并行结构是否适用于实现 FIR 滤波器?

信息处理 有限脉冲响应
2022-02-12 17:41:48

这听起来可能很奇怪,但 FIR 滤波器可以通过像 IIR 那样以并行形式实现吗?我知道 FIR 可以级联实现,但我似乎找不到任何使用并行实现 FIR 的资源。

是否可以?如果没有,为什么不呢?

2个回答

对“并行 FIR”滤波器的典型引用(例如此链接:https ://download.atlantis-press.com/article/23421.pdf )是多相实现,可将任何一个滤波器的资源(处理速率)要求降低能够以实现与单个 FIR 滤波器相同的处理结果所需的速率的一小部分运行每个滤波器。从这个意义上说,我们正在并行化滤波器以共享资源,而不是用低阶的加法形式表示 IIR 滤波器(使用部分分数展开)。

请注意,当您级联两个滤波器时,您会对系数进行卷积,即多项式乘法(因此是滤波器多项式的乘积)。当您以并行形式交替实现滤波器时,您正在执行将系数提高到 z 的相同幂的加法。因此,例如以下两个 FIR 滤波器的并行形式:

H1(z)=a+bz1+cz2
H2(z)=d+ez1+fz2

实际的并行实现将导致在中将两者简单地相加为:z

H1(z)+H2(z)=(a+d)+(b+e)z1+(c+f)z2

并行 FIR 形式

与存在相同加法过程的 IIR 形式不同,它的用途是在简化更复杂的框图时识别如何轻松组合这些结构,而不是将给定的 FIR 滤波器简化为每个具有较低阶的并行结构。虽然与此类似,但确实存在显着优势的是具有并行形式的多相结构的实现(但包括并行滤波器之间的换向功能)。大多数对实际“并行 FIR”实现的引用,其中并行化以减少延迟和优化资源是多相滤波器实现。我在这篇文章中进一步描述了多相滤波器的并行化和实现细节:如何实现多相滤波器?

FIR 和 IIR 滤波器的其他常用滤波器结构称为“直接形式 1”、“直接形式 II”、转置、级联、频率采样、点阵和点阵阶梯以及已经提到的多相结构。

直接表格 1

直接形式 2

如果“平行形式”是指与“级联部分”相比的“平行部分”,那么答案是“不是真的”。

FIR 可以被认为是所有极点在的 IIR 。从技术上讲,您可以通过多个根进行部分分数展开的动作,但您最终将再次得到完全相同的 FIR 滤波器,并且所有低阶部分都将为零。z=0