[发明专利]一种节省乘法器的数字滤波器及其实现方法

说明书

本发明公开了一种节省乘法器的数字滤波器及其实现方法，包括左侧迭代结构，利用等效FIR滤波器系数的左侧部分系数进行迭代运算，作为滤波器左侧系数的滤波输出；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，作为滤波器右侧系数的滤波输出，将三部分输出进行求和得到等效的总滤波信号。本发明利用迭代结构，在滤波器的过渡带要求较窄的情况下，可以有效地减少滤波器实现所需的乘法器个数，从而降低滤波器里在数字系统中乘法器资源的消耗。

技术领域

本发明涉及数字滤波器领域，具体涉及一种节省乘法器的数字滤波器及其实现方法。

背景技术

在数字信号处理中，FIR滤波器经常是一个数字处理系统里不可或缺的基本模块。滤波器的作用在于滤除所要处理信号的带外噪声，避免噪声影响信号的后续处理，它普遍应用在通信处理、视频处理、语音处理等领域。FIR滤波器的实现方式较为简单，目前存在多种设计FIR滤波的方法。但在滤波性能要求较高的时候，即滤波器的过渡带要求较窄时，一般设计所得的滤波器阶数会很高,而阶数越高意味着其中需要完成的乘法操作越多，造成系统乘法器资源的大量消耗。

输入x(n)经过FIR滤波器后得到输出y(n)的通用数学表达如下所示

其中h(m)为FIR滤波器系数，M为滤波器系数长度，n为时间序号，m为求和所用序号。FIR滤波器实现结构主要分为直接型结构和对称型结构两种。直接型结构的直接根据滤波器公式设计，这种结构设计下乘法器的消耗数量等于滤波器的阶数，实用性较低；对称型结构是利用滤波器系数的对称性，使得处于对称位置的两个数据共用一个乘法器，乘法器的消耗可以缩减为直接型的一半，但依然不能更好地降低乘法器的消耗。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的是提供一种节省乘法器的数字滤波器。

本发明的次要目的是提供一种节省乘法器的数字滤波器的实现方法。

本发明首要目的采用如下技术方案：

一种节省乘法器的数字滤波器，包括：

一种节省乘法器的数字滤波器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)

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，作为滤波器左侧系数的滤波输出；

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，作为滤波器右侧系数的滤波输出。

所述右侧迭代结构与左侧迭代结构相同，只是乘法器系数不同。

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)。