CN112994652A - 一种基于fir滤波器的滤波方法、装置、设备及储存介质 - Google Patents

一种基于fir滤波器的滤波方法、装置、设备及储存介质 Download PDF

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Abstract

本申请提出一种基于FIR滤波器的滤波方法、装置、系统和存储介质。该方法包括：获取预设滤波阶数和预设降采倍数；根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；将所述单元滤波数据合并输出。通过滤波阶数和降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元，进行对应阶数的抽取滤波，滤波器支持的处理场景更加丰富，并减少了资源消耗和逻辑实现的代码量。

Description

一种基于FIR滤波器的滤波方法、装置、设备及储存介质
技术领域
本申请涉及数字信号处理技术，具体涉及一种基于FIR(Finite ImpulseResponse，有限长单位冲激响应)滤波器的滤波方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
在数字接收前端和信号处理过程中，高速模数转换输出同时包含有用信号和干扰信号，数字信号处理系统将有用信号分离，提取出来，并将有用信号搬移到基带，用数字滤波器将带外干扰滤除。
当需要支持多种场景滤波处理时，需要多个单模滤波器分别处理对应的滤波操作，消耗了较多资源，逻辑实现的代码量较大。
发明内容
本申请提供用于一种基于FIR滤波器的滤波方法、装置、系统和存储介质。
本申请实施例提供一种基于FIR滤波器的滤波方法，包括：
获取预设滤波阶数和预设降采倍数；
根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；
根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；
根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；
将所述单元滤波数据合并输出。
本申请实施例提供一种基于FIR滤波器的滤波装置，包括：
滤波参数获取模块，用于获取预设滤波阶数和预设降采倍数；
复用单元选择模块，用于根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；
单元阶数配置模块，用于根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；
单元数据输出模块，用于根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；
数据合并模块，用于将所述单元滤波数据合并输出。
本申请实施例提供一种设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现本申请实施例中的任意一种方法。
本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中的任意一种方法。
本申请实施例所提供的基于FIR滤波器的滤波方法、装置、系统和存储介质，通过滤波阶数和降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元，进行对应阶数的抽取滤波，滤波器支持的处理场景更加丰富，并减少了资源消耗和逻辑实现的代码量。
附图说明
图1为现有技术的FIR滤波器结构示意图。
图2为基于FIR滤波器的滤波方法的流程图。
图3为FIR滤波器的结构示意图。
图4为基于FIR滤波器的滤波方法的流程图。
图5为基于FIR滤波器的滤波装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在高采样率的射频电路中，通常需要使用多级滤波器对数据进行降采样和抗混叠滤波。单芯片需要支持2G、3G、4G和5G等多种应用场景，需要在链路上并行放置多种模式的降采样滤波器来应对各种场景，所需要的滤波器数量很多。如图1所示，现有的滤波器设置方式是将多个单模滤波器并行设置，通过数据选择器(multiplexer，MUX)将输入数据分配到对应的单模滤波器中，完成对输入数据的滤波操作。如此一来，为了能够支持多种场景，就需要设置多个单模滤波器，造成更多的资源消耗和逻辑实现的代码量。
图2示出根据本申请实施例的基于FIR滤波器的滤波方法的流程图，如图2所示，该方法可以应用于通信链路上的多模FIR滤波器，该方法可以包括：
步骤S11、获取预设滤波阶数和预设降采倍数；
步骤S12、根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；
步骤S13、根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；
步骤S14、根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；
步骤S15、将所述单元滤波数据合并输出。
如图3所示，本申请实施例中，FIR滤波器包括多个滤波器复用单元31，图3中以三个滤波器复用单元为例，还包括输入控制模块32、输出控制模块33、数据合并模块34和控制及参数配置模块35。滤波器复用单元31可以完成数据打拍、时序控制和输入数据与系数乘累加等功能，有自己的数据输入控制逻辑，控制数据输入的相位以及时序。FIR滤波器可以通过控制及参数配置模块35配置FIR滤波器的抽取模式，从而配置滤波器复用单元31是否被使用，以及滤波器复用单元31所使用的阶数。
