本技術(shù)涉及通信，尤其涉及基于fpga參數(shù)化濾波器的方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在音頻處理、圖像處理和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域變得日益重要。數(shù)字信號(hào)處理對(duì)精度、速度和資源效率的需求不斷增加。fir數(shù)字濾波器在通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于如跨域通信和水聲通信的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中。其中，主要將fir濾波器用于信號(hào)的脈沖成形和噪聲消除等環(huán)節(jié)，隨著跨領(lǐng)域通信的不斷發(fā)展，通信的環(huán)境逐漸復(fù)雜，不穩(wěn)定因素增多。對(duì)于發(fā)送端的信號(hào)，要求盡量消除碼間串?dāng)_；對(duì)于接收端，則要求降噪能力越來(lái)越高。因此為了保證整體通信效率并降低開(kāi)發(fā)復(fù)雜度，跨域通信系統(tǒng)中需要一種靈活可調(diào)且便于封裝的參數(shù)化fir數(shù)字濾波器。

2、為滿足參數(shù)化設(shè)計(jì)fir濾波器的需求，采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（fpga）來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器成為一種趨勢(shì)。通常，fpga上的數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)依賴(lài)于通過(guò)matlab導(dǎo)出的參數(shù)，并通過(guò)特定的ip核部署這些參數(shù)。雖然這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)濾波目標(biāo)，但需要系統(tǒng)重新配置濾波器模塊以應(yīng)對(duì)碼元速率或載波速率等參數(shù)的變化，這限制了濾波器模塊的通用性和可移植性并且增加了開(kāi)發(fā)時(shí)間成本。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種更具通用性和靈活性的fir濾波器模塊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本技術(shù)提供了基于fpga參數(shù)化濾波器的方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，應(yīng)用于通信技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)動(dòng)態(tài)配置乘法器數(shù)量(即濾波器階數(shù))、對(duì)應(yīng)的寄存器存量和靈活輸入濾波器系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了fir濾波器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。它允許在不改變硬件結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)調(diào)整輸入?yún)?shù)來(lái)適應(yīng)不同的濾波需求。這種設(shè)計(jì)大大提高了濾波器的通用性和靈活性，使得同一個(gè)濾波器模塊可以應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，從而減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。

2、第一方面，一種基于fpga參數(shù)化濾波器的方法，應(yīng)用于fir濾波器，所述fir濾波器至少包括輸入端口、移位寄存模塊、乘法計(jì)算模塊以及輸出端口，所述輸入端口分別與所述移位寄存模塊、所述乘法計(jì)算模塊連接，用于將濾波信號(hào)、濾波器系數(shù)分別輸入所述移位寄存模塊、所述乘法計(jì)算模塊中，所述乘法計(jì)算模塊與所述輸出端口連接，用于將計(jì)算得到的濾波結(jié)果通過(guò)所述輸出端口輸出；

3、所述方法包括步驟：

4、s1：獲取多個(gè)所述濾波器系數(shù)，根據(jù)所述濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)在所述乘法計(jì)算模塊中生成對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的乘法器；

5、s2：將多個(gè)所述濾波器系數(shù)通過(guò)所述輸入端口依次輸入至對(duì)應(yīng)的所述乘法器中；

6、s3：濾波信號(hào)由所述輸入端口接入所述移位寄存模塊，所述濾波信號(hào)經(jīng)過(guò)所述移位寄存模塊的多級(jí)處理后依次輸入至所述乘法器中，使每級(jí)處理后的所述濾波信號(hào)與對(duì)應(yīng)的所述濾波器系數(shù)進(jìn)行乘積，并將乘積的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到濾波數(shù)據(jù)；

7、s4：將所述濾波數(shù)據(jù)通過(guò)所述輸出端口輸出。

8、本技術(shù)提出的一種基于fpga參數(shù)化濾波器的方法，根據(jù)濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)動(dòng)態(tài)生成對(duì)應(yīng)數(shù)量的乘法器，實(shí)現(xiàn)了濾波器的靈活配置；將濾波器系數(shù)通過(guò)輸入端口依次輸入到對(duì)應(yīng)的乘法器中，使得濾波器系數(shù)可以根據(jù)需求靈活調(diào)整；再利用移位寄存模塊對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行多級(jí)處理，并將處理后的信號(hào)依次輸入到乘法器中，實(shí)現(xiàn)了濾波器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，每級(jí)處理后的濾波信號(hào)與對(duì)應(yīng)的濾波器系數(shù)同時(shí)進(jìn)行乘積運(yùn)算，提高了計(jì)算效率，對(duì)乘積結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到最終的濾波數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了fir濾波器的核心功能。這種方法通過(guò)動(dòng)態(tài)配置乘法器數(shù)量(即濾波器階數(shù))、對(duì)應(yīng)的寄存器存量和靈活輸入濾波器系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了fir濾波器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。它允許在不改變硬件結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)調(diào)整輸入?yún)?shù)來(lái)適應(yīng)不同的濾波需求。這種設(shè)計(jì)大大提高了濾波器的通用性和靈活性，使得同一個(gè)濾波器模塊可以應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，從而減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。

