一种折叠结构的低功耗半带滤波器设计

"基于折叠结构的半带滤波器的设计" 本文主要探讨了一种创新的半带滤波器设计方法，该方法采用折叠技术以克服传统半带滤波器设计中普遍存在的问题，如高功耗、大占用面积及资源消耗过大。半带滤波器，作为一种高效的数字滤波器，通常能满足特定的参数需求，但在实际应用中，这些缺点限制了其广泛使用。 设计过程首先在MATLAB环境中生成所需的滤波器系数，接着利用CSD（Canonical Signed Digit）编码对系数进行优化，以降低硬件实现的复杂度。关键的改进在于采用了折叠结构，这种结构允许通过代码实现，而不是传统的硬件实现，从而减少了资源的消耗。在设计中，还引入了分时复用和重定时技术，进一步提升了设计的效率和灵活性。 与传统半带滤波器相比，这种新型设计的优点显著。它不需要使用乘法器，极大地降低了功耗和延迟，同时减小了物理面积，并且只需要单一时钟控制，确保了系统的稳定性和可靠性。这些特性对于资源有限的嵌入式系统或移动设备来说尤其重要。 文章还提到了软件无线电技术中的上下变频技术，这一技术通常依赖于专用芯片，虽然功能强大，但成本高昂，配置复杂，难以适应多样化的通信标准。鉴于此，FPGA（Field-Programmable Gate Array）因其可编程性和丰富的逻辑资源成为理想的解决方案，能够灵活地实现各种数字信号处理任务，包括上下变频。 数字上下变频器通常包含多种多采样率数字滤波器，如CIC滤波器、半带滤波器和FIR整形滤波器。半带滤波器因其独特的系数对称性和大量零值系数，大大减少了乘法运算和存储需求，提高了计算效率和实时性，特别适用于2的幂次方倍的抽取和内插操作。 基于折叠结构的半带滤波器设计提供了一种更优的解决方案，不仅优化了性能，还降低了硬件资源的需求，为软件无线电系统和数字信号处理领域提供了新的设计思路。