Xu Hong, Feng YE 2, Huang Chao Geng 3
(École d'ingénierie de l'information, l'Université du Zhejiang, Hangzhou 3100232. Hangzhou Guoxin Science et Technology Co., Ltd, Hangzhou 310012, Chine;
3. Collège du Zhejiang Université des finances et de l'économie, Hangzhou 310018, Chine)
L'extrapolation en utilisant une compensation FIR caractéristique de filtre à réponse impulsionnelle sera coefficients d'extrapolation quasi-périodique, et la compensation d'erreur d'approximation arrière, ce qui réduit efficacement la complexité du multiple facteur de multiplication de constante, mais d'augmenter la chaîne à retard est ses caractéristiques essentielles, 3 types de structure améliorée pour réduire la largeur de bit en modifiant la position de la chaîne de retard. Les résultats complets ont montré une structure améliorée pour changer la position de la borne d'entrée de la chaîne de retard peut être encore réduction des coûts de mise en uvre matérielle d'un filtre FIR, ayant une bonne praticabilité.
CLC: TN713
Code de document: A
DOI: 10,16157 / j.issn.0258-7998.2017.05.012
format de citation chinois: Xu Hong, feuilles abondantes, Geng vers le jaune. Sur la base de compensation extrapolation des coûts filtre FIR avec une structure améliorée Electronic Technology, 2017,43 (5): 52-54,59.
Anglais format de citation: Xu Hong, Ye Feng, Huang Chaogeng. La mise en uvre de filtres numériques FIR à faible coût sur la base des nouvelles structures de la technique d'extrapolation avec compensation résiduelle .Application Technique électronique, 2017,43 (5): 52-54,59.
0 introduction
les filtres FIR dans des applications pratiques en raison de sa phase linéaire absolument stable, aucune caractéristique d'auto-oscillation, etc., sont largement utilisés dans les communications et le traitement du signal. Cependant, pour les mêmes exigences de conception, le filtre FIR est généralement plus élevé que l'ordre requis du filtre IIR, et donc ces dernières années été étudiée filtre FIR faible mise en uvre à faible coût complexité. Lorsque le filtre FIR mis en uvre dans un système numérique, pour compléter sensiblement la addition, la multiplication et l'opérateur de transmission de données, les enfants partageant des enfants utilisent des coefficients de filtre FIR technologie spatiales peut réduire efficacement le nombre de sommateurs mise en uvre < 1>; compensation d'extrapolation réponse impulsionnelle filtre FIR en utilisant une caractéristique de quasi-périodique peut effectivement réduire la complexité des multiples facteurs de multiplication constant, que la technologie de l'espace enfant avantage, mais introduit des chaînes à retard supplémentaires . Cet article présente trois types de mesure de changer la chaîne de retard pour améliorer la structure pour réduire la largeur de bits de la chaîne de retard, dans lequel la borne d'entrée d'une structure améliorée pour changer la position de la chaîne de retard peut réduire encore les coûts de mise en uvre, avec une meilleure facilité d'utilisation.
Une réponse impulsionnelle Extrapolation
La figure 1 montre une réponse de phase 2N d'ordre d'impulsion typique zéro FIR filtre, le coefficient de variation, qui a typiquement une des propriétés de quasi-périodiques (quasi-périodique), un lobe principal intermédiaire (lobe central) de l'énergie maximale, lobes (lobes secondaires) énergie diminue (lobe0 ~ lobe2) des deux côtés. Si sidelobe contiennent chacun le même nombre de coefficients, le sidelobe peut être tout autre approchées lobes secondaires. Pour plus de commodité, un minimum d'énergie peut choisir comme un prototype sidelobe volet lobe2 (lobe prototype), l'idée de base de la technique d'extrapolation de réponse impulsionnelle est d'utiliser une caractéristique quasi-périodique des coefficients de filtre en escaladant la vanne prototype montrant un autre lobes secondaires approchées , de manière à atteindre le but de réduire le coefficient de filtre FIR multipliant la complexité constante .
Une fonction de transfert 2N d'ordre zéro filtre FIR de phase peut être exprimée comme suit:
Ici l représenté par la soupape de prototype lorsque le facteur d'échelle est évaluée dans chaque lobe latéral, et L-1 = 1.
