本公开提供一种基于RFSoC的FIR滤波器系统，包括：RFSoC处理模块，用于传输数据及发送控制指令；FIR滤波器模块，用于在可编程逻辑器件中执行FIR滤波器算法，实现数字滤波器；配置模块，用于实时对所述FIR滤波模块进行配置；时钟模块，用于提供时钟信号；控制模块，用于调用IP软核控制FIR滤波器系统的运行；以及显示模块，用于读取并显示FIR滤波器处理的结果。本公开同时还提供一种基于RFSoC的FIR滤波器系统的滤波方法，具有配置方式灵活、处理速度快、功耗低等优势。耗低等优势。耗低等优势。
【技术实现步骤摘要】
基于RFSoC的FIR滤波器系统及滤波方法
[0001]本公开涉及滤波器
，尤其涉及一种基于RFSoC的FIR滤波器系统及滤波方法，适用于射电天文、无线通信等高速数字信号处理。
技术介绍
[0002]在通讯领域，2018年面向5G无线通讯和雷达信号处理推出了第一代RFSoC(Radio Frequency System on Chip，片上射频系统)技术。RFSoC在SoC(System on Chip，系统级芯片)架构中集成了射频信号转换器和软判决前向纠错(SD
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FEC)，配有对应的处理单元和可编程逻辑器件。单个芯片中集成了FPGA、ARM CPU、ADC/DAC、10/40/100Gb网络等多种资源，实现16通道2GSPS
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12bit或8通道4GSPS
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12bit采样，芯片集成度高、性能强大，已成为高速信号处理未来的发展趋势。
[0003]FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)滤波器是信号处理系统中最基本的元件，是一种非递归型滤波器。FIR滤波器可以做到严格的线性相移，系统性能始终非常稳定，其单位冲击响应有限长的，可以设计满足特殊频率特性形状要求的数字滤波器，例如高通、低通及带通滤波器等。FIR滤波器在通信、模式识别、图像处理、射电天文等领域都有着广泛的应用。然而随着数字技术的迅速发展，现有技术无法用于高性能领域。一般在数字信号处理中采用DSP或FPGA实现FIR滤波器，但是灵活性及扩展性较差，并且和RFSoC技术相比，系统功耗及体积大、信号处理速度慢等缺点。目前5G通信或高速射频领域要求高性能、高可靠性及稳定性，通用的DSP、FPGA等技术实现FIR滤波器系统，不能满足实际应用需求。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]基于上述问题，本公开提供了一种基于RFSoC的FIR滤波器系统及滤波方法，以缓解现有技术中FIR tap数较高时，在实际应用中数据处理速度慢、滤波器配置模式不灵活、扩展性差、功耗高等技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]本公开的一个方面，提供一种基于RFSoC的FIR滤波器系统，包括：RFSoC处理模块，用于传输数据及发送控制指令；FIR滤波器模块，用于在可编程逻辑器件中执行FIR滤波器算法，实现数字滤波器；配置模块，用于实时对所述FIR滤波模块进行配置；时钟模块，用于提供时钟信号；控制模块，用于调用IP软核控制FIR滤波器系统的运行；以及显示模块，用于读取并显示FIR滤波器处理的结果。
[0008]根据本公开实施例，所述RFSoC处理模块，包括：ARM A53处理芯片，在SD卡中安装的PYNQ操作系统下运行。
[0009]根据本公开实施例，通过可编程逻辑器件Zynq UltraScale MPSoC IP配置ARM A53处理芯片，开通需要的端口，通过AXI接口的Master HP0及Slave HPM0接口传输数据及发送控制指令。
[0010]根据本公开实施例，所述配置模块通过DMA对所述FIR滤波器模块进行配置。
[0011]根据本公开实施例，所述配置模块通过DMA对所述FIR滤波器模块进行配置，包括：选择FIR滤波器的类型，以及将所述FIR滤波器的系数从外面传进到可编程逻辑器件。
[0012]根据本公开实施例，所述FIR滤波器可选择为低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器中任意一种。
[0013]根据本公开实施例，所述可编程逻辑器件执行的数字滤波器算法的计算公式为：
[0014][0015]其中，h(k)为滤波器的系数，r(n
