專利名稱：有限沖激響應(yīng)濾波器的實(shí)現(xiàn)方法和有限沖激響應(yīng)濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有限沖激響應(yīng)濾波器的實(shí)現(xiàn)方法和有限 沖激響應(yīng)濾波器。
背景技術(shù)：
在數(shù)字中頻FPGA (Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)設(shè)計(jì)中， FIR(Finite Impulse Response，有限沖激響應(yīng))濾波器是其中一個(gè)重要的組成部分，無(wú)論 是 DUC (Digital Up Converters，數(shù)字上變頻器)、DDC (Digital Down Converters，數(shù)字下 變頻器)還是基帶的成型濾波，都會(huì)需要使用濾波器來(lái)對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行修整。對(duì)FIR濾波器而言，階數(shù)是影響其性能一個(gè)重要指標(biāo)。如果階數(shù)太低，會(huì)影響濾波 器的頻率響應(yīng)性能。但是如果階數(shù)太高，實(shí)現(xiàn)該濾波器所需要的FPGA的邏輯單元數(shù)目和乘 法器單元數(shù)目會(huì)隨著階數(shù)成比例增加。這樣就使得濾波器的性能和消耗的FPGA資源彼此 制約。在通常進(jìn)行FPGA的FIR濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，出于節(jié)省所使用的乘法器個(gè)數(shù)的目的，一 般都會(huì)考慮到利用FIR系數(shù)的對(duì)稱性。脈動(dòng)型FIR濾波器可以很好的利用這種系數(shù)對(duì)稱性， 節(jié)省出一半的乘法器。所以現(xiàn)在的FIR實(shí)現(xiàn)一般都是采用這種結(jié)構(gòu)。目前常規(guī)脈動(dòng)濾波器的一結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。從圖1可以看到，對(duì)于一個(gè)九 階的脈動(dòng)型FIR濾波器，只使用了 5個(gè)乘法器，節(jié)省了一半的乘法器資源。而且通過(guò)加長(zhǎng) 寄存器鏈和改變加法器的抽頭位置，這種結(jié)構(gòu)也能很好的實(shí)現(xiàn)多通道IQ復(fù)用的功能，提高 FIR的復(fù)用率，現(xiàn)有技術(shù)中的中頻FPGA上的FIR —般都是使用這種結(jié)構(gòu)。盡管現(xiàn)在中頻FPGA中所使用的脈動(dòng)濾波器盡管可以達(dá)到節(jié)省一半乘法器的目 的，但是這是靠多級(jí)寄存濾波器輸入數(shù)據(jù)x(n)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了完成濾波器輸入數(shù)據(jù)x(n) 的寄存功能，會(huì)需要一根很長(zhǎng)的寄存器鏈來(lái)儲(chǔ)存進(jìn)入濾波器的數(shù)據(jù)。在圖1所示的9階濾 波器中，脈動(dòng)濾波器需要儲(chǔ)存前八個(gè)x(n)的值，假如x(n)是16bit量化的話，那么為了實(shí) 現(xiàn)這條寄存鏈，就需要消耗16*8 = 128個(gè)D觸發(fā)器。另外，在中頻FPGA中，濾波器一般是多通道IQ分時(shí)復(fù)用的，那么寄存器鏈的長(zhǎng)度 還要在原來(lái)基礎(chǔ)上乘上2倍的通道數(shù)。以一個(gè)兩通道IQ復(fù)用的97階濾波器為例，如果數(shù) 據(jù)以16bit量化，寄存器鏈需要消耗的D觸發(fā)器個(gè)數(shù)為2*2*96*16 = 6144個(gè)?？梢?jiàn)脈動(dòng)濾 波器消耗在寄存器鏈上的資源是很多的。這使得濾波器的階數(shù)常常成為在進(jìn)行FPGA器件 選型時(shí)遇到的一個(gè)瓶頸。在不減少濾波器階數(shù)的前提下，只能通過(guò)使用更大容量的器件來(lái) 進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，這就增加了設(shè)備成本和功耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種有限沖激響應(yīng)濾波器的實(shí)現(xiàn)方法和有限沖激響應(yīng)濾波器，用于提 供一種低成本低功耗的有限沖激響應(yīng)濾波器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種有限沖激響應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟根據(jù)待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)，獲取將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成多個(gè)等階數(shù)的子濾波 器后各子濾波器的階數(shù)；將輸入數(shù)據(jù)輸入到各子濾波器，對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子濾波器的階 數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。其中，所述根據(jù)待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)，獲取將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成多個(gè)等階 數(shù)的子濾波器后各子濾波器的階數(shù)包括所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為非質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù) 的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N/k，其中m和k為整數(shù)；所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述質(zhì)數(shù)N擴(kuò)展為非質(zhì)數(shù)N’，將所述待實(shí) 現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m =n’ /k，其中m和k為整數(shù)。