專利名稱：一種低功耗并行fir數(shù)字濾波器的設計方法
技術領域：
本發(fā)明屬于數(shù)字集成電路領域，具體涉及一種低功耗并行FIR數(shù)字濾波器的設計方法。
背景技術：
FIR(Finite Impulse Response)數(shù)字濾波器是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最常用的基本部件之一，廣泛應用于無線通信、視頻與圖像處理等場合。一些應用如視頻與圖像處理需要FIR濾波器工作在高頻時鐘下，然而其他應用如無線移動通信里的MMO系統(tǒng)則需要FIR濾波器擁有高吞吐率和低功耗。并行處理技術可以有效的提高吞吐率和降低功耗。然而傳統(tǒng)的并行FIR數(shù)字濾波器由于占用較多的硬件資源而并不實用，因此降低并行FIR數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)復雜度成為過去十幾年來的研究熱點。一個2路并行FIR濾波器如

圖1所示。傳統(tǒng)的2路并行濾波器需要4個長度為N/2的子濾波器，2個后處理加法器，I個延遲單元，總共需要2N個乘法器和(2N-2)個加法器。一個3路并行FIR濾波器如圖2所示。傳統(tǒng)的3路并行濾波器需要9個長度為N/3的子濾波器，6個后處理加法器，3個延遲單元，總共需要3N個乘法器和(3N-3)個加法器。目前，針對傳統(tǒng)并行FIR數(shù)字濾波器設計結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法主要是快速FIR算法(Fast FIR Algorithm，簡稱FFA算法)，快速FIR算法在傳統(tǒng)算法的基礎上通過采用特定的多項式方法降低實現(xiàn)所需的子濾波器數(shù)目，從而降低實現(xiàn)復雜度。在快速FIR算法的基礎上，也產(chǎn)生了很多進一步優(yōu)化的方法。比如利用快速線性卷積，首先一個長卷積被分解為若干短卷積，短卷積則用快速線性卷積實現(xiàn)。即規(guī)模較大的并行濾波結(jié)構(gòu)可以通過規(guī)模較小的并行濾波結(jié)構(gòu)級聯(lián)或者迭代構(gòu)造。然而以往的設計方法都采用了相同的FFA濾波結(jié)構(gòu)，都沒有考慮線性相位FIR濾波器系數(shù)的對稱性。在實現(xiàn)串行FIR濾波器時，利用濾波器系數(shù)的對稱性，可以降低一半的乘法器數(shù)量。這一思想同樣可以應用到并行FIR濾波器的設計中。因此傳統(tǒng)和現(xiàn)有算法仍然有優(yōu)化和提升的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種低功耗面積優(yōu)化的并行FIR數(shù)字濾波器的設計方法。本發(fā)明提供的一種低功耗并行FIR數(shù)字濾波器的設計方法，具體步驟如下:
(1)確定并行濾波器整體結(jié)構(gòu)；
(2)確定子濾波器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)；
(3)確定乘法器和加法器實現(xiàn)方案，得到低功耗并行FIR數(shù)字濾波器；
其中，步驟(I)所述確定并行濾波器整體結(jié)構(gòu)時，利用線性相位FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)對稱性，采用多項式分解方法使全部子濾波器具有對稱系數(shù)，降低實現(xiàn)所需的乘法器數(shù)目；
考慮一個N抽頭的FIR濾波器，可以表示為:
權(quán)利要求
1.種低功耗并行FIR數(shù)字濾波器的設計方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)確定并行濾波器整體結(jié)構(gòu)； (2)確定子濾波器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)； (3)確定乘法器和加法器實現(xiàn)方案，得到低功耗并行FIR數(shù)字濾波器； 其中，步驟(I)所述確定并行濾波器整體結(jié)構(gòu)時，利用線性相位FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)對稱性，采用多項式分解方法使全部子濾波器具有對稱系數(shù)，降低實現(xiàn)所需的乘法器數(shù)目；具體方法如下: ①所述并行濾波器整體結(jié)構(gòu)為2路并行FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)時，所述多項式分解方法公式如下:
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的設計方法獲得的低功耗并行FIR數(shù)字濾波器。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的設計方法獲得的低功耗并行FIR數(shù)字濾波器，其特征在于:其得到的2路并行FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)，由4個具有對稱系數(shù)的子濾波器、2個預處理加法器、7個后處理加法器以及I個子濾波器外部的延時單元和I個移位單元組成；其得到的3路并行FIR數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)，由9個具有對稱系數(shù)的子濾波器、15個后處理加法器、2個子濾波器外部的延時單元和 3個移位單元組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)字集成電路技術領域，具體為一種低功耗并行FIR數(shù)字濾波器的設計方法。該方法用于線性相位FIR數(shù)字濾波器的2路和3路的并行實現(xiàn)，通過新的多項式分解方法，使全部子濾波器具有系數(shù)對稱性，子濾波器實現(xiàn)所需的乘法器數(shù)量從而可以減少為原來的1/2，整體并行結(jié)構(gòu)濾波器實現(xiàn)所需的乘法器數(shù)量也就降低為原來的一半，相應的代價是加法器的增加。由于加法器實現(xiàn)遠比乘法器簡單，因此用加法器換取乘法器是值得的。本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的FFA(FastFIRAlgorithms)結(jié)構(gòu)相比都節(jié)省了硬件資源，降低了實現(xiàn)功耗。
文檔編號G06F17/50GK103093052SQ201310027859
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者李寧, 劉珍奇, 葉凡, 代國憲, 任俊彥 申請人:復旦大學