一种基于分段并行处理的高速fir滤波实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于信号处理技术，尤其涉及一种在低速可编程器件中实现高速FIR滤波实现方法。主要解决高采样率导致的高数据率和实时处理器件处理速度相对低速而无法实时FIR滤波的问题。
【背景技术】
[0002]对于大带宽信号的采样处理，通常存在高采样率导致的高数据率和实时处理器件处理速度相对低速之间的矛盾。其本质是:对于带宽超过五百兆的宽带信号，A/D转换器根据带通采样定律，采样率需高于两倍的带宽，其采样率通常高于千兆次每秒；而用于实时处理的可编成逻辑器件，通常系统时钟工作在百兆赫兹；A/D转换器输出的高数据率和可编成逻辑器件相对的低处理速度，导致了 A/D转换器输出数据速率和可编成逻辑器件处理速度的不匹配。
[0003]FIR滤波器作为常用的滤波器类型，被广泛用于数字信号处理中。通常设计FIR滤波器，其采样率与滤波器输入数据率相匹配；但在高采样率的数字电路中，由于处理器件处理速度限制，该种设计方式无法实现。
[0004]本方案采用滑窗分段数据和多段数据同时滤波处理的方式，在低速可编程逻辑器件中实现了高速FIR滤波。
【发明内容】
[0005]本发明的内容是提供一种在低速可编程逻辑器件中实现高速FIR滤波实现方法。本发明技术解决方案是:(1)设波器系数为m个，利用MATLAB的FDAT00L工具设计与高速A/D输出数据率匹配的FIR滤波器系数AL...Am，其中m为正整数；(2)用滑窗方式对A/D输出数据分段，即每段数据以输入时间顺序排序，当前段数据以移位存储的方式移出前段数据最旧数据获得，用该方式得到2m个长度为m的数据段，存入存储器中；(3)根据FIR并行滤波器设计原理，第1段数据与第m+1段数据求和，第2段数据与第m+2段求和，以此类推，得到m组长度为m的求和结果，将每组求和结果分别与滤波器系数卷积，同时得到m2个滤波结果。
[0006]本发明与现有技术相比，其显著优点为:本发明采用分段并行处理技术设计的高速FIR滤波方法解决了高采样率下低速处理器件中滤波器设计速率不匹配的问题；并且该方法采用了并行处理结构，降低了逻辑资源的损耗；该方法实现简单，应用广泛，具有很高的推广价值。
[0007]下面结合附图对本发明的技术解决方案作详细描述。
【附图说明】
[0008]图1为一种基于分段并行处理技术的高速FIR滤波实现方法的原理框图。
【具体实施方式】
[0009]本发明一种基于分段并行处理技术的高速FIR滤波实现方法的原理框图参见图1。具体实施步骤如下:
[0010]步骤一、设波器系数为m个，利用MATLAB滤波器设计工具FDAT00L工具生成与采样速率匹配的FIR滤波器系数仏…A?，其中m为正整数。在可编程逻辑器件中例化m个常量乘法器，作为常量乘法器的固定常量；将这m个常量乘法器例化为一个乘法器组。
[0011]步骤二、以滑窗方式对A/D输出数据分段。每段数据以输入时间顺序排序，当前段数据是以移位存储的方式移出前段数据最旧数据得到。利用以上原则得到2m个长度为m的数据段，存入存储器中；
[0012]步骤三、根据FIR并行滤波器设计原理，第1段数据与第m+1段数据求和，第2段数据与第m+2段求和，以此类推，得到m组长度为m的求和结果，每组求和结果分别输入一常量乘法器组与滤波器系数卷积，同时得到m2个滤波结果。
【主权项】
1.一种基于分段并行处理技术的高速FIR滤波实现方法，其特征在于: 步骤一、设波器系数为m个，利用MATLAB滤波器设计工具FDATOOL工具生成与采样速率匹配的FIR滤波器系数仏…A?，其中m为正整数；在可编程逻辑器件中例化m个常量乘法器，作为常量乘法器的固定常量；将这m个常量乘法器例化为一个乘法器组； 步骤二、以滑窗方式对A/D输出数据分段；每段数据以输入时间顺序排序，当前段数据是以移位存储的方式移出前段数据最旧数据得到；利用以上原则得到2m个长度为m的数据段，存入存储器中； 步骤三、根据FIR并行滤波器设计原理，第1段数据与第m+1段数据求和，第2段数据与第m+2段求和，以此类推，得到m组长度为m的求和结果，每组求和结果分别输入一常量乘法器组与滤波器系数卷积，同时得到m2个滤波结果。
【专利摘要】本发明公开了一种基于分段并行处理的高速FIR滤波实现方法，其中包括：首先采用滑窗方式对高数据率数据进行分段处理，分段数据需满足两个要求：(1)当前数据段只移出前次数据段最旧数据；(2)根据并行FIR滤波器结构，每段数据长度应与滤波器系数长度相等；其次，同一工作时钟，处理数据段个数为滤波器系数个数的两倍，该方式既能满足了并行FIR滤波器结构延迟单元的要求，又能在同一时刻得到滤波器系数个数平方个滤波结果，降低了系统工作速率。
【IPC分类】H03H17/02
【公开号】CN105281708
【申请号】CN201510746736
【发明人】奚俊, 江晓竹, 尚娟
【申请人】中国船舶重工集团公司第七二四研究所
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月5日