[發明專利]有限沖擊響應CSD濾波器

有效

• 申請號: 201410014200.2
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103716011A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 楊海鋼;賈瑞;王飛;陳銳;王新剛;林郁
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及數字濾波器技術領域，尤其涉及一種有限沖擊響應CSD濾波器。

背景技術

有限沖擊響應CSD濾波器因其固有的線性相位特性和系統穩定性在數字信號處理系統和通訊系統中得到了廣泛的應用。神經信號處理、傳感器濾波、視頻音頻處理、信道等化以及匹配濾波都是FIR的經典應用。隨著軟件無線電(Software?Defined?Radio，SDR)技術的發展，以及對FIR濾波器高性能低開銷和故障容忍(fault-tolerant)要求的提升，FIR濾波器實現系統的可重構成為了一種必要的解決方案。

系數的乘法是可重構FIR濾波器的技術瓶頸，通常為了降低計算的復雜度，將系數的乘法分解為加、減和移位操作。業界一直致力于減少硬件開銷、降低功耗以及提升速度的研究。通常情況，FIR濾波器的階數越高，性能越好，但是，隨著濾波器階數的增加，系統所消耗的資源也將增加，而且功耗也將增加。

總結現有的研究方法，按照是否使用標準化有符號位的方法(Canonical?Signed?Digit，CSD)，可以將其分成兩大類，第一類是基于CSD的方法，第二類是未采用CSD的方法。

例如，K.-H.Chen和T.-D.Chiueh在文章“A?low-power?digit-based?reconfigurable?FIR?filter,”Circuits?and?Systems?II：Express?Briefs，IEEE?Transactions?on，vol.53，no.8，pp.617-621，2006中給出了一種基于CSD的結構。用CSD編碼表示的系數可以減少部分積的數目，在硬件開銷方面能夠較大地減小硅片面積開銷和功耗。但這種結構采用的是直接型的結構(Direct?Form，DF)，系統的響應時間隨著階數的增加而增加，性能也相應的會下降。Mahesh，R和Vinod，APrasad在“Anew?common?subexpression?elimination?algorithm?for?realizing?low-complexity?higher?order?digital?filters,”Computer-Aided?Design?of?Integrated?Circuits?and?Systems，IEEE?Transactions?on，vol.27，no.2，pp.217-229，2008中提出了二進制共有子表達式剔除法(Binary?Common?Subexpression?Elimination，BCSE)，這種方法沒有采用CSD編碼，而是對二進制表示的系數子表達式進行了統計，得到了共有的子表達式，然后又通過對這些共有的子表達式進行“加”和“移位”操作完成整個系數的乘法。基于這種方法，Mahesh，R和Vinod，A?Prasad又在文章“New?reconfigurable?architectures?for?implementing?FIR?filters?with?low?complexity,”Computer-Aided?Design?of?Integrated?Circuits?and?Systems，IEEE?Transactions?on，vol.29，no.2，pp.275-288，2010中提出了移位操作固定法(Constant?Shifts?Method，CSM)和移位操作可編程法(Programmable?Shifts?Methods，PSM)，這兩種方法主要的不同之處是移位的數目是否是固定的，而且這兩種方法在濾波器系數的表示方面都是基于二進制表示法。這篇文章中還提出了另外兩種結構，CSD-CSM和CSD-PSM，這兩種結構屬于第一類方法，參考該文章的實驗結果，CSM相對于CSD-CSM資源消耗減少22.8％，PSM相對于CSD-PSM資源消耗減少12.2％。