FIR 滤波器的优化(1)结构优化

1.基本结构

(1) 单个乘累加（MAC）结构（Multiply-Accumulate）

用单个乘累加器引擎实现的基于 MAC 的 FIR滤波器的简化视图：

可以将单个 MAC 实现扩展到多个 MAC，可以实现更高性能的滤波器，例如支持更多滤波器系数、更高采样速率以及更多通道等。 FIR滤波器 IP核支持两种 MAC 架构实现：Systolic filter structure（SMAC） and Transpose filter structure（TMAC）。下面将分别介绍两种结构

 

(2) Systolic Multiply-Accumulate（SMAC）

对比传统流水线型FIR和基于SMAC的FIR可知，后者增加了一级延时；支持用DSP直接实现高性能的FIR滤波器；

图3-10是一个多MAC实现的SMAC滤波器：

 

 (3)Transpose Multiply-Accumulate（TMAC）

 

YMAC提供低延迟实现，并且对于某些配置还可以比Systolic结构节省额外的资源。尽管它不利用系数对称性,但是它不需要累加器，并且可以使用更少的数据存储器资源。 

2.滤波器结构的优化

(1)滤波器系数的对称性

按照图1-1的方法，这种传统抽头延迟线FIR滤波器实现方式需要N次乘法和N-1次加法 ；

而图3-14这种高效的实现方式只需要[N/2]乘法和大约N个加法 ；

偶数个系数的情况，直接给出高效结构：

负对称滤波器的脉冲响应，奇数个系数的情况：