预设滤波阶数和预设降采倍数是根据当前的场景，需要FIR滤波器对输入数据进行滤波操作时所要满足的滤波参数。FIR滤波器在对输入数据进行滤波时，是将输入数据分配给至少部分滤波器复用单元，来进行输入数据与滤波系数的乘累加，因此，需要根据预设降采倍数选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元，输入数据将会按照时序均匀分配给这些使用滤波器复用单元。获取到预设滤波阶数，并确定了使用滤波器复用单元的数量，那么，每个使用滤波器复用单元就需要均匀分担预设滤波阶数，来进行滤波操作。当FIR滤波器进行滤波时，将输入数据将会按照时序均匀分配给使用滤波器复用单元，使用滤波器复用单元完成输入数据与滤波系数的乘累加之后，得到是单元滤波数据。将所有使用滤波器复用单元输出的单元滤波数据进行合并，得到FIR滤波器最终输出的滤波数据。输入数据是按照时序均匀分配给使用滤波器复用单元进行滤波操作，在使用滤波器复用单元输出各自的单元滤波数据后，也需要将单元滤波数据按照滤波操作前，输入数据的时序关系进行排列，以实现单元滤波数据进行合并的操作，将合并后的单元滤波数据作为FIR滤波器的滤波后的输出数据。
在一种实现方式中，步骤S12包括：当所述预设降采倍数为整数，选择与所述预设降采倍数相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
相应的，步骤S14包括：通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数相同的时钟周期内，将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
在一种示例中，若预设降采倍数为3倍，可以选择3个滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元。并在3个时钟周期内，使用这3个使用滤波器复用单元对输入数据进行乘累加运算，得到单元滤波数据。将3个使用滤波器复用单元输出的单元滤波数据进行合并即可完成3倍抽取滤波。3个使用滤波器复用单元滤波系数分别为(0、3、6、9、......)、(1、4、7、10、......)和(2、5、8、11、......)，根据预设滤波阶数，选择使用滤波器复用单元的阶数即可实现预设滤波阶数的滤波。若预设降采倍数为2倍，可以选择2个滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元。并在2个时钟周期内，使用这2个使用滤波器复用单元对输入数据进行乘累加运算，得到单元滤波数据。将2个使用滤波器复用单元输出的单元滤波数据进行合并即可完成2倍抽取滤波。那么，对于2倍抽取滤波，就会有不使用的滤波器复用单元，在进行2倍抽取滤波时，对于不使用的滤波器复用单元，可以通过硬件来屏蔽不使用的滤波器复用单元，使其输出为全0，那么2个使用滤波器复用单元的输出结果合并后即为2倍降采样滤波结果。
在一种实现方式中，步骤S12包括：当所述预设降采倍数为分数，选择与所述预设降采倍数的分子相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
相应的，步骤S14包括：通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数的分母相同的时钟周期内，利用与所述预设降采倍数的分子相同的时钟周期将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
在一种示例中，若预设降采倍数为4/3倍，可以选择3个滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元。并在4个时钟周期内，使用这3个使用滤波器复用单元在前3个时钟周期对输入数据进行乘累加运算，第4个时钟周期只移位不做滤波处理，得到单元滤波数据。将3个使用滤波器复用单元输出的单元滤波数据进行合并即可完成4/3倍抽取滤波。
在一种实现方式中，如图4所示，在步骤S11之前，还包括：
步骤S41、根据所述FIR滤波器支持的至少两个所述预设降采样倍数，配置所述FIR滤波器中所述滤波器复用单元的数量；其中，所述预设降采样倍数为整数和/或分数；
步骤S42、根据所述FIR滤波器支持的最大阶数和所述滤波复用单元的数量，设置所述滤波器复用单元支持的单元最大阶数；其中，所述滤波器复用单元设置为具备的功能包括数据打拍、时序控制和数据与系数乘累加。
在一种实现方式中，步骤S41包括：若所述FIR滤波器支持的所述预设降采样倍数均为整数，根据最大的所述预设降采样倍数配置所述滤波复用单元的数量；
若所述FIR滤波器支持的所述预设降采样倍数包括分数，根据为分数的所述预设降采样倍数的分母和为整数的所述预设降采倍数，配置所述滤波复用单元的数量。
在一个示例性实施方式中，如果FIR滤波器支持2倍抽取滤波和3倍抽取滤波，那么，FIR滤波器需要配置3个滤波复用单元。如果FIR滤波器支持4/3倍抽取滤波、2倍抽取滤波和3倍抽取滤波，那么，FIR滤波器需要配置3个滤波复用单元。
在一种实现方式中，步骤S42包括：将所述单元最大阶数设置为大于等于所述FIR滤波器支持的最大阶数与所述滤波复用单元的数量的商。
在一个示例性实施方式中，FIR滤波器需要支持4/3倍(90阶)、2倍(78阶)和3倍(54阶)。按照最大需要支持90阶、3倍降采样的需求，设计滤波器复用单元总共3组，每组可实现最高30阶的滤波器乘加运算，总共3组滤波复用单元可实现最高90阶抽取滤波性能需求。通过寄存器控制数据进入不同的滤波器复用单元，配置每组滤波器复用单元不同的滤波系数，最终通过不同的复用单元组合完成对不同滤波功能的支持。软件可以在最大阶数下(每个复用单元30阶)灵活定义多模滤波器的总阶数，无需使用的阶数，直接配置其滤波器系数为0即可，理论上可以支持最大阶数以内的任意滤波器设计。
一个FIR滤波器中设计了多组滤波器复用单元，通过对滤波器复用单元进行不同的组合实现多种滤波模式，通过配置相应寄存器即可切换滤波器降采样模式以及滤波器阶数，与现有设计中采用多个单模滤波器的方式相比减少了数据选择模块、滤波器参数配置寄存器、单模滤波器数量以及相应的逻辑电路。特别是在应对复杂场景下，使用一个多模FIR滤波器，替代了原先需要应对每种场景所设计的多个单模滤波器，减少了资源消耗和逻辑实现的代码量。
