基于IP核FIR滤波器的设计与FPGA实现

介绍了一种基于Altera公司IP核进行FIR数字滤波器的参数设计及在FPGA中的快速实现方法。为了达到FIR滤波器的性能要求,介绍了Matlab和IP核中信道冲激响应的阶数和时域系数的设计方法。编程实现了时域卷积运算,并给出了冲激响应和输入数据比特量化的方法和结果。为验证FIR滤波器设计的正确性,分别给出了Matlab和Model Sim中FIR低通滤波器的仿真输入波形和滤波输出波形。仿真结果表明,设计的滤波器通带信号完整,阻带滤波性能良好,该方法具有较好地适用性。     

一种基于FPGA的高速FIR滤波器的设计

为了实现对高速输入数据的滤波,根据FIR（有限冲激响应）数字滤波器并行设计思想,在脉动阵列FIR数字滤波器的基础上,经过认真设计,提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的高速FIR数字滤波器的设计方法。以一个16阶FIR数字滤波器的设计为例,在FPGA上用VHDL语言实现了这种设计方法。在Modelsim下仿真表明这一方法是可行的,可支持高达1GSPS（10亿次采样每秒）的输入数据．     

一种基于FPGA并行流水线的FIR滤波器设计方案

提出一种在FPGA器件上实现流水线并行FIR滤波器结构。首先从理论上分析有限冲激响应（FIR）数字滤波器的特点,并推出利用FPGA器件实现的可行性及其基本结构。接着利用VHDL实现每个模块,并对其进行仿真。     

基于ALU架构的面积优化FIR滤波器设计

提出了一种新颖的基于ALU架构的FIR数字滤波器,这种架构采用存储器和计数器实现FIR滤波器的卷积运算.当FIR滤波器的阶数增加时,该架构的逻辑单元基本不变,存储空间仅线性增加,而不像传统分布式架构的存储空间呈指数增加.因此,这种基于ALU架构的FIR数字滤波器的等效逻辑门数大幅减少.FPGA综合结果表明,当FIR滤波器的阶数大于64阶时,基于ALU架构的FIR滤波器比传统分布式架构的滤波器使用更少的等效逻辑门数.     

采用多级子并行滤波器级联结构的并行FIR滤波器

在并行FIR的快速迭代短卷积算法(ISCA)基础上,采用多级小尺寸并行FIR结构级联结构,实现了一种新型并行FIR滤波器.在增加一定量的加法器和延迟单元等弱运算强度单元的情况下,大大减少使用的乘法器数量.一个采用3级(2×3×6)级联结构的2并行36抽头FIR滤波器仅需18个乘法器,比单级ISCA算法实现的FIR结构节省了67%,更适合于专用并行FIR滤波器的VLSI实现.     

基于FPGA的FIR升余弦滚降滤波器设计与实现

为了降低FIR滤波器对FPGA资源的消耗,同时能够直接验证其滤波性能。文中采用乘法器和加法器共享以及MEALY型状态机的实现方法,以及卷积、插零等算法,来实现FIR升余弦滚降滤波设计,同时给出了在Quartus II环境下的时序仿真结果。实践表明,此方法可以节省大量的FPGA资源,仅仅需要100多个LE逻辑单元,就可以有效解决FIR数字滤波器算法在FPGA设计中资源紧张的问题。     

一种适用于多速率FIR滤波器的算法改进

多速率FIR滤波器是数字下变频的核心技术之一。由于高阶FIR数字滤波器使用了大量的乘法单元,在FPGA中将占用大量的逻辑资源(LE),这极大的限制了FPGA的设计。根据多倍抽取FIR滤波器的特性,提出了一种分时复用乘法单元以减少逻辑资源使用量的改进算法,大量节约了FPGA的逻辑资源。通过FPGA设计实现,在Quartus II中综合仿真结果中可以验证,设计基本达到预期效果,在满足设计要求的前提下,实现了节约逻辑资源的目的。     

