抽取滤波处理资源优化方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明属于信号处理，具体涉及一种抽取滤波处理资源优化方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、在信号处理过程中，抽取滤波处理是常用的信号处理方法，其基本流程是对输入信号先进行滤波处理，再对滤波处理后的信号进行抽取处理，从而实现信号采样率的降低。抽取滤波处理广泛应用于通信系统、雷达信号处理、音频处理以及各类dsp（digitalsignal processor，数字信号处理器）实现中。

2、目前，抽取滤波处理的常用实现方式是通过调用fir ip（finite impulseresponse intellectual property，有限长单位冲激响应ip）核来完成。然而，在实际应用中，由于fir ip核在参数配置方面存在局限性，导致在硬件实现时仍需为每一组系数与输入信号的乘积配置独立的乘法器资源，由于乘法器是硬件实现中最昂贵的资源之一，直接导致了dsp资源消耗的有效增加，进而提高了硬件成本，限制了系统的集成规模和处理通道数。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的fir ip核在参数配置局限性导致dsp资源消耗有效增加的技术问题。为此，本发明的目的在于提出一种抽取滤波处理资源优化方法、系统、电子设备及存储介质。

2、第一方面，本发明提出的一种抽取滤波处理资源优化方法，包括以下步骤：获取待进行抽取滤波处理的输入信号、预设的滤波器系数以及预设的抽取倍数；根据所述滤波器系数的长度和所述抽取倍数，确定当前抽取周期内参与卷积运算的输入信号序列；对所述滤波器系数进行对称性检测，判断所述滤波器系数中是否存在至少两组绝对值相等的系数值；若存在，则根据所述系数值之间的符号关系，对所述输入信号序列中与所述系数值对应的输入信号进行相加或相减的预处理，以合并对应于同一绝对值的系数值的信号分量；利用合并后的所述信号分量与所述滤波器系数中互不重复的系数值进行乘法运算，得到当前抽取周期的滤波输出结果。

3、根据本发明实施例的抽取滤波处理资源优化方法，首先获取输入信号、滤波器系数及抽取倍数，并确定当前抽取周期内参与卷积运算的输入信号序列；然后对滤波器系数进行对称性检测，判断是否存在至少两组绝对值相等的系数值；若存在，则根据系数值之间的符号关系，对输入信号进行相加或相减的预处理，以合并对应于同一绝对值的系数值的信号分量；最后利用合并后的信号分量与互不重复的系数值进行乘法运算，得到滤波输出结果；以此通过系数对称性驱动的输入信号预处理合并机制，将原本独立的多次乘法运算转化为加法或减法预处理加单次乘法运算，在保证滤波输出完全等价的前提下，将乘法运算次数最多减少至原始的一半，从而大幅降低了dsp硬件资源消耗，有效解决了现有fir ip核在参数配置局限性所导致的乘法器资源浪费问题。

4、另外，根据本发明实施例的抽取滤波处理资源优化方法，还可以具有如下附加的技术特征：

5、进一步地，所述对所述滤波器系数进行对称性检测，包括：将所述滤波器系数的全部系数值划分为互不重复的第一系数集合和第二系数集合；比较所述第一系数集合中各系数值的绝对值与所述第二系数集合中各系数值的绝对值是否完全相同；若完全相同，则判定具有对称性，并建立两集合之间绝对值相等的系数值的映射关系。

6、进一步地，所述根据所述系数值之间的符号关系，对所述输入信号序列中与所述系数值对应的输入信号进行相加或相减的预处理，包括：根据所述映射关系，获取每一对绝对值相等且分别属于所述第一系数集合和所述第二系数集合的系数值所对应的两个输入信号；若该对系数值符号相同，则将所述两个输入信号相加；若该对系数值符号相反，则将所述两个输入信号相减；将相加或相减的结果作为合并信号，用于与所述第一系数集合或所述第二系数集合中的任一系数值进行乘法运算。

7、进一步地，所述利用合并后的所述信号分量与所述滤波器系数中互不重复的系数值进行乘法运算，包括：根据所述输入信号的相数和所述抽取倍数，确定乘法器的时分复用条件，其中，所述时分复用条件包括：所述抽取倍数大于所述相数，且所述抽取倍数与所述相数的商为大于1的整数；当满足所述时分复用条件时，将当前抽取周期内的全部乘法项划分为至少两组；在不同的时钟周期或处理子周期内分别执行各组乘法项的乘法运算，并将各组运算结果累加后输出，作为当前抽取周期的滤波输出结果；其中，各组乘法项的项数不超过实际配置的物理乘法器数量。