其中，所述對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加， 包括對(duì)于第i個(gè)子濾波器，i = l，2，...k，將其輸出進(jìn)行(i-l)XN的延時(shí)；將各子濾波器的輸出進(jìn)行延時(shí)后相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。其中，所述對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加， 包括對(duì)于第k個(gè)子濾波器，將其輸出進(jìn)行N的延時(shí)后，與第k_l個(gè)子濾波器的輸出相 加；將上一相加結(jié)果進(jìn)行N的延時(shí)后與第k-2個(gè)子濾波器的輸出相加；將上一相加結(jié)果進(jìn) 行N的延時(shí)后與第k-3個(gè)子濾波器的輸出相加；重復(fù)該迭加操作，直至獲得與第1個(gè)子濾波 器的輸出相加結(jié)果，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。其中，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，還包括對(duì)所述各子 濾波器的系數(shù)進(jìn)行系數(shù)變換，得到系數(shù)對(duì)稱的各變換后子濾波器。其中，還包括對(duì)所述各變換后子濾波器的輸出進(jìn)行變換，得到由所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割得到的 k個(gè)等階數(shù)的子濾波器的輸出。本發(fā)明還提供一種有限沖激響應(yīng)濾波器，包括多個(gè)等階數(shù)的子濾波器，用于接收輸入數(shù)據(jù)，所述各子濾波器的階數(shù)由待實(shí)現(xiàn)濾 波器的階數(shù)獲取得到；與所述多個(gè)濾波器對(duì)應(yīng)的多個(gè)延時(shí)器，用于對(duì)所述各子濾波器的輸出分別根據(jù)所 述子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)；加法器，用于對(duì)于所述各延時(shí)器延時(shí)后的結(jié)果進(jìn)行相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器 的輸出。其中，所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為非質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等 階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N/k，其中m和k為整數(shù)；所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述質(zhì)數(shù)N擴(kuò)展為非質(zhì)數(shù)N’，將所述待實(shí) 現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m =n’ /k，其中m和k為整數(shù)。
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其中，對(duì)于第i個(gè)子濾波器，i = 2，. . . k，存在一延時(shí)器與其連接，將其輸出進(jìn)行 (i-l)XN的延時(shí)。其中，對(duì)于第k個(gè)子濾波器，將其輸出與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后，與第k_l 個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；將上一相加結(jié)果與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后與 第k-2個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；將上一相加結(jié)果與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí) 后與第k-3個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；重復(fù)該迭加操作，直至與第1個(gè)子濾波器的 輸出輸入到一加法器相加。其中，所述各子濾波器為經(jīng)過(guò)系數(shù)變換，得到的系數(shù)對(duì)稱的變換后子濾波器時(shí)，將 所述各變換后子濾波器的輸出進(jìn)行變換，得到由所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割得到的k個(gè)等階數(shù) 的子濾波器的輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明中通過(guò)將高階濾波器以多個(gè)等階數(shù)的子濾波器的方式實(shí)現(xiàn)，在不降低濾波 器原有階數(shù)、不提高濾波器的工作時(shí)鐘、不增加濾波器最終實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度的前提下，大大降 低了濾波器的功耗，提供了一種低成本低功耗的有限沖激響應(yīng)濾波器。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的 附圖。