專利名稱：多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器及其實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)中高速并行數(shù)字信號處理領域，特別是涉及ー種多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器及其實現(xiàn)方法。
背景技術：
在現(xiàn)代高速光通信系統(tǒng)中，平滑濾波器是電數(shù)字信號處理部分極其重要的組成部分，在幀同步，頻率偏移估計以及光相位噪聲估計中均需計算特定窗ロ長度的移動平均值。由于當前技術限制，數(shù)字信號處理的速度只能達到幾百MHz，相對于光傳輸上GHz的傳輸速度，在數(shù)字信號處理部分必須對信號進行并行處理，而傳統(tǒng)的平滑濾波器均在單通道上實現(xiàn)，若直接移植到并行系統(tǒng)中需要消耗大量的硬件資源
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器及其實現(xiàn)方法，通過特殊設計的遞歸算法減少了并行通道之間的計算量，能夠減少硬件資源消耗和提高運行速度。本發(fā)明提供的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器，它包括通道間累加器、N個并行通道和ー個延時為I的移位寄存器Z_SN為2的正整數(shù)次冪，通道間累加器包括N個并行輸入端口和N個并行輸出端ロ，通道間累加器的N個并行輸出端ロ分別與N個并行通道相連。在上述技術方案中，所述N個并行通道的內部結構相同，每個并行通道包括ー個延時為m的移位寄存器ΖΛ —個減法器和ー個加法器，每個減法器包括ー個被減數(shù)輸入端ロ、一個減數(shù)輸入端口和ー個輸出端ロ，姆個加法器包括兩個輸入端口和ー個輸出端ロ，同ー個通道中的移位寄存器Z_m的輸入端口和減法器的被減數(shù)輸入端ロ均與通道間累加器的對應輸出端ロ相連，移位寄存器Z_m的輸出端ロ與同一個通道中的減法器的減數(shù)輸入端ロ相連，減法器的輸出端ロ與同一個通道中的加法器的一個輸入端ロ相連，所有通道中的加法器的另ー個輸入端ロ均與延時為I的移位寄存器Z—1相連，通道N內加法器的輸出端ロ與移位寄存器Z—1相連，通道N內加法器的輸出端ロ為多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的輸出端ロ。在上述多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的基礎上，本發(fā)明還提供一種多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，包括以下步驟=N路輸入信號Inputl InputN同時進入通道間累加器，計算所有通道對應的通道間累加和，通道間累加器的每一路輸出信號與其經過延時為m的移位寄存器r·的輸出信號進行減法運算，并將該減法運算的結果輸入下一個相連的加法器，第I至第N-I路信號使用其前ー個周期所對應第N路信號的濾波器輸出值，計算本信號通道所對應的濾波器輸出值。在上述技術方案中，對于ー組串行輸入信號IN(n)，其所對的長度為L的單通道串行輸入平滑濾波器輸出值為
權利要求
1.一種多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器，其特征在于它包括通道間累加器、N個并行通道和一個延時為I的移位寄存器Z_SN為2的正整數(shù)次冪，通道間累加器包括N個并行輸入端口和N個并行輸出端口，通道間累加器的N個并行輸出端口分別與N個并行通道相連。
2.如權利要求I所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器，其特征在于所述N個并行通道的內部結構相同，每個并行通道包括一個延時為m的移位寄存器ΖΛ—個減法器和一個加法器，每個減法器包括一個被減數(shù)輸入端口、一個減數(shù)輸入端口和一個輸出端口，每個加法器包括兩個輸入端口和一個輸出端口，同一個通道中的移位寄存器f的輸入端口和減法器的被減數(shù)輸入端口均與通道間累加器的對應輸出端口相連，移位寄存器2--的輸出端口與同一個通道中的減法器的減數(shù)輸入端口相連，減法器的輸出端口與同一個通道中的加法器的一個輸入端口相連，所有通道中的加法器的另一個輸入端口均與延時為I的移位寄存器τχ相連，通道N內加法器的輸出端口與移位寄存器τχ相連，通道N內加法器的輸出端口為多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的輸出端口。
3.基于權利要求I或2所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟Ν路輸入信號Inputl InputN同時進入通道間累加器，計算所有通道對應的通道間累加和，通道間累加器的每一路輸出信號與其經過延時為m的移位寄存器Z_m的輸出信號進行減法運算，并將該減法運算的結果輸入下一個相連的加法器，第I至第N-I路信號使用其前一個周期所對應第N路信號的濾波器輸出值，計算本信號通道所對應的濾波器輸出值。
4.如權利要求3所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于對于一組串行輸入信號IN(n)，其所對的長度為L的單通道串行輸入平滑濾波器輸出值為
5.如權利要求4所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于所述單通道串行輸入平滑濾波器輸出值經過I :Ν串并轉換器降低速率之后的信號為INp (ti； Ci) = IN(Ui-I) · N+Cj) 其中4為表示信號INp輸出時刻的正整數(shù)，Ci為表示信號INp輸出通道序號的正整數(shù)，Ci取值范圍是I到N。
6.如權利要求5所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于所述窗口長度為并行信號路數(shù)的整數(shù)倍。
7.如權利要求6所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于對于一個窗口長度為m · N的平滑濾波器，對應每一個輸入信號INp的輸出采用遞歸公式計算
8.如權利要求7所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于N路信號在\時刻同時并行輸入平滑濾波器，對于此時I N并行通道中的任一通道Ci輸入信號INpUi^i),其對應的輸出信號為OUTai, Ci)，信道間累加器計算同一個時鐘周期內從信道I到所有并行通道c的累加和
9.如權利要求8所述的多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器的實現(xiàn)方法，其特征在于輸入信號S (t，N)與其經過一個延時為m的移位寄存器Z_m的輸出信號進行減法運算，并將該減法運算的差輸入下一個相連的加法器，該加法器的另一端與輸出端口通過一個延時為I的移位寄存器Z—1相連，該加法器的輸出端口為所述遞歸公式中第一項所表示的運算，所述遞歸公式中后兩項分別為在h與時刻對應信道間累加器任一相同通道的輸出值，兩項的差通過一個減法器與一個延時為m的移位寄存器Z_m來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道并行輸入輸出數(shù)字平滑濾波器及其實現(xiàn)方法，涉及光通信系統(tǒng)中的高速并行數(shù)字信號處理，濾波器包括通道間累加器、N個并行通道和延時為1的移位寄存器Z-1，通道間累加器包括N個輸入端口和N個輸出端口，N個輸出端口與N個并行通道相連。實現(xiàn)方法如下N路信號進入通道間累加器，計算所有通道的通道間累加和，通道間累加器的每路輸出減去其經過延時為m的移位寄存器Z-m的信號，將結果輸入相連的加法器，第1至N-1路信號使用其前一個周期所對應第N路信號的濾波器輸出值，計算本通道所對應的濾波器輸出值。本發(fā)明通過特殊設計的遞歸算法減少了并行通道之間的計算量，能減少硬件資源消耗和提高運行速度。
文檔編號H03H19/00GK102739196SQ201210247798
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者余少華, 李婕, 楊奇, 潘勇, 肖瀟 申請人:武漢郵電科學研究院