塑料光纤通信中基带升余弦滤波器的FPGA实现

3 优化结果与分析

塑料光纤数字基带传输系统升余弦滚降数据滤波器的设计首先采用MATLAB确定滤波器参数，产生一个滤波器的模型对给定的技术参数进行逼近，根据逼近结果得到的滤波器模型、滤波器系数，再用FPGA进行最后的硬件实现。

本FIR升余弦滤波器是在Altera公司Quartus II6.0版本软件开发环境下，并应用了该公司的Cyclone系列的FPGA芯片(EP2C5型号)，进行FPGA程序编译和时序仿真。VHDL强大的行为描述能力和程序结构，使其具有支持对大规模设计进行分解，以及对已有的设计进行再利用的功能。本文采用VHDL语言编写了实现FIR升余弦滚降滤波器的FPGA程序代码，经编译完成后仅仅需要254个LE逻辑单元，节省了大量的资源，该算法具有极大的优势，可以有效解决在FPGA设计中资源紧张的问题，用VHDL语言实现硬件的流程图如图4所示。根据图1(b)中在Matlab中仿真计算出FIR数字升余弦滚降滤波器的量化系数，按照上面描述的方法在FPGA实现FIR升余弦滤波器。用VHDL编程并仿真，仿真结果如图5所示，实验仿真的结果与理论计算结果一致。

分布式算法在实现乘累加功能时，是通过将各输入数据的每一对应位产生的部分积预先进行相加形成相应的部分积，然后再对各个部分积累加形成最终结果的。它与传统算法实现乘累加的不同在于执行部分积运算的先后顺序不同。与传统串行算法相比，分布式算法可以利用查找表的方式实现，能极大地减少硬件电路的规模，提高电路的执行速度。本文根据塑料光纤基带传输系统模式色散大的特点，采用分布式算法在FPGA上设计了升余弦滚降成型滤波器，实现了23阶FIR升余弦滚降滤波器的实验仿真，仿真结果与理论计算结果一致，验证了设计方法的正确性和高效性，设计过程不仅克服了传统滤波器设计带来的诸多弊端，同时也提高了系统的整体性能。