[发明专利]一种节省乘法器的数字滤波器及其实现方法

权利要求书

1.一种节省乘法器的数字滤波器，其特征在于，包括：左侧迭代结构的输出y_L(n)，中间对称结构的输出y_O(n)和右侧迭代结构的输出y_R(n)，数字滤波器总输出y(n)为如下公式所示：

y(n)＝y_L(n)+y_O(n)+y_R(n)

其中：

左侧迭代结构，利用等效FIR滤波器系数的左侧部分系数进行迭代运算，作为滤波器左侧的部分输出；

中间对称结构，利用等效FIR滤波器系数的中间部分系数以及对称型结构滤波器进行运算，作为滤波器中间系数的滤波输出；

右侧迭代结构，利用等效FIR滤波器系数的右侧部分系数进行迭代运算，作为滤波器右侧的部分输出。

2.根据权利要求1所述的数字滤波器，其特征在于，所述右侧迭代结构与左侧迭代结构相同。

3.根据权利要求2所述的数字滤波器，其特征在于，所述左侧迭代结构包括：

迭代计算单元，对待处理输入信号x(n)进行信号迭代运算，得到迭代输出信号y'_k(n)；

系数相乘单元，对迭代计算单元输出信号y'_k(n)的实部和虚部乘以系数并相减操作，得到系数相乘输出信号y_k(n)；

求和单元，对系数相乘单元输出信号y_k(n)进行求和，得到左侧迭代结构的输出y_L(n)。

4.根据权利要求3所述的数字滤波器，其特征在于，所述迭代计算单元包括两个复数乘法器及两个延时器。

5.根据权利要求3所述的数字滤波器，其特征在于，所述系数相乘单元包括两个实数乘法器及一个减法器。

6.根据权利要求2所述的数字滤波器，其特征在于，左侧迭代结构及右侧迭代结构的乘法器系数不同。

7.根据权利要求6所述的数字滤波器，其特征在于，左侧迭代结构及右侧迭代结构的乘法器系数和延时器延时量通过OMP算法得到。

8.根据权利要求3所述的数字滤波器，其特征在于，迭代计算单元对应时域运算输出公式为：

y'_k(n)＝y'_k，1(n)+y'_k，2(n)

其中，其中n为时间序号，L_f为等效滤波器左侧系数的长度，ω_k为第k阶基波角频率，ω_c为滤波器截止角频率，β_k，1、β_k，2分别为基波角频率与截止角频率之和、基波角频率与截止角频率之差，分别是相位为β_k，1、β_k，2的复指数函数，r为用于保持滤波器稳定性的衰减因子，m为求和运算的序号，y'_k，1(n)为角频率之和的复指数函数对应的输出，y'_k，2(n)为角频率之差的复指数函数对应的输出。

9.根据权利要求3所述的数字滤波器，其特征在于，

系数相乘单元所进行的处理如下公式所示：

y_k1(n)＝Re{C_k1}·Re{y'_k1(n)}-Im{C_k1}·Im{y'_k1(n)}

y_k2(n)＝Re{C_k2}·Re{y'_k2(n)}-Im{C_k2}·Im{y'_k2(n)}

其中C_k1、C_k2为常数系数，具体为A_k、θ_k分别为第k阶复指数函数的幅度和相位，Re{}为复数信号取实部操作，Im{}为复数信号取虚部操作。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的节省乘法器的数字滤波器的实现方法，其特征在于，包括

设定等效的FIR滤波器的左侧系数、右侧系数与该实现结构拟合系数的误差阈值，将拟合参数的求取转化为最小化拟合误差问题，通过OMP算法寻找出平均相对误差小于误差阈值的拟合参数，然后根据获得的拟合参数得到对应迭代结构的乘法器系数以及延时器的延时量，所述拟合参数包括基波角频率、相位、幅度系数、拟合长度、总阶数，完成数字滤波器的实现。