低功耗FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、有限脈沖響應(yīng)（Finite Impulse Response, FIR）濾波器具有穩(wěn)定性高、線性相位、靈活性好、便于大規(guī)模集成等特性，被廣泛應(yīng)用于電信設(shè)備和控制系統(tǒng)中。隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，信號(hào)的頻率變高，其中所含的數(shù)據(jù)量大幅增加，因此，對(duì)高性能 FIR濾波器的需求變得十分迫切。在濾波器設(shè)計(jì)中，如果關(guān)鍵模塊的功耗低、消耗的資源少，濾波器的性能就更優(yōu)。因此，對(duì) FIR濾波器關(guān)鍵模塊進(jìn)行功耗、面積等性能的優(yōu)化是目前信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)

2、重要問(wèn)題。
　　本文討論了現(xiàn)有低功耗 FIR實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并指出在不同的場(chǎng)合應(yīng)如何選擇出最佳的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)。隨著以查找表（Lookup Table, L U T）為基本單元的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）的發(fā)展，基于存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器的架構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用?？v觀現(xiàn)有的研究，基于存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的方法有兩種：采用分布式（Distributed Algorithms, DA）

3、算法和采用LUT乘法器實(shí)現(xiàn)。本文以這兩種實(shí)現(xiàn)方法為基礎(chǔ)，對(duì)高性能 FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。本文的主要工作包括：
　?。?）采用DA算法實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器設(shè)計(jì)，主要包括參數(shù)的確定、系數(shù)的確定、模塊的劃分和仿真驗(yàn)證。在傳統(tǒng)的DA算法實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了采取去除冗余系數(shù)項(xiàng)的方法改進(jìn)設(shè)計(jì)，并對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行具體的優(yōu)化，采用Verilog進(jìn)行寄存器傳輸級(jí)（Register Transfer Level, RTL）代碼編

4、寫，通過(guò)電子電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation, EDA）工具仿真驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 FIR濾波器消耗的功耗和面積得到了有效的降低。
　　（2）采用LUT乘法器實(shí)現(xiàn)的FIR濾波器設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的LUTAPC-（antisymmetric product coding，APC）方法實(shí)現(xiàn)乘法器基礎(chǔ)上，提出了兩種改進(jìn)型 LUT架構(gòu)d-LUT和b-LUT實(shí)現(xiàn)乘法器，省去了地址線的編碼電路，且控制電路簡(jiǎn)單