设计应用

自适应定阶的快速Burg算法设计与FPGA实现

作者：郭鸣晗1，陈立平2，张 浩2，赵 坤2，柏 伟1
发布日期：2021-11-03
来源：2021年电子技术应用第11期

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    现代功率谱估计的AR模型法使用有限长的数据序列来估计假设模型的参数，再将参数带入功率谱密度模型中，可获得较好的功率谱估计结果[1-3]。

    Burg算法是一种常见的AR模型求功率谱的方法，其主导思想是利用前后向预测误差功率之和最小的方法来计算反射系数k，然后带入Levinson递推，求解AR模型参数[4-6]。此方法在处理短数据时具有较高的频率分辨率[7-8]，但求解反射系数计算量较大。为了改进这一问题，Vos提出一种快速Burg算法[9]，通过一系列矩阵变换降低了反射系数求解时的计算量，但是不能确定AR模型的阶数，并且串行算法的执行耗时较长。针对上述问题，本文将快速Burg算法与FPE准则[10]结合，对短序列的功率谱估计实现自适应定阶的功能，达到较高频率分辨率，并使用Verilog硬件描述语言设计电路，达到硬件加速功能[11]。电路结构在二级流水线的基础上[12]，结合自适应定阶方案，提出一种新的流水线结构，并设置状态机灵活控制。本文对计算单元进行并行化处理加速计算。考虑速度与面积的折中，针对算法特点设计内存读写方案，减少数据存储长度，从而减小了存储单元的面积。




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作者信息：

郭鸣晗1，陈立平2，张  浩2，赵  坤2，柏  伟1

(1.中国科学院大学，北京100049；2.中国科学院微电子研究所，北京100029)




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