8、进一步地，在判断所述滤波器系数中是否存在至少两组绝对值相等的系数值之后，所述抽取滤波处理资源优化方法还包括：若不存在，则不进行所述预处理，直接对所述输入信号序列中的每个所述输入信号与对应的所述滤波器系数进行乘法运算，并根据所述输入信号的相数和所述抽取倍数，确定乘法器的时分复用条件，其中，所述时分复用条件包括：所述抽取倍数大于所述相数，且所述抽取倍数与所述相数的商为大于1的整数；当满足所述时分复用条件时，将当前抽取周期内的全部乘法项划分为至少两组；在不同的时钟周期或处理子周期内分别执行各组乘法项的乘法运算，并将各组运算结果累加后输出，作为当前抽取周期的滤波输出结果；其中，各组乘法项的项数不超过实际配置的物理乘法器数量。

9、进一步地，所述将当前抽取周期内的全部乘法项划分为至少两组，包括：当所述滤波器系数中存在至少两组绝对值相等的系数值时，所述全部乘法项为经所述预处理后获得的合并信号与互不重复的系数值的乘积项；当所述滤波器系数中不存在至少两组绝对值相等的系数值时，所述全部乘法项为所述输入信号序列中的每个所述输入信号与对应的所述滤波器系数的乘积项；划分后的每组乘法项在对应的时钟周期或处理子周期内由多个物理乘法器并行执行；各组乘法项执行完毕所需的时钟周期或处理子周期总数等于所述抽取倍数与所述相数的商。

10、进一步地，所述全部乘法项的项数确定方式，包括：所述全部乘法项的实际总项数，等于滤波器系数的长度减去加法或减法预处理次数；其中，每次加法或减法预处理替代一次乘法运算；当所述滤波器系数完全对称或完全相反对称时，所述预处理次数等于滤波器系数长度的一半，所述全部乘法项的实际总项数等于所述加法或减法预处理次数。

11、进一步地，在判断所述滤波器系数中是否存在至少两组绝对值相等的系数值之后，所述抽取滤波处理资源优化方法还包括：若不存在，则不进行所述预处理，直接对所述输入信号序列中的每个所述输入信号与对应的所述滤波器系数进行乘法运算，并根据所述输入信号的相数和所述抽取倍数确定是否对乘法器进行时分复用。

12、第二方面，基于同一发明构思，本发明还提出一种抽取滤波处理资源优化系统，包括：信号获取模块，用于获取待进行抽取滤波处理的输入信号、预设的滤波器系数以及预设的抽取倍数；序列确定模块，用于根据所述滤波器系数的长度和所述抽取倍数，确定当前抽取周期内参与卷积运算的输入信号序列；对称检测模块，用于对所述滤波器系数进行对称性检测，判断所述滤波器系数中是否存在至少两组绝对值相等的系数值；预处理模块，用于在确定存在时根据所述系数值之间的符号关系，对所述输入信号序列中与所述系数值对应的输入信号进行相加或相减的预处理，以合并对应于同一绝对值的系数值的信号分量；乘法运算模块，用于利用合并后的所述信号分量与所述滤波器系数中互不重复的系数值进行乘法运算，得到当前抽取周期的滤波输出结果。

13、第二方面提供的抽取滤波处理资源优化系统与第一方面提供的抽取滤波处理资源优化方法具有相应的技术特征，因此，也具有与第一方面相似的技术效果，此处不再详述。

14、第三方面，基于同一发明构思，本发明还提出一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现如本发明上述实施例所述的抽取滤波处理资源优化方法的步骤。

15、第三方面提供的电子设备与第一方面提供的抽取滤波处理资源优化方法具有相应的技术特征，因此，也具有与第一方面相似的技术效果，此处不再详述。

16、第四方面，基于同一发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明上述实施例所述的抽取滤波处理资源优化方法的步骤。

17、第四方面提供的计算机可读存储介质与第一方面提供的抽取滤波处理资源优化方法具有相应的技术特征，因此，也具有与第一方面相似的技术效果，此处不再详述。