基于并行流水线结构的可重配FIR滤波器的FPGA实现

数字信号处理常常是计算密集和高性能应用所要求的.FIR滤波器由于具有稳定性和简单性,在数字信号处理中常被采用.随着实时性和低成本要求的提高,对FIR滤波器的要求也越来越高.单一的流水结构和并行FIR结构都不能很好地满足要求.因此,提出一种FPGA实现的并行流水结构的FIR滤波器的实现方案.     

多相并行FIR滤波器的FPGA高速实现方法

L路多相并行FIR滤波器的工作速率是单路串行FIR滤波器的L倍,基于多项式分解的多相并行FIR滤波器实现结构简单、计算复杂度小、滤波运算延迟少;针对多相并行FIR滤波器,给出了基于多项式分解的多相并行FIR滤波器优化实现结构的FPGA高速实现方法。归纳、整理和推导了2路至8路基于多项式分解的多相并行滤波器优化实现结构,并针对FPGA实现的具体特点给出了多相并行滤波器优化实现结构的FPGA高速实现方法。通过测试分析可知,给出的基于多项式分解的多相并行FIR滤波器优化实现结构的FPGA高速实现方法能够在FPGA上高速实现多相并行FIR滤波器。     

基于多项式分解的自适应FIR滤波器脉动结构

该文由多项式信号的并行表达得到一种FIR滤波器并行结构。通过对FIR滤波器并行结构的分析,提出了几种自适应FIR滤波器的并行处理算法．同时给出了相应的脉动实现结构。     

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.     

用于太赫兹高速通信的FIR滤波器64并行实现算法

为满足太赫兹无线通信系统对大容量基带信号处理算法的要求,基于直接从多项式分解导出的传统滤波器并行实现算法,通过矩阵变化推导出复杂度更小的快速有限冲激响应(FIR)滤波器并行实现。在此基础上通过张量积的表示给出了2并行、4并行和8并行的转换公式以及实现架构。既而推导出2N并行快速FIR滤波器的通用实现公式,并对比了优化前后的复杂度差异。最后给出了64并行的快速FIR滤波器的推导公式和具体实现架构,以及优化前后的硬件复杂度对比,64并行的快速FIR滤波器算法资源消耗更少。     

基于FPGA和Matlab的FIR数字滤波器

为了满足信号处理快速和灵活的要求,基于FPGA实现的FIR滤波器有这两方面的优势,使用Matlab中的FDATool计算出滤波器系数并分析其幅频特性,利用FPGA分别设计实现串行结构、全并行结构以及基于IP核的FIR数字滤波器。利用Matlab软件进行FIR滤波器仿真,并与基于FPGA实现滤波器的Modelsim仿真输出数据进行比较,结果表明,设计的FIR滤波器功能正确、滤波性能良好。通过对不同结构滤波器的资源占用情况和数据处理速度进行分析,得出不同应用场合可选择不同的滤波器结构的结论。     

基于脉动阵列的FIR滤波器设计

为了提高FIR滤波器的运算速度,把脉动阵列的处理器结构和FIR滤波器相结合,设计了高效的FIR滤波器。该结构具有模块化、规则性和高度流水的特点。在FPGA上验证,实验结果表明,该设计达到了较高的运算速度,可以满足数字信号处理中高效、实时的要求。而且该结构易于扩展,可实现任意阶的FIR滤波器。     

FIR滤波器的8路多相27子滤波器实现结构

高速FIR滤波器的8路多相直接分解实现结构的工作频率是单路串行实现结构的1/8,计算复杂度是单路串行实现结构的8倍。针对高速FIR滤波器的8路多相直接分解实现结构计算复杂度大这一问题,对FIR滤波器的多相并行实现结构进行了详细推导,提出了FIR滤波器的8路多相27子滤波器实现结构,提出的FIR滤波器的8路多相27子滤波器实现结构的计算复杂度是单路串行实现结构的3.375倍。FPGA实验验证了提出的FIR滤波器的8路多相27子滤波器实现结构的优越性。     

一种基于FPGA的并行流水线FIR滤波器结构

提出了一种在FPGA器件上实现的流水线并行FIR滤波器结构。首先比较了FIR滤波器三种硬件实现所用的资源,然后在理论上推出该流水线并行结构滤波器的实现方法及其可行性,给出了硬件实现模块。实验结果表明,这种改进滤波器结构实现的算法可以灵活地处理综合的面积和速度的约束关系,使设计达到最优。     

多级并行流水FIR数字滤波器的设计与验证

在雷达接收、语音图像处理、模式识别、无线通信等领域,数字滤波器已经成为重要组成部分。通过分析和研究FIR数字滤波器的结构特点,结合实际的工程实践需求,设计了一种多级并行流水FIR数字滤波器,并提出了一种精确而又简便的冲击响应系数的量化方法,即基于最小冲击响应系数按等比例量化的方法。这种方法不仅可以根据具体的设计要求随意更改设计位宽,还能保障设计的精度。通过编写Verilog HDL进行了设计实现,Modelsim仿真与Matlab仿真对比结果表明,各项参数均满足设计要求。     

