[發(fā)明專利]有限沖激響應濾波器的實現方法和有限沖激響應濾波器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910082992.6
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號: CN101877577A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 陳鍇;高華;張倩;鄧舒勇;馬衛(wèi)國;吳永海;倪偉
• 申請（專利權）人: 大唐移動通信設備有限公司
• 主分類號: H03H17/06
• 分類號: H03H17/06
• 代理公司: 北京鑫媛睿博知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 龔家驊

技術領域

本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種有限沖激響應濾波器的實現方法和有限沖激響應濾波器。

背景技術

在數字中頻FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列)設計中，FIR(Finite?Impulse?Response，有限沖激響應)濾波器是其中一個重要的組成部分，無論是DUC(Digital?Up?Converters，數字上變頻器)、DDC(Digital?Down?Converters，數字下變頻器)還是基帶的成型濾波，都會需要使用濾波器來對信號頻譜進行修整。

對FIR濾波器而言，階數是影響其性能一個重要指標。如果階數太低，會影響濾波器的頻率響應性能。但是如果階數太高，實現該濾波器所需要的FPGA的邏輯單元數目和乘法器單元數目會隨著階數成比例增加。這樣就使得濾波器的性能和消耗的FPGA資源彼此制約。

在通常進行FPGA的FIR濾波器設計時，出于節(jié)省所使用的乘法器個數的目的，一般都會考慮到利用FIR系數的對稱性。脈動型FIR濾波器可以很好的利用這種系數對稱性，節(jié)省出一半的乘法器。所以現在的FIR實現一般都是采用這種結構。

目前常規(guī)脈動濾波器的一結構示意圖如圖1所示。從圖1可以看到，對于一個九階的脈動型FIR濾波器，只使用了5個乘法器，節(jié)省了一半的乘法器資源。而且通過加長寄存器鏈和改變加法器的抽頭位置，這種結構也能很好的實現多通道IQ復用的功能，提高FIR的復用率，現有技術中的中頻FPGA上的FIR一般都是使用這種結構。

盡管現在中頻FPGA中所使用的脈動濾波器盡管可以達到節(jié)省一半乘法器的目的，但是這是靠多級寄存濾波器輸入數據x(n)來實現的。為了完成濾波器輸入數據x(n)的寄存功能，會需要一根很長的寄存器鏈來儲存進入濾波器的數據。在圖1所示的9階濾波器中，脈動濾波器需要儲存前八個x(n)的值，假如x(n)是16bit量化的話，那么為了實現這條寄存鏈，就需要消耗16*8＝128個D觸發(fā)器。

另外，在中頻FPGA中，濾波器一般是多通道IQ分時復用的，那么寄存器鏈的長度還要在原來基礎上乘上2倍的通道數。以一個兩通道IQ復用的97階濾波器為例，如果數據以16bit量化，寄存器鏈需要消耗的D觸發(fā)器個數為2*2*96*16＝6144個。可見脈動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常常成為在進行FPGA器件選型時遇到的一個瓶頸。在不減少濾波器階數的前提下，只能通過使用更大容量的器件來進行實現，這就增加了設備成本和功耗。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種有限沖激響應濾波器的實現方法和有限沖激響應濾波器，用于提供一種低成本低功耗的有限沖激響應濾波器。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種有限沖激響應濾波器實現方法，包括以下步驟：

根據待實現濾波器的階數，獲取將所述待實現濾波器分割成多個等階數的子濾波器后各子濾波器的階數；

將輸入數據輸入到各子濾波器，對各子濾波器的輸出分別根據所述子濾波器的階數進行延時后相加，得到所述待實現濾波器的輸出。

其中，所述根據待實現濾波器的階數，獲取將所述待實現濾波器分割成多個等階數的子濾波器后各子濾波器的階數包括：

所述待實現濾波器的階數N為非質數時，將所述待實現濾波器分割成k個等階數的子濾波器后，各子濾波器的階數N1＝N/k，其中N1和k為整數；

所述待實現濾波器的階數N為質數時，將所述質數N擴展為非質數N’，將所述待實現濾波器分割成k個等階數的子濾波器后，各子濾波器的階數N1＝N’/k，其中N1和k為整數。

其中，所述對各子濾波器的輸出分別根據所述子濾波器的階數進行延時后相加，包括：

對于第i個子濾波器，i＝1，2，...k，將其輸出進行(i-1)×N的延時；

將各子濾波器的輸出進行延時后相加，得到所述待實現濾波器的輸出。

其中，所述對各子濾波器的輸出分別根據所述子濾波器的階數進行延時后相加，包括：

對于第k個子濾波器，將其輸出進行N的延時后，與第k-1個子濾波器的輸出相加；將上一相加結果進行N的延時后與第k-2個子濾波器的輸出相加；將上一相加結果進行N的延時后與第k-3個子濾波器的輸出相加；重復該迭加操作，直至獲得與第1個子濾波器的輸出相加結果，得到所述待實現濾波器的輸出。

其中，將所述待實現濾波器分割成k個等階數的子濾波器后，還包括：對所述各子濾波器的系數進行系數變換，得到系數對稱的各變換后子濾波器。

其中，還包括：