一种基于软件查表法的FIR滤波器实现方法技术

一种基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，包括：步骤一、计算查找表的大小并与设定阈值进行比较，若查找表的大小不超过设定阈值即生成查找表，否则修改滤波器参数；步骤二、生成查找表，查找表采用静态生成法，特定FIR滤波器对应一个固定的查找表；步骤三、计算机根据实时输入码元流计算索引值，读取查找表得到对应滤波器输出值。本发明专利技术以查表取代卷积运算，通过计算机生成并读取查找表完成滤波功能，用内存资源换取滤波速度，克服了通用CPU在实现FIR滤波器时，由于串行执行导致运算次数大，计算速率低的缺点。本发明专利技术利用了现有计算机大内存的优势，配合CPU的高速运算，整体提高了运算速度。

A FIR filter implementation method based on software look-up method

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件查表法的FIR滤波器实现方法
本专利技术属于数字信号处理领域，具体涉及一种基于软件查表法的FIR滤波器实现方法。
技术介绍
在数字通信理论中，数字基带信号需要通过基带内插成型滤波后才能够进行调制输出。基带成型滤波器一般采用FIR滤波器，常用的FIR滤波器的实现方法分为硬件和软件两种。其中，硬件实现包括利用DSP或FPGA来实现，软件实现是指借助通用CPU来实现。在硬件实现方面，DSP芯片实现的FIR滤波器具有稳定性好，精确度高以及不受环境影响的特点，并且DSP支持流水线操作，能够实现并行处理，进而能够提高FIR滤波器的运算速度。FPGA能够并行处理数据并具有可编程逻辑性，其运算速度快、实时性高、程序移植性强、可靠性强、实现成本较低，因此目前是FIR滤波器设计的主要方法。在软件实现方面，通用CPU具有远高于FPGA的主频，能够进行高速运算，但是因为通用CPU采用串行方式执行指令，FIR滤波器的大量乘累加计算会使得整体运算速度下降。目前还没有能够在通用CPU上快速实现FIR滤波器的较好算法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有FIR滤波器CPU实现技术中的问题，提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、计算查找表的大小并与设定阈值进行比较，阈值指的是实际应用中所能接受的最大查找表大小，若查找表的大小不超过设定阈值即生成查找表，否则修改滤波器参数；步骤二、生成查找表，查找表采用静态生成法，特定FIR滤波器对应一个固定的查找表；2.1)根据设计指标得到滤波器的各抽头系数h(n)和抽头数总数Nt；2.2)根据滤波器的阶数N，确定在每次卷积过程中有效的码元位数K；2.3)码元序列s(n)的长度设为K位，s(n)依次按照集合S＝{0,1,2,…,2^k‑1}取值；2.4)码元序列s(n)根据内插倍数M在两个码元之间插入M‑1个...

【技术特征摘要】
1.一种基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、计算查找表的大小并与设定阈值进行比较，阈值指的是实际应用中所能接受的最大查找表大小，若查找表的大小不超过设定阈值即生成查找表，否则修改滤波器参数；步骤二、生成查找表，查找表采用静态生成法，特定FIR滤波器对应一个固定的查找表；2.1)根据设计指标得到滤波器的各抽头系数h(n)和抽头数总数Nt；2.2)根据滤波器的阶数N，确定在每次卷积过程中有效的码元位数K；2.3)码元序列s(n)的长度设为K位，s(n)依次按照集合S＝{0,1,2,…,2^k-1}取值；2.4)码元序列s(n)根据内插倍数M在两个码元之间插入M-1个0，生成输入序列x(n)；2.5)根据离散信号的卷积公式：计算出滤波器的输出值；2.6)将s(n)每个对应的y(n)存入查找表，回到步骤2.3)，直至s(n)取完S中的所有值；步骤三、计算机根据实时输入码元流计算索引值，读取查找表得到对应滤波器输出值。2.根据权利要求1所述基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，其特征在于，所述查找表的大小根据以下公式进行计算：Size＝M*2p*N*L(Byte)；式中，P为输入码元分辨率，L为表格数据精度，N为滤波器阶数，M为内插倍数，Size为查找表大小，查找表大小的单位为字节；所述的输入码元分辨率P指的是每个码元的比特数，表格数据精度L指的是查找表中每个数据以L个字节进行存储。3.根据权利要求1所述基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，其特征在于，步骤2.1)所述的设计指标包括滤波器的阶数N、内插倍数M、采样频率、通带和阻带截止频率、通带和阻带衰减值；所述的各抽头系数h(n)通过滤波器设计软件FilterLab、FilterCAD获得，或者通过Matlab的FDATool工具得到。4.根据权利要求1所述基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，其特征在于，步骤2.2)确定有效的码元位数K时，分有效码元与滤波器抽头中心点对齐和不对齐两种情况计算：2.2a)当有效码元与滤波器抽头中心点对齐时，输入序列的首尾两点为有效码元，则码元有效位数K'＝N；2.2b)当有效码元与滤波器抽头中心点不对齐时，滤波器的抽头中心点与内插0值对齐，则码元的有效位数K＝N-1。5.根据权利要求4所述基于软件查表法的FIR滤波器实现方法，其特征在于，步骤2.3)针对有效的码元位数K分别计算两种情况下的s(n)取值：2.3a)当有效码元与滤波器抽头中心点对齐时，集合S'＝{0,1,2,…,2^k'-1}，k'＝N；s(n)在集合S'中依次取值，计算出的各输出值存入查找表的第一行；2.3b)当滤波器的抽头中心点与内插0值对齐时，集合S＝{0,1,2,…,2^k-1}，k＝N-1；s(n)在集合S中依次取值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹俊，沈雪峰，李嘉杰，韦文怡，符均，陈伟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61