Comme on peut le voir à partir de la formule (3), les coefficients d'impulsion du filtre d'extrapolation de multiplication de coefficient de constante de réponse suffit de considérer volet de prototype h (M + (L-1) d + 1) ~ h (M + Ld), aucune participation coefficients extrapolée h (0) ~ h (M), h (M + Ld + 1) ~ h (N) et le facteur d'échelle 0 ~ L-1, et la valeur du coefficient est faible soupape de prototype, ce qui réduit efficacement le la complexité de mise en uvre.
2-poussoir extérieur réponse d'impulsion de compensation
Alors que la complexité des techniques d'extrapolation de réponse impulsionnelle peut réduire le facteur de multiplication constante, mais les coefficients d'approximation au détriment de la liberté des coefficients de filtre pour le prix, et par conséquent, afin d'obtenir les mêmes exigences de performance, est liée à l'augmentation ordre du filtre, le compromis des coûts du matériel au total en termes de deux . Sans augmenter l'ordre du filtre est de rapprocher le dos d'extrapolation pour compenser l'erreur générée à nouveau, cette méthode est appelée bande impulsion compensation résiduelle (compensation résiduelle) dans les techniques d'extrapolation de réponse, acronyme de compensation d'extrapolation .
Si le facteur d'échelle est approximativement obtenue, M + 1nM + (L-1) d est représenté par ha (n), avec l'heure d'erreur correspondant (n) = h (n) -ha (n), M + 1 nM + (l-1) d, ladite extrapolation de la compensation de la réponse impulsionnelle la fonction de transfert du filtre peut être écrit comme:
2N = 16 en supposant un filtre FIR de phase d'ordre zéro, L = 2, d = 3, le h de coefficient (4) ~ h (6) Prototype de préférence lobe, le coefficient de lobe latéral h (1) ~ h (3) par le prototype rabat extérieur extrapolée, le facteur d'échelle 0, h (1) ~ h (3) l'erreur extrapolée approximative générée dans le processus, la quantité restante du dos de compensation pour obtenir la structure représentée sur la Fig.
. Pour zéro filtre FIR de phase de commande 16, lorsque le coefficient mis en oeuvre directement constant est multiplié par le h d'entrée (0) ~ h (8), la structure de compensation de la figure 2 extrapolé atteint lorsque le nombre de coefficients ne soit pas réduit, est encore 9: h (0), h (1), h (2), h (3), h (4), h (5), h (6), h (7), h (8), mais les coefficients dans la gamme considérablement réduit, et le nombre de bits requis dans l'optimisation de la conception d'addition sera une réduction correspondante , réduisant ainsi efficacement la complexité de mise en uvre, mais une augmentation de deux chaînes de retard de longueur d, l'unité de retard total atteindre plus directe a augmenté de 2 (j-1) ième. Augmenter la chaîne de retard est une caractéristique intrinsèque de l'extrapolation de la structure de compensation, le compromis coût du matériel totale en termes d'augmentation des deux chaînes à retard ainsi que le coefficient de multiplication constant diminue la complexité, la structure est plus appropriée pour la longueur de l'ordre supérieur rabat court d filtre FIR .
compensation 3 extrapolation Structure améliorée
Facteurs influant sur le matériel de la chaîne de retard consommé principalement deux: la largeur de bit et la longueur de la chaîne de retard de la chaîne de retard. D dépend d'une longueur égale aux caractéristiques quasi-périodiques de la réponse impulsionnelle du filtre, ne peut généralement pas être changé, donc nous proposons de changer les trois types de chaînes de retard, réduisant ainsi la structure améliorée de la position mordit des chaînes larges de retard.
3.1 Structure améliorée 1: modification de la position de l'entrée de la chaîne à retard
3, bien que la structure ne change pas le nombre de chaînes à retard, mais la largeur de bit de la chaîne de retard est modifiée en fonction de la largeur de bit de la configuration d'origine du signal d'entrée x (n) et la largeur de bit de coefficient, et la Fig. 3 bit large entrée de la chaîne de retard ne dépend que du signal d'entrée x (n), et contribue donc à réduire le coût global du matériel, et plus les chaînes de retard, d'économiser plus de largeur de peu de ressources, au détriment de l'augmentation de la figure. dans la section "extra". partie « Extra partie » de la longueur de la chaîne de retard est indépendant de d, mais la queue ne pas participer coefficients extrapolées (ici, h (7), h (8)), et non avec d'autres coefficients multiplicatifs de constants enfants partageant.