9、進(jìn)一步地，所述輸入端口至少包括濾波器系數(shù)輸入端和數(shù)據(jù)移位輸入端，所述輸出端口至少包括數(shù)據(jù)移位輸出端和濾波器數(shù)據(jù)輸出端，所述濾波器系數(shù)輸入端與所述乘法計(jì)算模塊連接，用于將所述濾波器系數(shù)輸入對(duì)應(yīng)的所述乘法器中；所述數(shù)據(jù)位移輸入端與所述移位寄存模塊連接，所述移位寄存模塊中設(shè)置有多級(jí)鏈?zhǔn)竭B接的寄存器，每個(gè)所述寄存器通過(guò)所述數(shù)據(jù)移位輸出端與對(duì)應(yīng)的所述乘法器連接，所述乘法器與所述濾波器數(shù)據(jù)輸出端連接。

10、本技術(shù)提出的一種基于fpga參數(shù)化濾波器的方法，該技術(shù)方案通過(guò)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的輸入端口和輸出端口，實(shí)現(xiàn)了濾波器系數(shù)和濾波信號(hào)的輸入、處理和輸出。濾波器系數(shù)輸入端連接乘法計(jì)算模塊，可以將濾波器系數(shù)直接輸入到對(duì)應(yīng)的乘法器中，提高了系數(shù)輸入的效率和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)移位輸入端連接移位寄存模塊，移位寄存模塊中設(shè)置多級(jí)鏈?zhǔn)竭B接的寄存器，可以對(duì)輸入的濾波信號(hào)進(jìn)行多級(jí)處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的延時(shí)和移位操作。本發(fā)明中對(duì)傳統(tǒng)的移位寄存模塊的優(yōu)化，采用并行處理同時(shí)處理多個(gè)數(shù)據(jù)樣本，進(jìn)一步提高處理速度，并優(yōu)化流水線設(shè)計(jì)，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高濾波器可接受的時(shí)鐘頻率。每個(gè)寄存器通過(guò)數(shù)據(jù)移位輸出端與對(duì)應(yīng)的乘法器連接，確保每級(jí)處理后的濾波信號(hào)能夠與對(duì)應(yīng)的濾波器系數(shù)進(jìn)行乘積運(yùn)算。通過(guò)精確的乘法運(yùn)算，保證濾波器輸出的濾波數(shù)據(jù)具有高信噪比和精度，從而提高信號(hào)處理質(zhì)量。此外，利用fpga的并行處理能力，部署多個(gè)乘法計(jì)算模塊，可以同時(shí)處理多個(gè)輸入樣本和濾波器系數(shù)，提高fir濾波器的處理速度和數(shù)據(jù)吞吐量。乘法器與濾波器數(shù)據(jù)輸出端連接，便于濾波數(shù)據(jù)輸出。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使得濾波器系數(shù)和濾波信號(hào)的輸入、處理和輸出過(guò)程更加清晰和高效，有利于提高fpga參數(shù)化濾波器的性能和可靠性。通過(guò)專(zhuān)門(mén)的輸入輸出端口和模塊化的設(shè)計(jì)，該方案提高了濾波器的靈活性和可配置性，使其能夠適應(yīng)不同的濾波需求。

11、進(jìn)一步地，在步驟s2中，將所述濾波器系數(shù)至通過(guò)所述濾波器系數(shù)輸入端依次輸入至對(duì)應(yīng)的乘法器中，其中+1表示所述濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)，+1個(gè)所述濾波器系數(shù)。

12、本技術(shù)提出的一種基于fpga參數(shù)化濾波器的方法，該技術(shù)方案通過(guò)有序、靈活、高效且并行的方式將濾波器系數(shù)輸入到乘法器中，為后續(xù)的濾波計(jì)算奠定了基礎(chǔ)，有效解決了fpga參數(shù)化濾波器中濾波器系數(shù)輸入的問(wèn)題。這種方法充分利用了fpga的并行處理能力，提高了濾波器的工作效率和性能。

