基于三维协同优化的低功耗FIR滤波器设计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61801292
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0118.电路与系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Finite impulse response (FIR) filter is a fundamental building block in many digital signal processing (DSP) systems. They are widely used in a lot of DSP applications. With the development of portable electronic devices, low-power FIR filter design is becoming increasingly important. Most of the existing low-power FIR filter design techniques focus on optimizing filter coefficients and common subexpression sharing. While ignored by most of the existing literatures, the optimization of filter structure is crucial for power minimization. In this project, a 3D optimization approach will be explored to minimize the power consumption of FIR filters. In this 3D optimization approach, the filter coefficients, the direct-transpose hybrid form filter structure as well as the common subexpression sharing will be jointly optimized in a single algorithm. The power consumption of hybrid form FIR filters will be analyzed and a power model will be proposed. Based on that, a filter design algorithm with embedded common subexpression sharing and hybrid structure optimization will be developed. In the proposed algorithm, the hybridization of direct and transposed structures as well as the common subexpression sharing will be dynamically updated during the search of filter coefficients. Through this project, the low-power FIR filter design theory will be enriched. This project will also boost the development of research areas such Internet-of-Things, wearable devices as well as mobile communication.
作为最重要的组成单元之一,数字FIR滤波器被广泛应用于各类数字信号处理系统中。随着电子设备朝着小型化、便携化的方向发展,低功耗FIR滤波器设计的重要性正日益显现。传统的低功耗FIR滤波器设计主要基于转置型结构进行滤波器系数和共同子式共享优化,却往往忽略了滤波器结构对功耗的影响。本项目拟从FIR滤波器整体设计出发,以功耗为目标,对滤波器的系数、直接-转置结构混合以及共同子式共享进行三维协同优化。本项目将首先对直接-转置混合型FIR滤波器进行功耗分析并建模。在此基础上,设计嵌入直接-转置混合优化和共同子式共享优化的滤波器系数设计算法,在搜索滤波器系数的同时动态地优化滤波器结构中直接与转置的混合以及共同子式的共享,从而优化整个滤波器电路的功耗。通过本项目研究,将能够进一步完善低功耗FIR滤波器设计理论和方法,同时对诸如物联网、可穿戴设备、移动通信等重要领域产生重要的促进作用

结项摘要

作为最重要的组成单元之一,数字FIR滤波器被广泛应用于各类数字信号处理系统中。随着电子设备朝着小型化、便携化的方向发展,低功耗FIR滤波器设计的重要性正日益显现。本项目针对低复杂度滤波器,从滤波器系数稀疏设计、级联滤波器结构和系数稀疏设计、滤波器系数可重构等角度,对低复杂度滤波器和滤波器组进行了相应的研究。基于上述研究,提出了多种不同的滤波器系数和结构优化设计方法,从而优化整体滤波器电路的设计。同时,本项目针对一些典型的基准滤波器进行了流片测试。实验结果表明,本项目所提出的算法和结构,可以有效地降低滤波器的复杂度,从而减少整体电路的功耗。通过本项目研究,将能够进一步完善低功耗FIR滤波器设计理论和方法,同时对诸如物联网、可穿戴设备、移动通信等重要领域产生重要的促进作用。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(2)
Modularized Design of Completely Reconfigurable Nonuniform Filter Bank for Hearing Aid Systems
助听器系统完全可重构非均匀滤波器组的模块化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE/ACM Transactions on Audio Speech and Language Processing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tong Ma;Ying Wei;Xin Lou
  • 通讯作者:
    Xin Lou
Ring and Radius Sampling Based Phasor Field Diffraction Algorithm for Non-Line-of-Sight Reconstruction
基于环和半径采样的非视距重建相量场衍射算法
  • DOI:
    10.1109/tpami.2021.3117962
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence
  • 影响因子:
    23.6
  • 作者:
    Deyang Jiang;Xiaochun Liu;Jianwen Luo;Zhengpeng Liao;Andreas Velten;Xin Lou
  • 通讯作者:
    Xin Lou
A Low-Complexity End-to-End Stereo Matching Pipeline From Raw Bayer Pattern Images to Disparity Maps
从原始拜耳模式图像到视差图的低复杂度端到端立体匹配管道
  • DOI:
    10.1109/access.2021.3068497
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Shengyu Gao;Hongyu Wang;Xin Lou
  • 通讯作者:
    Xin Lou
Cascaded Form Sparse FIR Filter Design
级联形式稀疏 FIR 滤波器设计
  • DOI:
    10.1109/tcsi.2020.2964568
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wangqian Chen;Mo Huang;Wenbin Ye;Xin Lou
  • 通讯作者:
    Xin Lou
FPGA Accelerator for Real-Time Non-Line-of-Sight Imaging
用于实时非视距成像的 FPGA 加速器
  • DOI:
    10.1109/tcsi.2021.3122309
  • 发表时间:
    2021-11-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS I-REGULAR PAPERS
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liao, Zhengpeng;Jiang, Deyang;Lou, Xin
  • 通讯作者:
    Lou, Xin

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其他文献

大量元素的缺乏对蓝莓营养生长和气体交换参数的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏炳康;娄鑫;王贺新;李根柱
  • 通讯作者:
    李根柱
冬季积雪与冻融对土壤团聚体稳定性的影响
  • DOI:
    10.13332/j.1000-1522.20150435
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    娄鑫;谷岩;张军辉;韩士杰
  • 通讯作者:
    韩士杰
木本植物非结构性碳水化合物变化及其影响因子研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王贺新;娄鑫;杨庆朋;徐明
  • 通讯作者:
    徐明

其他文献

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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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