3.2 Structure améliorée 2: changer la position de la sortie de la chaîne de retard
4, la structure permet de réduire la largeur de bit de la sortie de la chaîne de retard, mais l'augmentation des « pièces supplémentaires » et seulement une partie de la queue ne participe pas au coefficient d'extrapolation (h (7), h (8)), mais aussi avec coefficients de rabat de prototype (h (4), h (5), h (6)), mais aussi sur les enfants ne peuvent pas être partagés avec d'autres coefficients de multiplication, ce qui réduit la largeur de bit des ressources en vertu du principe des chaînes de retard de structure relativement améliorée 1 il ajoute plus de la consommation matérielle.
3.3 Structure améliorée 3: modification de la position des bornes d'entrée et de sortie des chaînes de retard
5, cette configuration minimise la largeur de bit de la chaîne de retard. La somme des deux structures en « pièces supplémentaires » section également.. La figure 3 et la figure 4, la partie restante du coefficient de queue ne participera pas extrapolé absence (h (7), h (8)) du signal d'entrée x (n) du terme de produit .
une structure améliorée pour améliorer la structure 2 et 3 en raison de la partie augmentée de volet « de la pièce supplémentaire » associé au prototype, le prototype et la longueur de la longueur de la chaîne de retard du volet est égale, réduisant ainsi la largeur de bit des ressources supplémentaires, l'augmentation de « pièces supplémentaires » aussi plus et plus, ne favorise pas la réduction des coûts globaux de matériel, d'autre part, le problème est la profondeur d'addition de matériel doit être considéré, en particulier dans la conception du système à grande vitesse est étroitement liée à la zone, et le volet associé au prototype de sommateur section « Pièces supplémentaires » plus grande profondeur, ne favorise pas la mise en oeuvre à grande vitesse du filtre FIR, ce qui améliore la structure et à améliorer la structure 2 à 3 instance d'émulation, l'aspect pratique est peu élevé. Une structure améliorée sans augmenter la profondeur de l'additionneur, et une longueur « Une partie supplémentaire » et le volet est indépendant de d, et donc lorsque le rabat et l'extrémité arrière d'une longue longueur d ne participe pas moins des coefficients d'extrapolation, ayant une bonne praticabilité.
4 exemple intégré
Des exemples de cette section du filtre sur la base de l'amélioration de la structure intégrée 1. Document dans les coefficients de filtre FIR 121 ordre L1 depuis l'extrémité arrière ne participe pas à plus extrapolée (h (46) ~ h (60)), ce qui entraîne une amélioration de la structure correspondant à 1 augmentation « Part supplémentaire » dans le coût du matériel grande, grâce à la simulation intégrée, la consommation de matériel effectivement augmenté dans l'ensemble, il est plus approprié pour la structure de compensation d'extrapolation traditionnelle . Document et coefficient de correction extrapolation de 63 commande filtre FIR L2 sont présentées dans le tableau 1. , h (13) h ~ (25), de préférence prototype rabat, h (0) h ~ (12) par extrapolation, d = 13, une chaîne de retard plus, contribuent à économiser plus de bits de ressources larges, et l'extrémité arrière ne participe pas à des coefficients moins extrapolées (h (26) ~ h (31)), le coefficient et petite, « une partie supplémentaire » a augmenté le coût du matériel beaucoup, et donc mieux adapté à améliorer la structure 1.
Reste coefficient constant à multiplier en utilisant des techniques de partage de sous-clé, en utilisant un langage de description du matériel Verilog HDL Description du niveau RTL d'un filtre, puis comparer l'ASIC intégré. Cet article sélectionné 55 nm processus CMOS, des ressources matérielles ASIC consommées en définissant une contrainte après la synthèse pour mesurer le taux de la zone , les résultats intégrés correspondants indiqués dans le tableau 2.
Comme on peut le voir d'après le tableau 2, plus amélioré la structure classique comme une extrapolation compensée, la synthèse ASIC qui se traduit par une plus faible consommation de zone, de réaliser des économies supplémentaires.
5. Conclusion
Grâce à des techniques d'extrapolation compensation de réponse impulsionnelle résiduelles dans la réduction des coefficients de filtre FIR avec une multiplication constante avantage de la complexité, mais les chaînes de retard introduit supplémentaires, le compromis global entre les deux coûts. L'idée de base consiste à réduire la largeur de bit d'une structure améliorée de la chaîne de retard, dans lequel la structure modifiée pour changer uniquement l'entrée de la longueur de la chaîne à retard de la patte plus longue en position et ne participent pas peut encore être réduit lorsque la structure moins conventionnelle extrapolée coefficient d'extrapolation queue le coût du matériel, l'application pratique de l'importance.
références
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