基于FPGA的FIR滤波器的性能研究

目前FIR滤波器的一般设计方法比较繁琐,开发周期长,如果采用设计好的FIR滤波器的IP核,则开发效率大为提高。本方案基于Altera公司的Cyclone Ⅱ系列芯片EP2C8Q208C8N,首先利用MATLAB中的滤波器函数fir2得出需产生的FIR滤波器的系数,再导入FIR IP Core,成功完成了FIR数字滤波器的设计。另外分析了阶数与不均匀采样数据对FPGA资源的影响和对生成FIR滤波器的输出性能的影响,并将实际输出的幅频特性图与我们需要的幅频特性图相比较,验证生成的FIR数字滤波器的性能。     

浅谈学习窗函数法设计FIR数字滤波器体会

FIR数字滤波器在工程上运用广泛,窗函数法设计FIR数字滤波器是典型的设计方法.目前,相关课程的教科书对窗函数法设计FIR数字滤波器这部分内容讲解不够细致,学生掌握感到有难度.本文针对窗函数法设计FIR数字滤波器的相关问题,即数字滤波器与模拟样本滤波器的关系、截断点如何取值和数字滤波器的线性相移特性,结合实例进行分析,并借助Matlab仿真软件对设计进行了分析和验证.     

Structured design of a 288-tap FIR filter by optimized partialproduct tree compression

A compact 10-b, 288-tap finite impulse response (FIR) filter is designed by adopting structured architecture that employs an optimized partial product tree compression method. The new scheme is based on the addition of equally weighted partial products resulted from 288 multiplications of the filter coefficients and the inputs. The 288 multiplication and 287 addition operations are decomposed to add 1440 partial products and the sign extension operations are manipulated independently to ensure the operation at 72 MHz, the internal clock frequency generated by the integrated phase-locked loop (PLL) clock multiplier. In addition to the optimized transmission gate full adder, modified carry save compression circuits such as 4:2 and 5:5:2 compressors are used to perform decomposed partial product addition. This structured approach enables cascade design that requires more than 288-tap FIR filtering. The completed 288-tap FIR fitter core occupies 5.36×7.29 mm² of silicon area that consists of 371732 transistors in 0.6-μm triple-metal CMOS technology, and it consumes only 0.8 W of average power at 3.3 V     

一种新的FIR滤波器脉动实现结构

为了提高FIR滤波器的处理速度,一个主要手段是并行处理技术.并行处理除了可以提高运算速度外,还可以提高FIR滤波器的数据通过率以及降低系统功耗.本文首先从多项式分解角度给出一种FIR滤波器的并行结构.通过对此并行FIR滤波器的分析,提出了一种新的FIR滤波器的脉动实现结构.这种结构与一般的实现FIR滤波器的脉动结构相比具有规模小、能适应更高处理速度的优点.     

基于IP核的滤波器复用模块的设计和实现

介绍了一种基于FIRIP核的抽取滤波器复用模块的设计和实现。FIRIP核可以进行灵活的参数设计,实现不同应用的滤波器设计。以FIRIP核为对象进行FIR滤波器算法的参数选择设计,并以128路的抽取滤波算法为例,在充分考虑到了滤波器特性、FPGA资源分配的诸多因素基础上,利用FIRIP核构建了合理的抽取滤波和复用模块,完成了128路信号的抽取滤波设计和实现。     

基于FPGA的直接型FIR滤波器实现

FIR滤波器在数字通信系统中被大量使用,对其进行研究具有重要的意义。先对3种基本结构的FIR滤波器进行研究,说明直接型FIR滤波器使用的存储单元最少。接着给出了直接型FIR滤波器的实现原理框图,并分别对ROM单元和MAC单元模块所采用的实现方法占用存储单元和时钟频率进行具体比较,得出较优的直接型FIR滤波器的FPGA实现方案和框图。最后通过仿真验证了各模块的功能。此实现方案具有比较高的设计效率和推广应用价值。     

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。     

基于FPGA乘法器的FIR滤波器系统设计

针对传统的FIR滤波器的缺点,介绍了一种基于FPGA乘法器的FIR滤波器设计方法,该滤波器利用FPGA自带的18位乘法器MULT18×18SIO进行乘法计算,利用寄存器对相乘结果进行累加,实现了FIR滤波功能。该滤波器具有占用极少的资源、提高滤波速度和高速灵活性等优点。     

一种可变带宽FRM滤波新结构

设计窄过渡带FIR滤波器的一种非常有效的方法是采用频率响应屏蔽技术(FRM).但是如果过渡带要求过窄,经典FRM滤波器各子滤波器的阶数会变得很高.据此,本文提出一种可变带宽镜像半带滤波FRM滤波新结构,通过增加两个镜像半带滤波器,将原型滤波器及其互补滤波器的镜像分别分成奇偶两部分,使得原型滤波器和屏蔽滤波器的设计更加灵活,并降低了滤波器的计算复杂度,达到了设计高效窄过渡带滤波器的目的.理论分析和实例均验证了该结构的有效性.