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)脈動(dòng)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中有限沖激響應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)方法的流程圖；圖3是本發(fā)明中提供的脈動(dòng)型FIR濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中提供的脈動(dòng)型FIR濾波器的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明中提供的15階脈動(dòng)型FIR濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明中提供的15階脈動(dòng)型FIR濾波器的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明中提供的高階脈動(dòng)型FIR濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是利用本發(fā)明中提供的濾波器實(shí)現(xiàn)的三相內(nèi)插濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是利用本發(fā)明中提供的濾波器實(shí)現(xiàn)的三相抽取濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其 他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明中提供了一種有限沖激響應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)方法，如圖2所示，包括步驟S201、根據(jù)待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)，獲取將待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成多個(gè)等階數(shù)的 子濾波器后各子濾波器的階數(shù)。步驟S202、將輸入數(shù)據(jù)輸入到各子濾波器，對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加，得到待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。以下結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景，描述本發(fā)明中有限沖激響應(yīng)濾波器的具體實(shí)現(xiàn)方式。 對(duì)于一個(gè)有N個(gè)系數(shù)抽頭的FIR濾波器，其輸出可以表示為 首先為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假設(shè)N為非質(zhì)數(shù)，則可以得到N = kxm，其中k和m為整數(shù)， 對(duì)于N為質(zhì)數(shù)的情況將在后面進(jìn)行描述。那么公式(1)可以變?yōu)?令 因此，公式(2)可以變?yōu)閥 (η) = Y1 (η) +J2 (Ii-N1) +··· +yk (η— (k_l) X N1)(4)從公式(4)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一個(gè)階數(shù)很長(zhǎng)的濾波器y(n)而言，可以將它分成若干
個(gè)等長(zhǎng)的子濾波器yi (n)、Y2(H-N1).....yk(n-(k-l) XN1)。每一個(gè)子濾波器的輸入數(shù)據(jù)還
是原濾波器的輸入數(shù)據(jù)。但是在各個(gè)子濾波器計(jì)算完畢后，將各個(gè)子濾波器的輸出進(jìn)行不 同的延時(shí)，最后相加就可以得到原濾波器的輸出。根據(jù)該公式(4)，由拆分后得到的多個(gè)子 濾波器組成的新濾波器結(jié)構(gòu)如圖3所示。當(dāng)圖3中的各個(gè)子濾波器的系數(shù)保持對(duì)稱時(shí)，仍可以采用脈動(dòng)濾波器的結(jié)構(gòu)。但 是所有的子濾波器都可以共用同一條D觸發(fā)器鏈。這樣就大大縮短了原D觸發(fā)器鏈的長(zhǎng) 度。而各個(gè)子濾波器的延時(shí)部分，可以使用FPGA中的BlockRAM生成FIF0(First In First Out，先入先出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果濾波器的階數(shù)N是一個(gè)質(zhì)數(shù)的話，可以在濾波器的系數(shù)左右 添加上相等個(gè)數(shù)的0，將N擴(kuò)充為一個(gè)非質(zhì)數(shù)以進(jìn)行子濾波器的劃分。若N為質(zhì)數(shù)，例如以兩通道IQ復(fù)用的97階濾波器為例，在該濾波器的系數(shù)左右各 添一個(gè)0，將該濾波器擴(kuò)充為一個(gè)99階的濾波器，但這不會(huì)改變?yōu)V波器本身的計(jì)算結(jié)果。然 后把擴(kuò)充后的濾波器拆分成9個(gè)兩通道IQ復(fù)用的11階濾波器。這樣寄存器鏈的長(zhǎng)度就由 原來(lái)2*2*96變成了 2*2*10。所消耗的D觸發(fā)器降為了原來(lái)的1/9。盡管中頻FPGA用到Block RAM的模塊并不多，但是可以發(fā)現(xiàn)在濾波器階數(shù)較長(zhǎng) 時(shí)，最后的幾個(gè)子濾波器輸出數(shù)據(jù)都將經(jīng)過(guò)一個(gè)比較大的延時(shí)，這樣還是會(huì)增加Block RAM的使用量。而且各個(gè)子濾波器在經(jīng)過(guò)延時(shí)后計(jì)算濾波器最終輸出y(n)所進(jìn)行輸入加法也 會(huì)對(duì)FPGA的時(shí)延造成影響。為此，本發(fā)明中基于迭代的方法，將上式(4)再次進(jìn)行變換
令 即少