FIR数字滤波器的设计与实现

在数字信号处理中,数字滤波器是一种被广泛使用的信号处理部件。分析了FIR(有限冲激响应)数字滤波器的结构特征,得到了满足系统要求的数字滤波器设计方法,结合实际工程所要求的数字滤波器指标,利用MATLAB对FIR数字滤波器进行了设计和仿真,并根据FIR数字滤波器输出的幅频特性和相频特性图对滤波器的参数进行调整,从而得到满足性能要求的最佳数字滤波器参数。采用DSP芯片实现所设计的FIR数字滤波器。     

FIR滤波器的FPGA实现方法

为了给实际应用中选择合适FIR滤波器的FPGA实现结构提供参考,首先从FIR数字滤波器的基本原理出发,分析了FIR滤波器的结构特点,然后分别介绍了基于FPGA的FIR滤波器的串行、并行、转置型、FFT型和分布式结构型的实现方法,对于各种实现的结构做了分析、比较以及优化处理,特别是对基于FFT的FIR滤波器与传统卷积结构进行了精确的数值计算比较,最后得出满足于低阶或高阶的各种FIR滤波器实现结构的适用范围及其优缺点,并针对实际工程应用提出了下一步需解决的问题。     

基于FPGA的嵌入式程控数字滤波器的实现研究

提出了一种程控数字滤波器的FPGA实现方法.以FIR数字滤波器为例,通过在单片FPGA芯片中构建嵌入式微处理器,加入系数可配置FIR滤波器等功能模块实现了频谱可控的程控数字滤波器.通过Modelsim后仿真和在Xilinx公司XUPV5-LX110T开发板上进行的实际测试,结果表明本文提出的方法是可行的.     

High Performance Reconfigurable FIR Filter Architecture Using Optimized Multiplier

In mobile communication systems and multimedia applications, need for efficient reconfigurable digital finite impulse response (FIR) filters has been increasing tremendously because of the advantage of less area, low cost, low power and high speed of operation. This article presents a near optimum low- complexity, reconfigurable digital FIR filter architecture based on computation sharing multipliers (CSHM), constant shift method (CSM) and modified binary-based common sub-expression elimination (BCSE) method for different word-length filter coefficients. The CSHM identifies common computation steps and reuses them for different multiplications. The proposed reconfigurable FIR filter architecture reduces the adders cost and operates at high speed for low-complexity reconfigurable filtering applications such as channelization, channel equalization, matched filtering, pulse shaping, video convolution functions, signal preconditioning, and various other communication applications. The proposed architecture has been implemented and tested on a Virtex 2 xc2vp2-6fg256 field-programmable gate array (FPGA) with a precision of 8-bits, 12-bits, and 16-bits filter coefficients. The proposed novel reconfigurable FIR filter architecture using dynamically reconfigurable multiplier block offers good area and speed improvement compared to existing reconfigurable FIR filter implementations.     

一种基于迭代短卷积算法的低复杂度并行FIR滤波器结构

该文基于快速卷积算法,提出一种适用于线性相位FIR滤波器的并行结构。该结构采用快速卷积算法减少子滤波器个数,同时让尽可能多的子滤波器具有对称系数,然后利用系数对称的特性减少子滤波器模块中的乘法器数量。对于具有对称系数的FIR滤波器,提出的并行结构能够比已有的并行FIR结构节省大量的硬件资源,尤其当滤波器的抽头数较大时效果更明显。具体地,对一个4并行144抽头的FIR滤波器,提出的结构比改进的快速FIR算法(Fast FIR Algorithm, FFA)结构节省36个乘法器(14.3%),23个加法器(6.6%)和35个延时单元(11.0%)。     

Hardware efficient fast parallel FIR filter structures based on iterated short convolution

This paper presents an iterated short convolution (ISC) algorithm, based on the mixed radix algorithm and fast convolution algorithm. This ISC-based linear convolution structure is transposed to obtain a new hardware efficient fast parallel finite-impulse response (FIR) filter structure, which saves a large amount of hardware cost, especially when the length of the FIR filter is large. For example, for a 576-tap filter, the proposed structure saves 17% to 42% of the multiplications, 17% to 44% of the delay elements, and 3% to 27% of the additions, of those of prior fast parallel structures, when the level of parallelism varies from 6 to 72. Their regular structures also facilitate automatic hardware implementation of parallel FIR filters.     

