[发明专利]基于随机计算与余数系统相结合的FIR滤波系统

说明书

本发明公开一种基于随机计算与余数系统相结合的FIR滤波系统，该FIR滤波系统包括余数系统前向转换单元、随机计算前向转换单元、运算单元、随机计算后向转换单元及余数系统后向转换单元。本发明将输入的二进制数通过前向转换单元转换为余数表示，并再通过随机计算前向转换单元将对应通道的数据转换成概率域比特流，然后将原本的乘法和加法操作使用与门和随机计算后向转换单元替换，最后将最终的结果通过余数系统后向转换单元转换回二进制输出，在大量减少构造传统的滤波器所需要的资源的同时减少了因随机计算所增加的时延。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，特别涉及一种基于随机计算与余数系统相结合的FIR滤波系统。

背景技术

有限长单位冲激响应滤波器(Finite Impulse Response,FIR)滤波器因其可以设计成为任意幅频特性，同时保证精确、严格的线性相位特性，其单位抽样响应是有限长的，是一个稳定的系统，因此其是数字信号处理系统中最常用、最重要的滤波器之一。在实际使用中FIR数字滤波器的主要目标不仅是获取满足性能指标的滤波器系数，同时还要尽可能的减少使用的硬件资源和消耗的能源。

余数系统(Residue Number System,RNS)是一种无权的运算，各个模运算之间具有天然的独立、并行特性，相互之间不存在进位。在余数系统中，一个大整数X通过一组两两互质的余数基{m₁,m₂,m₃…m_L}被划分为一组独立并行运算的小整数{x₁,X₂,x₃…x_L}，在加法和乘法运算中，各并行模块间无进位传播，从而减小了关键路径时延，因此在具有大量乘加运算的数字信号处理中得到了广泛的应用和研究。

随机计算(Stochastic Computing,SC)是一种无权重的，低成本，抗噪声的近似计算方法，在随机计算中，一个数字被转换成概率域比特流进行计算，如果生成的概率域比特流为集中分布序列和均匀分布系列，那么通过简单的与和或门就能得到精确乘加的结果。随机计算能够大量减少资源消耗，但是同时也会带来巨大的延迟，降低运算速度。随机运算与余数系统相结合(Stochastic Computing based Residue Number System,SC-RNS),结合了余数系统的并行性和随机计算的低开销，在极大降低资源消耗的同时，减少了因随机计算增加的延迟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于随机计算与余数系统相结合(SC-RNS)的FIR滤波器系统，以减少构造传统滤波器所需要的资源，同时降低因随机计算增加的时延。

为实现上述目的，本发明提供一种基于随机计算与余数系统相结合的FIR滤波系统，包括：

余数系统前向转换单元、随机计算前向转换单元、运算单元、随机计算后向转换单元及余数系统后向转换单元；

所述余数系统前向转换单元用于根据生成的余数基{m₁,m₂,m₃,…,m_i,…,m_L}对输入的二进制数X进行转换，得到转换结果{x₁,x₂,x₃,…,x_i,…,x_L}；

所述随机计算前向转换单元用于对所述余数系统前向转换单元的转换结果{x₁,x₂,x₃,…,x_i,…,x_L}进行二次转换，得到二次转换结果{s₁,s₂,s₃,…,s_i,…,s_L}，其中s_i是由x_i转换得到的概率域比特流；