[发明专利]一种FIR滤波器的低功耗实现方法

说明书

本发明公开了一种FIR滤波器的无乘法器的低功耗实现方法，FIR滤波器在硬件实现上为了减少功耗降低面积，往往采取使用移位相加操作代替乘法器。传统无乘法器的FIR滤波器硬件实现分为单系数乘法结构和多系数乘法结构，本发明基于无乘法器的硬件实现方法，通过算法将FIR滤波器的乘法系数分成多组，每组系数构成独立的多系数乘法子结构，最终实现结构包括输入延时模块，多个多系数乘法模块，预先结构加法器模块和结构加法器模块。实践结构表明，本发明的FIR滤波器实现方法相较于传统方法具有大幅度降低功耗的优势。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，具体来讲是一种FIR滤波器的低功耗实现方法。

背景技术

数字FIR滤波器具有线性相位特性，广泛应用于各种数字信号处理系统中，特别是当下的比较前沿的物联网系统中。FIR滤波器模块可以通过专门的电路实现，实际应用中，对电路的功耗要求十分严格，因此，FIR滤波器的低功耗实现长期以来一直是一个十分热门的研究方向。

FIR滤波器的功耗，面积很大程度上受到其乘法实现复杂度的影响，目前有多种通过使用移位相加代替乘法操作的无乘法器FIR滤波器实现方法降低整体滤波器复杂度的方法。FIR滤波器常见的两种实现结构是直接型方式和转置型方式，两种结构都可以分为两个部分，乘法器模块和积累加模块。两种结构各有各的优点，直接型FIR滤波器复杂度低，转置型速度快。

基于移位相加的转置型实现方式中，每个实时的输入会与所有系数相乘并且产生的积会通过延迟单元最终由结构加法器模块相加产生最终输出，将这种乘法操作称为多常数乘法方式(MCM)。

针对这种实现结构，目前的优化方式有：优化结构加法器模块降低复杂度；使用算法优化MCM模块降低复杂度，而混叠结构目前被证明是高效地实现方法，但固定系数配置的混叠结构有可能会带来结构加法器中寄存器复杂度的提高。在混叠结构的基础上，O.Gustafsson教授提出了一种优化方法，但该方法没有对累加模块进行优化，因此所带来的提高十分有限。

发明内容

因此，针对上述现有数字FIR滤波器无乘法器实现方法中存在的不足，本发明提出一种根据算法实现FIR滤波器不固定系数配置的混叠结构，优化了滤波器中的加法器模块，寄存器模块，从而以低功耗，低复杂度的优势实现FIR滤波器。

本发明是这样实现的，构造一种FIR滤波器的低功耗实现方法，其特征在于；构建输入延时模块，多个多系数乘法模块，预先结构加法器模块和结构加法器模块，并按照如下步骤实现：

(1)根据算法将滤波器系数分成N组；

(2)每个组内的系数以多系数乘法的结构实现，以移位器和加法器代替乘法器；

(3)每个多系数乘法组的积输入到预先结构加法器中相加，最后输入到结构加法器中相累加得到最终结果。

根据本发明所述的一种FIR滤波器的低功耗实现方法，其特征在于；每个多系数乘法模块中，以移位相加操作代替乘法操作所使用的结构实现算法为已有成熟的Radix-2r算法。

根据本发明所述的一种FIR滤波器的低功耗实现方法，其特征在于；将滤波器系数分成N组硬件实现的步骤为：

步骤1：对于给定的滤波器系数集C＝{C₀,C₁,C₂,C₃,...,C_i-1}，基于FIR滤波器系数的对称性，令有效系数集合为参数数集整数m＝n＝0，数集h_m＝{C_m}；

步骤2：令数集Q＝{h_m，C_m+1}。

步骤3：使用Radix-2r算法计算数集Q中的数；

步骤4：如果参数m＝K-2进行步骤5，否则进行步骤6；