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申请/专利权人：重庆邮电大学

摘要：本发明请求保护一种基于FPGA的高速Delay‑FxLMS滤波器设计方法。主要包括三个部分：1DF‑DFxLMS滤波器设计2TF‑RDFxLMS滤波器设计3HS‑TF‑RDFxLMS滤波器设计。本发明的创新点在于采用延时分解算法来解决时延量增加和输出滞后导致滤波器收敛性下降问题，然后对自适应滤波模块和次级路径模块进行转置操作进一步减小关键路径来提高系统的时钟速度，通过优化电路子模块来减小整个电路寄存器数量；最后在关键路径不变前提下，采用硬件共享思想实现TF‑RDFxLMS滤波器的面积速度权衡。实验结果表明，该文提出的算法收敛速度是DFxLMS算法的3.5倍,关键路径缩短了其HS‑TF‑RDFxLMS滤波器时钟速度相比于TF‑RDFxLMS滤波器降低了4％，但LUT和FF的资源分别节约了10％和28％。

主权项：1.一种基于FPGA的高速Delay-FxLMS滤波器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：首先进行DF-DFxLMS直接型延迟滤波-X最小均方算法滤波器设计，DF-DFxLMS滤波器用于音频主动降噪；然后进行TF-RDFxLMS转置型重定时滤波-X最小均方算法滤波器设计，TF-RDFxLMS滤波器用于高吞吐量实现音频主动降噪；最后进行HS-TF-RDFxLMS硬件共享转置形式重定时滤波-X最小均方算法滤波器设计，HS-TF-RDFxLMS滤波器用于低功耗和硬件复杂度实现音频主动降噪；所述DF-DFxLMS滤波器具体包括：第一自适应滤波模块，用于实现N个权值系数与N个输入信号乘法运算，DF-DFxLMS滤波器迭代运算公式是yn＝XnWTn；yn、Xn、Wn分别表示为自适应滤波器输出、输入参考信号、滤波器系数向量；第一误差计算模块，用于实现输出信号与噪声信号减法运算，DF-DFxLMS滤波器误差计算迭代运算公式是en-m＝dn-m-ysn-m；en-m、dn-m、ysn-m分别表示延迟误差信号、延迟噪声信号、延迟输出信号；n、m分别表示变量、延迟量；第一权值更新模块，由N个进位加法器组成，用来更新N个权值系数，DF-DFxLMS滤波器权值更新迭代运算公式是Wn+1＝Wn-2μen-mx'n-mμ、x'n-m分别步长因子、延迟次级路径信号；第一次级路径模块，采用LMS算法FIR滤波器进行模型的自适应辨识，来修正LMS算法的误差梯度估计值，DF-DFxLMS滤波器次级路径迭代运算公式是X'n＝sn*Xn；其中sn表示次级信号，*表示卷积运算，X'n表示滤波后的输入信号；所述TF-RDFxLMS滤波器由三个加法器、三个乘法器、六个寄存器、三个开关和一个门组成，采用脉动阵列设计结构，整个电路的结构对称，在PM结构中，滤波器权值是局部更新，通过添加更多PM结构来增加TF-RDFxLMS滤波器的阶数，但不会改变滤波器关键路径的大小；所述HS-TF-RDFxLMS滤波器具体包括：第二自适应滤波模块，用于完成滤波计算，该模块采用FIR结构；第二误差计算模块，由一个转置型FIR滤波器加上一个减法器构成，其中乘法部分负责计算N个权系数和N个相应的输入样本值的乘法运算；第二权值更新模块，由N个进位加法器组成，用来更新N个权值系数，其中收敛因子是2的负整数次幂，用相应的乘法运算移位来实现；第二次级路径模块，作用是修正LMS算法的误差梯度估计值，采用基于LMS算法的FIR滤波器进行模型的自适应辨识。

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百度查询： 重庆邮电大学 一种基于FPGA的高速Delay-FxLMS滤波器设计方法