[发明专利]基于无误差概率计算的FIR滤波器

说明书

本发明公开了一种基于无误差概率计算的FIR滤波器，该滤波器包括前向转换模块、无误差概率乘法器、无误差概率加法器和后向转化模块。本发明将输入的信号值转化到概率域上，然后利用概率计算方法对信号进行处理，最后对得到的概率域上的序列进行计数转换回二进制下得到最终的输出信号值，大大降低了滤波器所消耗的硬件资源，具有无误差、容错性能更好等优点。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，尤其涉及一种基于无误差概率计算的FIR滤波器。

背景技术

数字滤波器是数字信号处理领域中常用的器件，也是现代通信系统中必不可少的组成部分，其中有限脉冲相应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器因其可以设计成为任意幅频特性，同时保证精确、严格的线性相位特性，其单位抽样响应是有限长的，是一个稳定的系统，因此其是数字信号处理系统中最常用、最重要的滤波器之一。在数字芯片上实现FIR数字滤波器最主要的目标不仅是获取满足性能指标的滤波器系数，同时还要尽可能减少所消耗的硬件资源。

概率计算是一种全新的数值表征系统，用一组随机编码的脉冲序列来表示取值范围在[0，1]的数值。而在概率域下的加法和乘法计算则可以通过简单的逻辑门结构来实现。相较于传统的计算方法，概率计算具有电路复杂度低，容错能力强和资源消耗少等优势。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于无误差概率计算的FIR滤波器，将滤波系数和输入信号经过概率序列转换单元后，使用概率加法器和概率乘法器来实现传统二进制下的加法和乘法操作，最终再通过概率序列到二进制数值的后向转化单元完成滤波数据的输出。

为实现上述目的，本发明提供一种基于无误差概率计算的FIR滤波器，包括前向转换模块、无误差概率乘法器、无误差概率加法器和后向转化模块；

所述前向转换模块用于将输入信号和滤波系数进行归一化后分别转换为集中分布序列和均匀分布序列，并传输至无误差概率乘法器；

所述无误差概率乘法器用于将集中分布序列和均匀分布序列进行相与操作，得到无误差的概率乘法结果，并传输至无误差概率加法器；

所述无误差概率加法器用于将无误差的概率乘法结果的序列进行加法运算，得到无误差的概率加法结果，并传输至后向转化模块；

所述后向转化模块用于将滤波结果的概率序列转换为二进制数值，得到滤波结果。

进一步地，所述前向转换模块包括集中序列生成单元和均匀序列生成单元，所述集中序列生成单元用于将输入信号转换为集中分布序列，所述均匀序列生成单元用于将滤波系数转换为均匀分布序列。

进一步地，所述集中序列生成单元将输入数据转换为1集中在序列头部，0集中在序列尾部的长度为2ⁿ¹*2ⁿ¹的集中分布0，1序列。

进一步地，所述均匀序列生成单元将滤波系数根据二进制值c*2ⁿ²的每一位的权重生成相应的总长度为2ⁿ²*2ⁿ²均匀分布的0，1序列。

进一步地，所述无误差概率加法器将两个随机序列进行相或运算后计算得到有误差的结果，再进行相与运算计算得到误差补偿，两次运算的结果的和得到无误差概率加法计算的结果。

进一步地，具体包括1个集中序列生成单元、n-1个寄存器、n个均匀序列生成单元、n个无误差概率乘法器、n-1个无误差概率加法器及1个后向转化模块；所述集中序列生成单元与寄存器依次设置，并在连接端分别依次并联设置对应的无误差概率乘法器和无误差概率加法器；所述无误差概率乘法器的输入端连接对应的均匀序列生成单元，且末端的无误差概率加法器与后向转化模块连接。