一种基于FPGA的改进Delay-FxLMS滤波器制造技术

本发明专利技术请求保护一种基于FPGA的改进Delay‑FxLMS滤波器。本发明专利技术通过割集重定时技术重新分配延迟单元的位置，使算法结构流水化；将自适应延迟量设定为2，降低关键路径延迟，提高系统数据吞吐量；采用并行FIR滤波器结构，减少硬件电路寄存器工作频率，降低电路动态功耗。除此之外，将电路划分为多个数据处理模块，使滤波器权值局部更新，可在关键路径延迟不变下增添滤波阶数；利用DSP48E1模块完成信号与滤波系数之间乘加运算的并行处理，加快滤波器的处理速度，提高系统性能和效率。结果表明，该算法在压缩机降噪系统中的最大降噪为10dB，与传统Delay‑FxLMS算法相比，提高了3dB，数据吞吐量提高了1.5倍，收敛速度提高了1.8倍，查找表(LUT)、触发器(FF)和功耗分别降低了18.5％、33.6％和26.6％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字信号处理领域，具体涉及一种基于fpga的改进delay-fxlms滤波器。

技术介绍

1、随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速推进，工业噪声污染已经被公认为世界上四大主要环境污染之一。噪音通常使人们感到烦躁、不安并出现头痛、头晕、耳鸣等症状，不利于生理和心理健康。因此，需要一种有效的噪声控制方法来降低工业设备所产生的噪声。

2、目前噪声控制系统所采用的降噪方法分为被动噪声控制方法和主动噪声控制方法。被动噪声控制方法，即外部物理降噪方法，主要由控制噪声源以及通过隔音棉等材料隔绝噪音源到人耳间的传播，但当设备所产生的噪声呈低频窄带信号时，该方法并不能有效地降低低频噪声。主动噪声控制方法，通过降噪系统产生与外界噪音相等的反相声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果方法，与被动噪声控制方法相比主动噪声控制能够有效降低低频噪声，因此在工业设备降噪系统中主要采用主动噪声控制方式，其具有灵活性更好、成本更低等优点。

3、主动噪声控制系统的核心是自适应滤波算法，常用算法有fxlms算法、delay-fxlms算法、tf-rdfxl本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于FPGA的改进Delay-FxLMS滤波器，其特征在于，包括：自适应滤波、误差计算模块、权值更新模块、次级路径模块及数据处理PM模块；其中，

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的改进Delay-FxLMS滤波器，其特征在于，所述改进Delay-FxLMS滤波器采用割集重定时技术，重新分配电路中延时单元位置；重定时顺序为滤波模块重定时、权值更新模块重定时和次路径模块重定时；在滤波器重定时模块中，在误差信号输入和期望信号输出增加了m个延迟单元，其中0.25m个延时单元映射到FIR滤波器，另外0.25m个延时单元映射到滤波器的输出端，重定时操作后，自适应滤波器的F...

【技术特征摘要】

1.一种基于fpga的改进delay-fxlms滤波器，其特征在于，包括：自适应滤波、误差计算模块、权值更新模块、次级路径模块及数据处理pm模块；其中，

2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的改进delay-fxlms滤波器，其特征在于，所述改进delay-fxlms滤波器采用割集重定时技术，重新分配电路中延时单元位置；重定时顺序为滤波模块重定时、权值更新模块重定时和次路径模块重定时；在滤波器重定时模块中，在误差信号输入和期望信号输出增加了m个延迟单元，其中0.25m个延时单元映射到fir滤波器，另外0.25m个延时单元映射到滤波器的输出端，重定时操作后，自适应滤波器的fir电路的关键路径只有一个乘法器的延迟；在权值更新和次路径和次级路径重定时模块中，将滤波器输入信号0.25m个延时单元分别映射到权值更新部分和次级路径部分，使整个电路的关键路径为经过一个乘法器。经过重定时后dfxlms算法延时单元从m减小到0.5m，关键路径从减小到tmult+tadd。

3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的改进delay-fxlms滤波器，其特征在于，将自适应滤波模块的延迟量设定为2，以最小化重定时电路的时钟周期，从而减小关键路径的延迟。

4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的改进delay-fxlms滤波器，其特征在于，将电路结构划分为多个数据处理pm模块，一个数据处理模块代表一阶滤波器，由于每级数据处理pm模块都由权利要求1中所述的自适应滤波、权值更新、次级路径估计模块构成，因此可以通过添加更多处理模块增加滤波器阶数。自适应滤波和次级路径估计模块分别采用dsp48e1模块完数据的并行乘加运算得到滤波器的输出信号。而单个的权值更新模块由一个乘法器、一个加法器、一个开关及延时单元构成，将滤波器输出信号与和期望信号之间的误差作为反馈信号，来调整滤波器系数以减小误差。

5.根据权利要求4所述的一种基于fpga的改进delay-fxlms滤波器，其特征在于，所述pm结构中自适应滤波和次级路径估计模块采用dsp48e1模块能够实现输入信号与滤波器系数的多个乘加运算的并行处理；该模块由一个加法器，一个乘法器...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军，张宇洋，袁财政，张良睿，韩雨坤，杨象陈，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：