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FIR滤波器的架构

Fully Parallel Systolic Architecture(全并行脉动结构)#

全并行脉动滤波器对对称系数、反对称系数和零值系数进行了优化。滤波器的时延受到滤波器系数的对称性影响。
当对称系数绝对相等时,它们共享同一个 DSP block。这种配对共享允许在实现的过程中使用 Xilinx 和 Altera 的 dsp block 中的 pre-adder。
对称的滤波器如果不适用对称系数优化架构的话,结构如下图的上半部分,优化后为下半部分:
fir_arch_systolic_sym.png|500

Fully Parallel Transposed Architecture(全并行转置结构)#

Fully Parallel Transposed Architecture 通过为任意的绝对相等的系数共享乘法器,同时移除零值系数所需的乘法器。此结构的滤波器时延为固定的 6 个 clk。
下图的上半部分是没有优化的部分对称滤波器,下半部分为优化后的结构:
fir_arch_transposed_sym.png|500

Partly Serial Systolic Architecture (1 < N < L)#

其中 N 为延时长度,L 为滤波器阶数。
部分串行滤波器需要 M=ceil(L/N) 个脉动单元,结构如下:
fir_arch_systolic_partly_serial.png|500
滤波器的时延为 M+ceil(L/M)+5
如果一个乘法器对应的查找表里面的系数为 0 或者 2 的幂次,则实现过程不包含乘法器,通过移位来实现幂次的变化。

Fully Serial Systolic Architecture (N ≥ L)#

如果延时的长度大于滤波器的阶数,此时滤波器为全串行结构。滤波器延时为 $L+5$。
fir_arch_systolic_fully_serial.png|500

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