，那么 = (n) -z2 (n-Ni) +z2 (n—N) _z3 (11-2^) +... +Zh (n_ (k_2) X N:)-zk (n- (k-1) X N:) +zk (n_ (k_l) X N:) = (n)即最終可以得到y(tǒng)(n)=Zl(n)(6)即y (n) = (n) = (n) +z2 (n—N!) = (n) (n—N!) +z3 (nlN》+ 。且 zk (n)= yk(n)這樣，可以把公式⑷中涉及的N輸入加法，可以拆分成(N-1)級(jí)二輸入加法。對(duì) 于每一級(jí)的加法而言，都只需要得到當(dāng)前的子濾波器輸myi(n)，i = 0. 1. . . k-1和經(jīng)過(guò)一 個(gè)較短延時(shí)的上一級(jí)加法輸出ZwOi-Ni)，i = 0. 1. . . k-1。因此，本發(fā)明中圖3所示的濾波 器可以變化為如圖4所示的結(jié)構(gòu)。以下以一個(gè)15階的脈動(dòng)型FIR濾波器為例，說(shuō)明本發(fā)明中濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。假 設(shè)該濾波器系數(shù)為 h = [a, b，c，d，e，f，g, h，g, f, e, d，c，b，a]那么將這個(gè)濾波器拆分成3個(gè)各5階的子濾波器，拆分后得到的3個(gè)子濾波器的 濾波器系數(shù)分別為ho = [a, b, c, d, e] ；hi = [f, g, h, g, f] ；h2 = [e, d, c, b, a]盡管hO和h2并不對(duì)稱，但是可以將這兩個(gè)子濾波器的系數(shù)作一次系數(shù)變換，變換 后的3個(gè)子濾波器的濾波器系數(shù)分別為hO，= [a+e, b+d,2c, d+b, e+a] ；hi，= [f, g, h, g, f] ；h2' = [e~a, d_b，0，b_d， a_e]變換后，h0’，hl’，h2’三個(gè)濾波器系數(shù)變?yōu)閷?duì)稱。盡管h2’是一種負(fù)對(duì)稱，但是仍 然可以使用脈動(dòng)濾波器的結(jié)構(gòu)，只需要把圖1中各個(gè)乘法器前端的加法器修改成減法器即 可。最終在輸出時(shí)，只需要將hO’和h2’的輸出結(jié)果分別做一次加運(yùn)算和一次減運(yùn)算，就可 以得到所需的hO和h2的輸出，如圖5所示。即,0( ).2iM_2iM;yi(n)=y/ (n)=這樣，本發(fā)明中15階的脈動(dòng)型FIR濾波器濾波器結(jié)構(gòu)如圖6所示。對(duì)于更高階數(shù)的脈動(dòng)型FIR濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。從圖7中可以看出，通過(guò) 改變?yōu)V波器的結(jié)構(gòu)，可以把D觸發(fā)器鏈的長(zhǎng)度降低為現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)的1/k。而且由于各個(gè) 子濾波器可以共用，D觸發(fā)器鏈上所需要加(減)法器降低為現(xiàn)有技術(shù)中的2/k，而所需要 的增加的資源僅僅是在各個(gè)子濾波器的輸出端，附加2k_l個(gè)加(減)法器和k-1個(gè)FIFO。 這樣，在濾波器階數(shù)階數(shù)比較大的情況下，本發(fā)明提供的該結(jié)構(gòu)可以節(jié)省相當(dāng)可觀的資源。
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而且利用這種濾波器，同樣可以實(shí)現(xiàn)DUC中的內(nèi)插濾波，以及DDC的抽取濾波。通 常DUC中的內(nèi)插濾波和DDC的抽取濾波都是使用多相結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么只需把多相濾波器 中各相子濾波器用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換即可。需要注意的是，由于在生成各相子濾波器時(shí)，需要對(duì)原系數(shù)進(jìn)行系數(shù)抽取來(lái)生成 各相子濾波器系數(shù)，會(huì)出現(xiàn)各相子濾波器系數(shù)不對(duì)稱的情況。這就同樣需要對(duì)各相子濾波 器系數(shù)做一次系數(shù)變換來(lái)保證系數(shù)的對(duì)稱性并在輸出時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。圖8是利用新結(jié)構(gòu)濾波器實(shí)現(xiàn)三相內(nèi)插濾波器的示意圖。由于多相內(nèi)插濾波器共 用同一路輸入數(shù)據(jù)，所以各相子濾波器拆分后的子濾波器仍然可以共用同一條寄存器鏈。而在多相抽取濾波時(shí)，由于各相數(shù)據(jù)是對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行等間隔抽取，所以并不相 同，需要各相通過(guò)分路輸出分別形成寄存器鏈。圖9是利用新結(jié)構(gòu)濾波器實(shí)現(xiàn)三相抽取濾 波器的示意圖。下面以兩通道IQ復(fù)用的97階濾波器為例，分別使用的常規(guī)的多通道脈動(dòng)型結(jié)構(gòu) 濾波器、和將其拆分成9個(gè)子濾波器的新結(jié)構(gòu)濾波器進(jìn)行了仿真。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，利用 本發(fā)明中提出的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)這個(gè)97階濾波器進(jìn)行拆分后，消耗的資源降低為不到原來(lái)的 1/3，節(jié)省出將近2000個(gè)slice。如果在DUC和DDC的長(zhǎng)系數(shù)濾波器上都采用這種新型結(jié) 構(gòu)，那么就可以大大降低DUC和DDC部分的功耗和資源消耗比重。而且由于不需要提高濾 波器的工作時(shí)鐘，所以也不會(huì)增加最終實(shí)現(xiàn)的難度。另外，由于這種新型的濾波器同樣可以 實(shí)現(xiàn)多相抽取和多相內(nèi)插，所以也同樣可以使用其來(lái)替代原先在數(shù)字中頻FPGA中所使用 的抽取和內(nèi)插FIR。通過(guò)本發(fā)明提供的上述方法，將高階濾波器以多個(gè)等階數(shù)的子濾波器的方式實(shí) 現(xiàn)，在不降低濾波器原有階數(shù)、不提高濾波器的工作時(shí)鐘、不增加濾波器最終實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度 的前提下，大大降低了濾波器的功耗，提供了一種低成本低功耗的有限沖激響應(yīng)濾波器。