图5示出基于FIR滤波器的滤波装置的结构示意图，该装置可以设置于数字接收前端，包括：
滤波参数获取模块51，用于获取预设滤波阶数和预设降采倍数；
单元选择模块52，用于根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；
单元阶数配置模块53，用于根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；
单元数据输出模块54，用于根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；
数据合并模块55，用于将所述单元滤波数据合并输出。
在一种实施方式中，所述单元选择模块52，包括：
第一选择子模块，用于当所述预设降采倍数为整数，选择与所述预设降采倍数相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
相应的，所述单元数据输出模块54，包括：
第一单元数据计算子模块，用于通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数相同的时钟周期内，将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
在一种实施方式中，所述单元选择模块52，包括：
第二选择子模块，用于当所述预设降采倍数为分数，选择与所述预设降采倍数的分子相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
相应的，所述单元滤波数据输出模块54，包括：
第二单元数据计算子模块，用于通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数的分母相同的时钟周期内，利用与所述预设降采倍数的分子相同的时钟周期将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
在一种实施方式中，基于FIR滤波器的滤波装置还包括：
单元数量配置模块，用于在所述获取预设滤波阶数和预设降采倍数之前，根据所述FIR滤波器支持的至少两个所述预设降采样倍数，配置所述FIR滤波器中所述滤波器复用单元的数量；其中，所述预设降采样倍数为整数和/或分数；
单元阶数设置模块，用于根据所述FIR滤波器支持的最大阶数和所述滤波复用单元的数量，设置所述滤波器复用单元支持的单元最大阶数；其中，所述滤波器复用单元设置为具备的功能包括数据打拍、时序控制和数据与系数乘累加。
在一种实施方式中，单元数量配置模块，包括：
第一数量配置子模块，用于若所述FIR滤波器支持的所述预设降采样倍数均为整数，根据最大的所述预设降采样倍数配置所述滤波复用单元的数量；
第二数量配置子模块，用于若所述FIR滤波器支持的所述预设降采样倍数包括分数，根据为分数的所述预设降采样倍数的分母和为整数的所述预设降采倍数，配置所述滤波复用单元的数量。
在一种实施方式中，单元阶数设置模块，包括：
单元阶数设置子模块，用于将所述单元最大阶数设置为大于等于所述FIR滤波器支持的最大阶数与所述滤波复用单元的数量的商。
本申请实施例各装置中的各模块的功能可以参见上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
本申请实施例提供一种设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现本申请实施例中的任意一种方法。
本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中的任意一种方法。
以上所述，仅为本申请的示例性实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。
本领域内的技术人员应明白，术语用户终端涵盖任何适合类型的无线用户设备，例如移动电话、便携数据处理装置、便携网络浏览器或车载移动台。
一般来说，本申请的多种实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中实现。例如，一些方面可以被实现在硬件中，而其它方面可以被实现在可以被控制器、微处理器或其它计算装置执行的固件或软件中，尽管本申请不限于此。
本申请的实施例可以通过移动装置的数据处理器执行计算机程序指令来实现，例如在处理器实体中，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合。计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码。
本申请附图中的任何逻辑流程的框图可以表示程序步骤，或者可以表示相互连接的逻辑电路、模块和功能，或者可以表示程序步骤与逻辑电路、模块和功能的组合。计算机程序可以存储在存储器上。存储器可以具有任何适合于本地技术环境的类型并且可以使用任何适合的数据存储技术实现，例如但不限于只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、光存储器装置和系统(数码多功能光碟DVD或CD光盘)等。计算机可读介质可以包括非瞬时性存储介质。数据处理器可以是任何适合于本地技术环境的类型，例如但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(FGPA)以及基于多核处理器架构的处理器。
通过示范性和非限制性的示例，上文已提供了对本申请的示范实施例的详细描述。但结合附图和权利要求来考虑，对以上实施例的多种修改和调整对本领域技术人员来说是显而易见的，但不偏离本发明的范围。因此，本发明的恰当范围将根据权利要求确定。