13、進(jìn)一步的，在步驟s3中，所述濾波信號(hào)由所述數(shù)據(jù)移位輸入端接入所述移位寄存模塊，經(jīng)過(guò)多級(jí)所述寄存器處理，每級(jí)所述寄存器將處理后的濾波信號(hào)通過(guò)所述數(shù)據(jù)移位輸出端輸入至對(duì)應(yīng)的所述乘法器，與對(duì)應(yīng)的所述乘法器中的所述濾波器系數(shù)進(jìn)行乘積，并將乘積結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算，得到濾波數(shù)據(jù)：，其中，為濾波信號(hào)經(jīng)過(guò)所述寄存器處理的級(jí)數(shù)，為所述乘法器的個(gè)數(shù)，為最后一級(jí)所述寄存器處理后的濾波信號(hào)。

14、本技術(shù)提出的一種基于fpga參數(shù)化濾波器的方法，通過(guò)將濾波信號(hào)依次輸入多級(jí)寄存器，并與對(duì)應(yīng)的濾波器系數(shù)相乘，然后進(jìn)行加權(quán)求和，最終得到濾波后的濾波數(shù)據(jù)。這種方法不僅實(shí)現(xiàn)了fir濾波器的基本功能，還通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的靈活性和可重用性。

15、進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述乘法器為wallaces樹(shù)乘法器。

16、進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述wallaces樹(shù)乘法器對(duì)所述濾波信號(hào)以及所述濾波器系數(shù)進(jìn)行乘積，并將乘積結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算，得到濾波數(shù)據(jù)的步驟包括：

17、s31：對(duì)所述濾波信號(hào)以及對(duì)應(yīng)的所述濾波器系數(shù)的每個(gè)位進(jìn)行乘法操作，生成部分積；

18、s32：通過(guò)全加器和半加器將所述部分積逐層壓縮，并重復(fù)壓縮過(guò)程，直到所述部分積只剩下兩層時(shí)，采用加法器對(duì)剩下的兩層所述部分積進(jìn)行求和，得到濾波數(shù)據(jù)。

19、進(jìn)一步地，在步驟s1中，采用generate?語(yǔ)句來(lái)重復(fù)生成對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的所述乘法器。

20、第二方面，一種基于fpga參數(shù)化濾波器的裝置，所述裝置包括：

21、生成模塊：用于獲取多個(gè)濾波器系數(shù)，根據(jù)所述濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)在所述乘法計(jì)算模塊中生成對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的乘法器；

22、輸入模塊：用于將多個(gè)所述濾波器系數(shù)通過(guò)所述輸入端口依次輸入至對(duì)應(yīng)的所述乘法器中；

23、計(jì)算模塊：用于濾波信號(hào)由所述輸入端口接入所述移位寄存模塊，所述濾波信號(hào)經(jīng)過(guò)所述移位寄存模塊的多級(jí)處理后依次輸入至所述乘法器中，使每級(jí)處理后的所述濾波信號(hào)與對(duì)應(yīng)的所述濾波器系數(shù)進(jìn)行乘積，并將乘積的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到濾波數(shù)據(jù)；

24、輸出模塊：用于將所述濾波數(shù)據(jù)通過(guò)輸出端口輸出。

25、第三方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，包括處理器以及存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀取指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)可讀取指令由處理器執(zhí)行時(shí)，運(yùn)行如上述第一方面提供的方法中的步驟。

26、第四方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)運(yùn)行如上述第一方面提供的方法中的步驟。

27、有益效果：本技術(shù)提出的基于fpga參數(shù)化濾波器的方法、裝置、電子設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，根據(jù)濾波器系數(shù)的個(gè)數(shù)動(dòng)態(tài)生成對(duì)應(yīng)數(shù)量的乘法器，實(shí)現(xiàn)了濾波器的靈活配置；將濾波器系數(shù)通過(guò)輸入端口依次輸入到對(duì)應(yīng)的乘法器中，使得濾波器系數(shù)可以根據(jù)需求靈活調(diào)整；再利用移位寄存模塊對(duì)濾波信號(hào)進(jìn)行多級(jí)處理，并將處理后的信號(hào)依次輸入到乘法器中，實(shí)現(xiàn)了濾波器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，每級(jí)處理后的濾波信號(hào)與對(duì)應(yīng)的濾波器系數(shù)同時(shí)進(jìn)行乘積運(yùn)算，提高了計(jì)算效率，對(duì)乘積結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到最終的濾波數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了fir濾波器的核心功能。這種方法通過(guò)動(dòng)態(tài)配置乘法器數(shù)量(即濾波器階數(shù))、對(duì)應(yīng)的寄存器存量和靈活輸入濾波器系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了fir濾波器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。它允許在不改變硬件結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)調(diào)整輸入?yún)?shù)來(lái)適應(yīng)不同的濾波需求。這種設(shè)計(jì)大大提高了濾波器的通用性和靈活性，使得同一個(gè)濾波器模塊可以應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，從而減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本。