《基於子項共享技術的低功耗FIR濾波器設計方法研究》是依託深圳大學，由葉文彬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於子項共享技術的低功耗FIR濾波器設計方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉文彬
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
FIR濾波器廣泛地套用於攜式電子產品，如助聽器，手機，攜帶型心電圖測量儀等。為了提高這些攜帶型電子產品的待機時間，降低FIR濾波器的功耗變得尤為重要。現有的低功耗FIR濾波器設計研究主要集中於如何降低濾波器硬體實現所需的加法器個數。 然而，濾波器的功耗不僅與加法器的數目相關而且與加法器的邏輯深度也非常相關。因此，本項目首先擬研究建立一個新型的功耗模型， 其能綜合反映加法器個數以及其邏輯深度對功耗的影響。然後，以功耗指標作為的目標函式，運用子項共享與濾波器離散係數設計相結合算法搜尋出最低功耗的FIR濾波器係數組以及相應的加法-移位網路。此外，由於多級結構FIR濾波器具有低功耗特徵，本項目還將研究如何設計多級結構的低功耗FIR濾波器。
結題摘要
FIR濾波器廣泛地套用於攜式電子產品，如助聽器，手機，攜帶型心電圖測量儀等。為了提高這些攜帶型電子產品的待機時間，降低FIR濾波器的複雜度得尤為重要。本項目中，我們主要聚焦在低複雜度低功耗的數字FIR濾波器的結構開發以及相應的最佳化算法設計。本項目所取得的主要研究成果總結如下：（1）提出了一種基於重定時的固定係數有限衝擊回響濾波器結構，包括乘積累加單元，乘積累加單元完成乘積的延時與累加；所述乘積累加單元由一個加法器分割為兩個子加法器，且分割後的兩個子加法器進行暫存器重定時。所提出的FIR濾波器結構通過對多常係數乘法單元加法器與累加單元加法器的合理分割與重定時，大大減少了整個FIR濾波器電路的關鍵路徑延時，從而提高了整個FIR濾波器電路的性能。同時，由於在進行加法器分割與重定時時最大限度的降低了所引入的額外暫存器的數目，所以本項目在提高濾波器電路性能的同時保證了整個電路的低硬體複雜度，進而可保證較低的靜態功耗。（2）我們還提出了一種基於結構加法器順序重編排的低複雜度FIR濾波器結構，包括乘法模組和乘積累加模組，所述乘積累加單元完成乘積的延時與累加；所述乘積累加單元在完成乘積的延時與累加過程中，對乘係數乘法的乘積先在本地數個相加，然後再進行累加。該結構可以在不明顯增大關鍵路徑長度的情況下有效的減小濾波器的全加器的個數，從而降低硬體複雜度，從而降低電路功耗（3）傳統的濾波器係數最佳化算法只考慮最佳化MCM模組的功耗消耗，忽略了乘積累加模組對整個濾波器功耗的影響。基於此發現，我們提出了一種基於乘積累加模組的功耗模型，並把模型嵌入到我們的最佳化算法中用以指導最佳化算法搜尋出最優的濾波器係數組，從而進一步降低濾波器的複雜度。(4)針對基於矩陣的多常係數乘法最佳化方法的數字FIR濾波器實現最佳化方法的的不足，本項目提出了基於乘法模組與乘積累加模組共同最佳化的混合型FIR濾波器設計方法，通過共同最佳化乘法模組與乘積累加模組，找出最優的L值，從而進行最優的濾波器係數分組，從而實現最優的混合型FIR濾波器。
