用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法

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用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法

张振东, 吴斌, 周玉梅

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张振东, 吴斌, 周玉梅. 用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法[J]. 电子科技大学学报, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

引用本文:

张振东, 吴斌, 周玉梅. 用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法[J]. 电子科技大学学报, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

ZHANG Zhen-dong, WU Bin, ZHOU Yu-mei. New Common Subexpression Elimination Method for FIR Filter Design[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

Citation:

ZHANG Zhen-dong, WU Bin, ZHOU Yu-mei. New Common Subexpression Elimination Method for FIR Filter Design[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

1.
中国科学院微电子研究所专用集成电路与系统研究室北京海淀区 100029

基金项目:

国家科技重大专项(2010ZX03005-001); 国家自然科学基金(60976022)

作者简介:
张振东(1985-),男,博士生,主要从事基于OFDM的宽带无线通信系统物理层算法及数字信号处理方面的研究.

中图分类号: TN911

New Common Subexpression Elimination Method for FIR Filter Design

1.
Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences Haidian Beijing 100029

摘要: 提出基于等权重准则的共同子表达式消除(CSE)方法减少有限冲击响应(FIR)滤波器的硅面积与功耗开销. 该方法通过在等权重的系数位中选择子表达式, 然后消除不等权重的共同子表达式, 减少加法器数量的同时确保了加法器的平均位宽较小. 另外, 该方法基于折叠直接型结构, 相对于采用转置型结构的传统方法减少约50%的寄存器开销. 针对如何寻找最优的共同子表达式, 介绍了一种低复杂度的矩阵搜索过程. 实验结果表明, 该方法相较于已有的H-CSE方法平均减少46%的电路面积以及69%的功耗; 相较于V-CSE方法平均减少45%的电路面积以及68%的功耗.
- 加法器 /
- 共同子表达式消除 /
- FIR滤波器 /
- 折叠直接型结构 /
- 等权重准则
Abstract: A common subexpression elimination (CSE) method based on identical weight criteria is presented to reduce silicon area and power of finite impulse response (FIR) filters. The novelty of the method is twofold. Firstly, it only requires a few small size adders by selecting subexpressions composed of identical weight coefficient bits and then eliminating common subexpressions of different weight. Secondly, it utilizes the folded direct-form structure instead of the widely used transposed structure, thus approximately 50% registers can be reduced when compared with conventional methods. In order to find the optimum common subexpressions, a matrix search process with low complexity is introduced. Implementation examples show that our method offers an average reduction of 46% cell area and 69% power consumption over the existing H-CSE method, and an average reduction of 45% cell area and 68% power consumption over the V-CSE method.
- adders /
- common subexpression elimination /
- finite impulse response (FIR) filters /
- folded direct-form structure /
- identical weight criteria

[1]	胡剑浩, 曾维棋, 费超, 陈杰男. 高效2ⁿ并行快速FIR算法及其实现方法 . 电子科技大学学报, 2020, 49(2): 182-186. doi: 10.12178/1001-0548.2018076
[2]	周立国, 李怀明, 褚慧敏, 杨常林, 谭雪薇, 粟立勇, 羊恺. 新颖高温超导紧凑型双CT结构带通滤波器 . 电子科技大学学报, 2018, 47(3): 410-414. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2018.03.014
[3]	马东, 师奕兵, 张伟, 柳国振. 基于钻柱声波信道的随钻数据V-OFDM传输方法研究 . 电子科技大学学报, 2017, 46(1): 46-54. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.01.008
[4]	甘露, 易舟维, 李立萍. 基于L₀范数约束非相邻系数FIR数字滤波器设计 . 电子科技大学学报, 2013, 42(2): 200-204. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.02.004
[5]	向勇, 唐常杰, 朱明放, 陈瑜, 代术成. 内嵌基因表达式编程及其在函数发现中的应用 . 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 116-121. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.022
[6]	李太勇, 唐常杰, 吴江, 乔少杰, 姜玥, 陈瑜. 基因表达式编程种群多样性自适应调控算法 . 电子科技大学学报, 2010, 39(2): 279-283. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.02.027
[7]	朱明放, 唐常杰, 陈安龙, 代术成, 于中华. 基于朴素基因表达式编程挖掘紧致函数 . 电子科技大学学报, 2010, 39(2): 284-288,310. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2010.02.028
[8]	覃岭, 邓小炜, 何子述, 段军棋. 宽带数字下变频的高效实现方法研究 . 电子科技大学学报, 2008, 37(5): 698-700,708.
[9]	肖继学, 陈光礻禹, 谢永乐. DF-FPDLMS自适应滤波器的可测性设计与测试 . 电子科技大学学报, 2007, 36(4): 740-743.
[10]	王田, 杨士中. 带包络约束的优化滤波器设计方法 . 电子科技大学学报, 2006, 35(3): 298-301.
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[14]	苏永川, 何子述, 高瑜翔, 严济鸿. L波段发夹型微带滤波器的设计 . 电子科技大学学报, 2004, 33(1): 16-18,62.
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[17]	李仕奇, 张本全, 王锡良. 等直径金属销波导带通滤波器的设计 . 电子科技大学学报, 2003, 32(2): 142-145.
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[19]	方斌. 一种新的稳态误差级数表达式 . 电子科技大学学报, 2000, 29(2): 190-192.
[20]	王玉林. 利用Bernstein多项式设计FIR槽状滤波器 . 电子科技大学学报, 2000, 29(3): 252-255.

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用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

1. 中国科学院微电子研究所专用集成电路与系统研究室北京海淀区 100029

基金项目:

国家科技重大专项(2010ZX03005-001); 国家自然科学基金(60976022)

作者简介:
张振东(1985-),男,博士生,主要从事基于OFDM的宽带无线通信系统物理层算法及数字信号处理方面的研究.

收稿日期: 2011-04-12
修回日期: 2012-09-18
刊出日期: 2013-02-15

中图分类号: TN911

关键词:

摘要: 提出基于等权重准则的共同子表达式消除(CSE)方法减少有限冲击响应(FIR)滤波器的硅面积与功耗开销. 该方法通过在等权重的系数位中选择子表达式, 然后消除不等权重的共同子表达式, 减少加法器数量的同时确保了加法器的平均位宽较小. 另外, 该方法基于折叠直接型结构, 相对于采用转置型结构的传统方法减少约50%的寄存器开销. 针对如何寻找最优的共同子表达式, 介绍了一种低复杂度的矩阵搜索过程. 实验结果表明, 该方法相较于已有的H-CSE方法平均减少46%的电路面积以及69%的功耗; 相较于V-CSE方法平均减少45%的电路面积以及68%的功耗.

English Abstract

张振东, 吴斌, 周玉梅. 用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法[J]. 电子科技大学学报, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

引用本文:

张振东, 吴斌, 周玉梅. 用于FIR滤波器设计的共同子表达式消除新方法[J]. 电子科技大学学报, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

ZHANG Zhen-dong, WU Bin, ZHOU Yu-mei. New Common Subexpression Elimination Method for FIR Filter Design[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

Citation:

ZHANG Zhen-dong, WU Bin, ZHOU Yu-mei. New Common Subexpression Elimination Method for FIR Filter Design[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2013, 42(1): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2013.01.012

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