[發(fā)明專利]一種基于FPGA的多路并行數(shù)據(jù)FIR濾波實現(xiàn)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811252556.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109412556A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳暉;張曉峰;陳偉峰;王東鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 天津光電通信技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03H17/06
• 分類號: H03H17/06
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

本發(fā)明公開了一種基于FPGA的多路并行數(shù)據(jù)FIR濾波實現(xiàn)方法。該方法有如下步驟：1、將多路并行數(shù)據(jù)進行移位存儲；2、將移位存儲數(shù)據(jù)進行延遲打拍；3、將延遲打拍數(shù)據(jù)與FIR相應(yīng)系數(shù)進行并行乘加運算；運算結(jié)果即為濾波后數(shù)據(jù)。該方法在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)了并行FIR陣列，以同時處理多路并行的數(shù)據(jù)。當(dāng)采樣信號帶寬很大，采樣率很高，F(xiàn)PGA必須在一個時鐘周期接收多個采樣點時，要對接收的數(shù)據(jù)實時進行FIR濾波處理，采用本發(fā)明提供的方法可很好的實現(xiàn)功能與性能要求。在大寬帶數(shù)字信號處理、高速數(shù)字通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字通信、數(shù)字信號處理系統(tǒng)中的FIR濾波器，尤其涉及一種基于FPGA的多路并行數(shù)據(jù)FIR濾波實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

FIR濾波器又稱有限長單位脈沖響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的單元。它可以在保證任意幅頻特性的同時具有嚴(yán)格的線性相頻特性，同時其單位脈沖響應(yīng)是有限長的，因而由它組成的系統(tǒng)是穩(wěn)定的。這些特性都使FIR濾波器在通信、圖像處理、模式識別等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此外，F(xiàn)PGA有著規(guī)整的內(nèi)部邏輯陣列、專用硬核乘法器和豐富的連線資源，且相對于串行運算為主的通用DSP芯片來說，其并行性和可擴展性更好，這都使FPGA特別適合于數(shù)字信號處理任務(wù)，從而設(shè)計出高速的FIR數(shù)字濾波器。傳統(tǒng)的FIR濾波器往往針對采樣率較低的情形，此時FPGA一個時鐘周期收到一個數(shù)據(jù)點。當(dāng)采樣率很高，處理大帶寬的信號時，通常的情形是FPGA一個時鐘周期會收到多個數(shù)據(jù)點，此時需在FPGA內(nèi)部設(shè)計并行的FIR濾波器陣列，以處理收到的多路并行數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)在技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種基于FPGA的多路并行數(shù)據(jù)FIR濾波實現(xiàn)方法。本發(fā)明的目的就是要解決上述技術(shù)中存在的問題，采用FPGA來完成大帶寬信號的多路并行數(shù)據(jù)FIR濾波。本方法在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)了并行FIR陣列，以同時處理多路并行的數(shù)據(jù)。當(dāng)采樣信號帶寬很大，采樣率很高，F(xiàn)PGA必須在一個時鐘周期接收多個采樣點時，通過本方法可對接收的數(shù)據(jù)實時進行FIR濾波處理。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于FPGA的多路并行數(shù)據(jù)FIR濾波實現(xiàn)方法，其特征在于，有如下步驟：

一、將多路并行數(shù)據(jù)進行移位存儲

將同時收到的多路數(shù)據(jù)D0，D1，...，Dn看作一個整體，并按D0存在din_buffer[n]中，D1存在din_buffer[n-1]中，...，Dn存在din_buffer[0]中的順序進行緩存；同時，將din_buffer以并行數(shù)據(jù)數(shù)進行間隔移位，即din_buffer[0]移位到din_buffer[n+1]，din_buffer[1]移位到din_buffer[n+2]，...，din_buffer[n]移位到din_buffer[2n+1]。

二、將移位存儲數(shù)據(jù)進行延遲打拍

將步驟一中的din_buffer作為一個整體進行延遲打拍，從而得到延遲打拍后的din_buffer_d0，din_buffer_d1，...，din_buffer_dm-1，m表示將din_buffer延遲打m拍。

三、將延遲打拍數(shù)據(jù)與FIR相應(yīng)系數(shù)進行并行乘加運算

從步驟二的各din_buffer_d中取出與濾波器系數(shù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)做乘加運算，即用FIR陣列對并行數(shù)據(jù)進行濾波處理；FIR濾波數(shù)學(xué)計算公式為：y(n)=h(0)x(n)+h(1)x(n-1)+……+h(m)x(n-m)，其中x(n)為數(shù)據(jù)采樣點，h(m)為濾波器系數(shù)，y(n)為計算得到的濾波后數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是：豐富了傳統(tǒng)FIR濾波器可處理的信號帶寬范圍，當(dāng)采樣信號帶寬很大，采樣率很高時，可采用本方法處理大帶寬信號的濾波問題。采用本發(fā)明提供的方法可很好的實現(xiàn)功能與性能要求。在大寬帶數(shù)字信號處理、高速數(shù)字通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價值。

附圖說明