基于FPGA的高阶FIR滤波器设计

对于高阶FIR滤波器,由于运算量较大,采用软件等方式无法达到实时处理的要求。文中提出了采用FPGA实现快速卷积结构的高阶FIR滤波器,推导出将大点数FFT分解为二维FFT变换的公式。根据上述理论在采用Verilog HDL语言设计了基于一维转二维FFT的快速卷积结构高阶FIR滤波器。实验表明,该基于FPGA的高阶FIR滤波器具有精度高、速度快、资源消耗少、调试方便、易于集成等优点,并可达到工程实践的要求。     

E-band通信系统中高速并行FIR成形滤波器设计

为实现E-band(E频段)通信系统中的高速成形滤波,在已有快速FIR滤波算法(FFA)基础上,通过快速短卷积迭代以及张量展开算法,设计了一种高速并行FIR成形滤波器,并进行硬件复杂度分析与时延分析。浮点和定点数仿真验证结果表明,所设计高速并行滤波器在硬件实现上可减少21%的乘法运算操作和1314%的时延单元,6比特以上小数量化可达到系统成形滤波需求。     

FPGA-based digit-serial CSD FIR filter for image signal format conversion

This paper proposes the FPGA implementation of the digit-serial Canonical Signed-Digit (CSD) coefficient FIR filters which can be used as format conversion filters in place of the ones employed for the MPEG2 TM 5 (test model 5). Canonical representation of a signed digit (CSD) is a method used to reduce cost by representing a signed number using the least amount of non-zero digits, thereby reducing the number of multiply operations. As Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) have grown in capacity, improved in performance, and decreased in cost, they are becoming a viable solution for performing computationally intensive tasks, with the ability to tackle applications formerly reserved for custom chips and programmable digital signal processing (DSP) devices. A digit-serial CSD FIR filter design is realized and practical design guidelines are provided using FPGAs. An analysis of the performance comparison of bit-serial, serial distributed arithmetic, and digit-serial CSD FIR filters on a Xilinx XC4000XL-series FPGA is described. The results show that the proposed digit-serial CSD FIR filter is compact and an efficient implementation of real-time DSP applications on FPGAs.     

Modulation and Pre-Equalization Method to Minimize Time Delay in Equalization Digital On-Channel Repeater

This paper presents novel modulation and pre-equalization methods to minimize a signal processing time delay in the equalization digital on-channel repeater (EDOCR) for the ATSC terrestrial digital TV system. The proposed modulation method uses equi-ripple (ER) filter for vestigial side bands (VSB) pulse shaping instead of conventional square root raised cosine (SRRC) filter. And the proposed pre-equalization method calculates pre-equalizer filter coefficients by comparing a baseband signal as a reference signal and a demodulated repeater output signal, and then creates new VSB pulse shaping filter coefficients by the convolution of the ER filter and the pre-equalizer filter coefficients. The new VSB pulse shaping filter minimizes the time delay of EDOCR by adjusting the number of its pre-taps and also compensates the linear distortions due to the use of the ER filter and mask filter.     

基于FPGA的平方根升余弦滤波器设计

为了满足陆上集群无线电(TETRA)数字集群系统对基带信号成形处理的要求,提出了一种用于TETRA数字集群系统的平方根升余弦(SRRC)滤波器设计,论述了基带成形滤波和SRRC滤波器的基本原理,分析了窄带调制带宽限制、TETRA邻道干扰限制和滤波器阶数等需解决的问题,论述了滤波器参数设计和FIR滤波器FPGA实现等关键技术,完成了对基于FPGA的SRRC滤波器设计的仿真分析。     

FPGA在数字滤波器设计中的应用

介绍了FIR数字滤波器的硬件实现技术,结合Altera公司的FLEX10K系列芯片提出了实现FIR数字滤波器的硬件电路的方案,设计出一种8阶FIR数字滤波器,并且推广到16阶及32阶,以及实现滤波器的AHDL语言。基于FPGA的电路系统设计及其仿真结果表明此系统合理、可靠且满足设计要求。