基于快速MVR—CORDIC算法的格型IIR滤波器

第7卷，第5期Vo1．7，No5电子与封装ELECTRONICS＆PACKAGING总第49期2007年5月屯；路；设计基于快速MVR—CORDIC算法的格型IIR滤波器冰侯卫华，张玲，刘明峰，于宗光(1．江南大学，江苏_尢锡214035；2．中罔电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035)摘要：文章提出一种基于MVR—CORDIC算法的格型IIR滤波器结构。采用MVR—CORDIC算法来改进格型IIR滤波器结构中的Givens旋转模块，使改进的滤波器在SQNR性能不变的情况下，比采用常规CORDIC算法的格型IIR滤波器节省约70％的面积，速度提高60％左右，改进后的格型IIR滤波器更适合于高速实时信号处理领域。关键词：格型滤波器；IIR滤波器；MVR—CORDIC；Givens旋转中图分类号：TN402文献标识码：A文章编号：1681—1070(2007)05—0029—04AFastMVR-CORDICAlgorithmsBasedLatticeIIRFilterHOUWei—hua，ZHANGLing，LIUMing—feng，YUZong—guang，(1．SouthernYangtzUniversity,Wuxi214035，China；2．No．58ResearchInstituteofCETCWuxi214035，China)Abstract：AfastCORDICalgorithmsbasedIIRfilterdesignschemeispresentedinthispaper．TheMVR—CORDICalgorithmsisusedtomodifytheGivensmodulesinthelatticeIIRfilters，theimprovedschemehelptosaveabout70％areaandimprovethespeedby60％thantheconventionalschemeinthecircumstanceofthesalTleSQNRperformance．TheimprovedIIRfilterismoresuitableforthehighspeedandrealtimedigitalsignalprocessingarea．Keywords：latticefilter；IIRfilter；MVR—CORDIC；givensrotation1引言格型IIR滤波器是一种正交滤波器，传输函数的分母充分解析，具有良好的数字量化效应，其频率特性在通带和阻带内都有很低的系数灵敏度。此外，格型IIR滤波器还具有一些利于VLSI实现的性质，例如结构规则、模块化、互连线短等。通过流水线结构算法¨还可以使格形IIR滤波器实现细粒度的流水线操作，使其更适合于高速实时信号处理和低功耗领域。CORDIC算法是一个用于计算向量旋转的著名算法，被广泛应用于数字信号处理领域。文献[1】中给出一种完全基于CORDIC算法的IIR滤波器结构及其流水化算法。然而，常规的CORDIC算法最大的不足是其迭代次数多，用常规CORDIC算法实现的格型IIR滤波器具有很大的面积开销和很低的数据抽样率。对此，我们结合MVR—CORDIC算法H提出了一种快速IIR滤波器结构，FPGA综合验证显示，在保证信号量化噪声比(SQNR)的情况下，改进结构的IIR滤波器的面积减少约70％，速度性能提高60％左右。2基于CORDIC算法的IIR滤波器格型IIR滤波器由一系列的正交矩阵转换算法实现。基于c0RDIc的IIR滤波器以级联一组正交模块的方式实现任何一个稳定的实系数有理传输函数。收稿日期：2006—11—13基金项目：电子元器件可靠性物理及其应用技术国防科技重点实验室基金资助项目(51433020105DZ6802)一29—维普资讯http://www.cqvip.com第7卷第5期电子与封装pQ图1格型IIR滤波器结构图设F(Z)=P(Z)，Q(Z)为一个n阶的IIR滤波器的传输函数，图1给出了基于CORDIC的格型IIR滤波器框图结构，其中Q(Z)=z。Na(Z。)为传输函数分母多项式Q(Z)的逆多项式。图1中每个∑方框都是—个用CORDIC处理器实现的一阶或二阶的正交模块，分别如图2(a)、(b)所示，每个一阶正交模块实现传输函数中一个零点的功能，而二阶正交模块实现传输函数中一对共轭复零点的功能。f2Y2(z)(a)一阶正交模块-(z)(z)(z)u2(z)(b)二阶正交模块图2正交模块图2中每个块代表一个用CORDIC处理器实现的Givens旋转单元，如图3所示，黑点标明转换矩阵的第一行。“ly2图3Givens旋转单元基于CORDIC的IIR滤波器的实现过程为一系列滤波器传输函数的分母多项式阶数逐步缩减的过程n：