Claims (15)

1.一种基于FIR滤波器的滤波方法，其特征在于，包括：
获取预设滤波阶数和预设降采倍数；
根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；
根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；
根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；
将所述单元滤波数据合并输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元，包括：
当所述预设降采倍数为整数，选择与所述预设降采倍数相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据，包括：
通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数相同的时钟周期内，将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元，包括：
当所述预设降采倍数为分数，选择与所述预设降采倍数的分子相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据，包括：
通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数的分母相同的时钟周期内，利用与所述预设降采倍数的分子相同的时钟周期将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取预设滤波阶数和预设降采倍数之前，还包括：
根据所述FIR滤波器支持的至少两个所述预设降采样倍数，配置所述FIR滤波器中所述滤波器复用单元的数量；其中，所述预设降采样倍数为整数和/或分数；
根据所述FIR滤波器支持的最大阶数和所述滤波复用单元的数量，设置所述滤波器复用单元支持的单元最大阶数；其中，所述滤波器复用单元设置为具备的功能包括数据打拍、时序控制和数据与系数乘累加。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述FIR滤波器支持的至少两个所述预设降采样倍数，配置所述FIR滤波器中所述滤波器复用单元的数量，包括：
若所述FIR滤波器支持的所述预设降采样倍数均为整数，根据最大的所述预设降采样倍数配置所述滤波复用单元的数量；
若所述FIR滤波器支持的所述预设降采样倍数包括分数，根据为分数的所述预设降采样倍数的分母和为整数的所述预设降采倍数，配置所述滤波复用单元的数量。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述根据所述FIR滤波器支持的最大阶数和所述滤波复用单元的数量，设置所述滤波器复用单元支持的单元最大阶数，包括：
将所述单元最大阶数设置为大于等于所述FIR滤波器支持的最大阶数与所述滤波复用单元的数量的商。
9.一种基于FIR滤波器的滤波装置，其特征在于，包括：
滤波参数获取模块，用于获取预设滤波阶数和预设降采倍数；
单元选择模块，用于根据所述预设降采倍数，选择相应数量的滤波器复用单元作为使用滤波器复用单元；其中，所述FIR滤波器包括多个所述滤波器复用单元；
单元阶数配置模块，用于根据所述预设滤波阶数，配置所述使用滤波器复用单元滤波使用的阶数；
单元数据输出模块，用于根据所述预设降采倍数，通过所述使用滤波器复用单元对分配至自身的输入数据进行滤波处理，输出单元滤波数据；
数据合并模块，用于将所述单元滤波数据合并输出。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述单元选择模块，包括：
第一选择子模块，用于当所述预设降采倍数为整数，选择与所述预设降采倍数相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述单元数据输出模块，包括：
第一单元数据计算子模块，用于通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数相同的时钟周期内，将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述单元选择模块，包括：
第二选择子模块，用于当所述预设降采倍数为分数，选择与所述预设降采倍数的分子相同数量的所述滤波器复用单元作为所述使用滤波器复用单元。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述单元数据输出模块，包括：
第二单元数据计算子模块，用于通过所述使用滤波器复用单元在所述预设降采倍数的分母相同的时钟周期内，利用与所述预设降采倍数的分子相同的时钟周期将所述输入数据与预设滤波系数进行乘加运算，计算得出所述单元滤波数据。
14.一种设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现权利要求1-8任一项所述的方法。
15.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的方法。
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