 61)
- Baixe o arquivo README de exemplo DDC (versão 61)
O uso deste design é regido pelos termos e condições do Contrato de Licença de Design de Referência de Hardware.
Os arquivos no zip download incluem:
- TDMDDC.mdl - arquivo de projeto do DSP Builder
- ciccomp.m - script MATLAB para projetar um filtro de compensação sinc CIC inversa
- cic.vhd - arquivo de embalagem para gerar o núcleo DE IP do compilador CIC
- fir.vhd - arquivo wrapper para gerar o núcleo IP do compilador FIR
- fdcoeffR4N8M1L110.txt - coeficientes de filtro fir compensatório pré-gerados
Parâmetros
Exemplo de projeto de CIC e compensação fir em DSP Builder for Intel® FPGAs
A Tabela 1 mostra as especificações gerais de resposta de frequência. Selecione parâmetros para filtros CIC e FIR (consulte Tabelas 2 e 3) com base no requisito de resposta de frequência.
Tabela 1. Requisito total de espectro de exemplo de DDC WiMAX
| Valor dos | parâmetros |
|---|---|
| Frequência de amostragem de entrada | 91,392 MHz |
| Frequência de amostragem de saída | 11,424 MHz |
| Borda da banda de passagem | 4,75 MHz |
| Ondas de banda de passagem | < 0,05 dB |
| Atenuação de bandas paradas | > 90 dB |
Tabela 2. Parâmetros para filtro CIC
| Valor dos parâmetros CIC | |
|---|---|
| Tipo de filtro | Dizimação |
| Número de etapas | 8 |
| Fator de mudança de taxa | 4 |
| Atraso diferencial | 1 |
| Número de interfaces | 1 |
| Número de canais por interface | 2 |
| Largura de dados de entrada | 8 |
| Largura dos dados de saída | 16 |
| Poda hogenauer | Em |
| Arredondamento de saída | Convergente |
Tabela 3. Parâmetros para filtro FIR
| Valor dos parâmetros FIR | |
|---|---|
| Especificação de taxa | Dizimação por 2 |
| Canais de entrada | 2 |
| Bitwidth de entrada | Binário assinado 16 |
| Bitwidth de saída | Resolução completa |
| Escalonamento de coeficientes | Nenhum |
| Família de dispositivos | Stratix® II |
| Estrutura | MCV |
| Nível do pipeline | 2 |
| Clocks por dados de saída | 2 |
| Armazenamento de dados | M4K |
| Armazenamento de coeficientes | M512 |
| Multiplicador | Blocos DSP |
| Entrada de coeficientes | A partir do arquivo |