本發(fā)明還提供一種有限沖激響應(yīng)濾波器，包括多個(gè)等階數(shù)的子濾波器，用于接收輸入數(shù)據(jù)，所述各子濾波器的階數(shù)由待實(shí)現(xiàn)濾 波器的階數(shù)獲取得到；與所述多個(gè)濾波器對(duì)應(yīng)的多個(gè)延時(shí)器，用于對(duì)所述各子濾波器的輸出分別根據(jù)所 述子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)；加法器，用于對(duì)于所述各延時(shí)器延時(shí)后的結(jié)果進(jìn)行相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器 的輸出。其中，所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為非質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等 階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N/k，其中m和k為整數(shù)；所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述質(zhì)數(shù)N擴(kuò)展為非質(zhì)數(shù)N’，將所述待實(shí) 現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m =n’ /k，其中m和k為整數(shù)。其中，對(duì)于第i個(gè)子濾波器，i = 2，. . . k，存在一延時(shí)器與其連接，將其輸出進(jìn)行 (i-l)XN的延時(shí)。其中，對(duì)于第k個(gè)子濾波器，將其輸出與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后，與第k_l 個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；將上一相加結(jié)果與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后與 第k-2個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；將上一相加結(jié)果與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后與第k-3個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；重復(fù)該迭加操作，直至與第1個(gè)子濾波器的 輸出輸入到一加法器相加。其中，所述各子濾波器為經(jīng)過(guò)系數(shù)變換，得到的系數(shù)對(duì)稱的變換后子濾波器時(shí)，將 所述各變換后子濾波器的輸出進(jìn)行變換，得到由所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割得到的k個(gè)等階數(shù) 的子濾波器的輸出。關(guān)于本發(fā)明中涉及的有限沖激響應(yīng)濾波器的具體結(jié)構(gòu)，可以參考上述圖3至圖9 中所示的濾波器結(jié)構(gòu)，在此不進(jìn)行重復(fù)介紹。通過(guò)本發(fā)明提供的上述濾波器結(jié)果，將高階濾波器以多個(gè)等階數(shù)的子濾波器的方 式實(shí)現(xiàn)，在不降低濾波器原有階數(shù)、不提高濾波器的工作時(shí)鐘、不增加濾波器最終實(shí)現(xiàn)的復(fù) 雜度的前提下，大大降低了濾波器的功耗，提供了一種低成本低功耗的有限沖激響應(yīng)濾波
o通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助 軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過(guò)硬件，但很多情況下前者是更 佳的實(shí)施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的 部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若 干指令用以使得一臺(tái)設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng) 域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種有限沖激響應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括根據(jù)待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)，獲取將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成多個(gè)等階數(shù)的子濾波器后各子濾波器的階數(shù)；將輸入數(shù)據(jù)輸入到各子濾波器，對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)，獲取將所述 待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成多個(gè)等階數(shù)的子濾波器后各子濾波器的階數(shù)包括所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為非質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子 濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N/k，其中m和k為整數(shù)；所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述質(zhì)數(shù)N擴(kuò)展為非質(zhì)數(shù)N’，將所述待實(shí)現(xiàn)濾 波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N’/k，其中m和k為整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子 濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加，包括對(duì)于第i個(gè)子濾波器，i = l，2，...k，將其輸出進(jìn)行(i-l)XN的延時(shí)；將各子濾波器的輸出進(jìn)行延時(shí)后相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子 濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加，包括對(duì)于第k個(gè)子濾波器，將其輸出進(jìn)行N的延時(shí)后，與第k-1個(gè)子濾波器的輸出相加；將 上一相加結(jié)果進(jìn)行N的延時(shí)后與第k-2個(gè)子濾波器的輸出相加；將上一相加結(jié)果進(jìn)行N的 延時(shí)后與第k-3個(gè)子濾波器的輸出相加；重復(fù)該迭加操作，直至獲得與第1個(gè)子濾波器的輸 出相加結(jié)果，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k 個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，還包括對(duì)所述各子濾波器的系數(shù)進(jìn)行系數(shù)變換，得到系數(shù)對(duì)稱的 各變換后子濾波器。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述各變換后子濾波器的輸出進(jìn)行變換，得到由所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割得到的k個(gè) 等階數(shù)的子濾波器的輸出。
7.一種有限沖激響應(yīng)濾波器，其特征在于，包括多個(gè)等階數(shù)的子濾波器，用于接收輸入數(shù)據(jù)，所述各子濾波器的階數(shù)由待實(shí)現(xiàn)濾波器 的階數(shù)獲取得到；與所述多個(gè)濾波器對(duì)應(yīng)的多個(gè)延時(shí)器，用于對(duì)所述各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子 濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)；加法器，用于對(duì)于所述各延時(shí)器延時(shí)后的結(jié)果進(jìn)行相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出o
8.如權(quán)利要求7所述的有限沖激響應(yīng)濾波器，其特征在于，所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為非質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子 濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N/k，其中m和k為整數(shù)；所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)N為質(zhì)數(shù)時(shí)，將所述質(zhì)數(shù)N擴(kuò)展為非質(zhì)數(shù)N’，將所述待實(shí)現(xiàn)濾 波器分割成k個(gè)等階數(shù)的子濾波器后，各子濾波器的階數(shù)m = N’/k，其中m和k為整數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的有限沖激響應(yīng)濾波器，其特征在于，對(duì)于第i個(gè)子濾波器，i = 2，. . . k，存在一延時(shí)器與其連接，將其輸出進(jìn)行(i-1) XN的 延時(shí)。
10.如權(quán)利要求8所述的有限沖激響應(yīng)濾波器，其特征在于，對(duì)于第k個(gè)子濾波器，將其輸出與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后，與第k-1個(gè)子濾波 器的輸出輸入到一加法器；將上一相加結(jié)果與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后與第k-2個(gè)子 濾波器的輸出輸入到一加法器；將上一相加結(jié)果與一延時(shí)器連接，進(jìn)行N的延時(shí)后與第k-3 個(gè)子濾波器的輸出輸入到一加法器；重復(fù)該迭加操作，直至與第1個(gè)子濾波器的輸出輸入 到一加法器相加。
11.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的有限沖激響應(yīng)濾波器，其特征在于，所述各子濾 波器為經(jīng)過(guò)系數(shù)變換，得到的系數(shù)對(duì)稱的變換后子濾波器時(shí)，將所述各變換后子濾波器的 輸出進(jìn)行變換，得到由所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割得到的k個(gè)等階數(shù)的子濾波器的輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有限沖激響應(yīng)濾波器實(shí)現(xiàn)方法和一種有限沖激響應(yīng)濾波器。該方法包括根據(jù)待實(shí)現(xiàn)濾波器的階數(shù)，獲取將所述待實(shí)現(xiàn)濾波器分割成多個(gè)等階數(shù)的子濾波器后各子濾波器的階數(shù)；將輸入數(shù)據(jù)輸入到各子濾波器，對(duì)各子濾波器的輸出分別根據(jù)所述子濾波器的階數(shù)進(jìn)行延時(shí)后相加，得到所述待實(shí)現(xiàn)濾波器的輸出。本發(fā)明中通過(guò)將高階濾波器以多個(gè)等階數(shù)的子濾波器的方式實(shí)現(xiàn)，在不降低濾波器原有階數(shù)、不提高濾波器的工作時(shí)鐘、不增加濾波器最終實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度的前提下，大大降低了濾波器的功耗，提供了一種低成本低功耗的有限沖激響應(yīng)濾波器。
文檔編號(hào)H03H17/06GK101877577SQ20091008299
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者倪偉, 吳永海, 張倩, 鄧舒勇, 陳鍇, 馬衛(wèi)國(guó), 高華 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司