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k)为经过k延迟单元的参考信号，n表示序号，N表示滤波器长度。
[0016]根据本公开实施例，所述FIR滤波器模块的传输函数H(z)表示成：
[0017][0018]根据本公开实施例，通过采用PYNQ overlay类加载Vivado生成的二进制bit文件，调用Vivado中的IP软核，控制FIR滤波器模块。
[0019]本公开的另一方面，一种基于RFSoC的FIR滤波器系统的滤波方法，包括：通过RFSoC处理模块传输数据及发送控制指令；通过FIR滤波器模块在可编程逻辑器件中执行FIR滤波器算法，实现数字滤波器；实时对所述FIR滤波模块进行配置；通过时钟模块提供时钟信号；通过调用IP软核控制FIR滤波器系统的运行；以及通过显示模块读取并显示FIR滤波器处理的结果。
[0020](三)有益效果
[0021]从上述技术方案可以看出，本公开基于RFSoC的FIR滤波器系统及滤波方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0022](1)功耗低、集成度高、速度快、低延迟等优势，高速实现多阶FIR滤波器，能够满足射频信号的实时滤波需求；
[0023](2)采用了IP核的集成设计方式，很大程度上简化了数字滤波器设计架构，滤波器性能稳定及可靠；
[0024](3)FIR滤波器的配置方式非常灵活，通过脚本程序的修改实现低通、高通及带通等多种FIR数字滤波器；
[0025](4)FIR滤波器通过对应程序控制及显示处理结果，以网页的形式打开，可以在网页页面中直接编写代码和运行代码，代码的运行结果也会直接在代码块下显示。
附图说明
[0026]图1为本公开实施例的基于RFSoC的FIR滤波器系统组成示意图。
[0027]图2为本公开实施例的基于RFSoC的FIR滤波器系统的工作原理框架示意图。
[0028]图3为本公开实施例的FIR滤波器的输入信号的类型示意图。
[0029]图4为本公开实施例的FIR滤波器的输入信号经滤波处理后的结果示意图。
[0030]图5为本公开实施例的基于RFSoC的FIR滤波器系统的输入信号频域示意图。
[0031]图6为本公开实施例的基于RFSoC的FIR滤波器系统的输出信号频域示意图。
[0032]图7为本公开实施例的基于RFSoC的FIR滤波器系统的滤波方法的流程图。
具体实施方式
[0033]本公开提供了一种基于RFSoC的FIR滤波器系统及滤波方法，采用第一代UltraScale+RFSoC芯片XCZU28DR实现高速数字滤波器，通过软件配置实现低通滤波器、高通滤波器及带通滤波器等多种数字滤波器。FIR数字滤波器的滤波频段根据实际应用需求可调，灵活性及扩展性好。
[0034]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0035]在本公开实施例中，提供一种基于RFSoC的FIR滤波器系统，结合图1和图2所示，所述基于RFSoC的FIR滤波器系统，包括：
[0036]RFSoC处理模块，用于传输数据及发送控制指令；
[0037]FIR滤波器模块，能够在可编程器件中执行FIR滤波器算法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于RFSoC的FIR滤波器系统，包括：RFSoC处理模块，用于传输数据及发送控制指令；FIR滤波器模块，用于在可编程逻辑器件中执行FIR滤波器算法，实现数字滤波器；配置模块，用于实时对所述FIR滤波模块进行配置；时钟模块，用于提供时钟信号；控制模块，用于调用IP软核控制FIR滤波器系统的运行；以及显示模块，用于读取并显示FIR滤波器处理的结果。2.根据权利要求1所述的基于RFSoC的FIR滤波器系统，所述RFSoC处理模块，包括：ARM A53处理芯片，在SD卡中安装的PYNQ操作系统下运行。3.根据权利要求1所述的基于RFSoC的FIR滤波器系统，通过可编程逻辑器件Zynq UltraScale MPSoC IP配置ARM A53处理芯片，开通需要的端口，通过AXI接口的Master HP0及Slave HPM0接口传输数据及发送控制指令。4.根据权利要求1所述的基于RFSoC的FIR滤波器系统，所述配置模块通过DMA对所述FIR滤波器模块进行配置。5.根据权利要求1所述的基于RFSoC的FIR滤波器系统，所述配置模块通过DMA对所述FIR滤波器模块进行配置，包括：选择FIR滤波器的类型，以及将所述FIR滤波器...
【专利技术属性】
技术研发人员：托乎提努尔，裴鑫，李健，段雪峰，
申请(专利权)人：中国科学院新疆天文台，
类型：发明
国别省市：
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