Development of Digital Filter Design Method for Improving Designer's Efficiency

开发数字滤波器设计方法以提高设计人员的效率

• 批准号: 22K04110
• 负责人: 陶山 健仁
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04110/
• 关键词: ディジタルフィルタ; メタヒューリスティックス; 最適化; 信号処理; 離散時間信号

本研究では，ディジタルフィルタを半導体実装する際の回路規模削減を考慮した設計法について検討している。これは，半導体の低消費電力化，高速動作化を狙ったものである。ディジタルフィルタは乗算器，遅延器，加算器で構成されるが，その回路規模は乗算器で支配されている。乗算器の回路規模は，内包されるシフタ数で決定され，シフタ数は乗算器係数であるフィルタ係数に含まれる非零桁数で決定される。そのため，非零桁数を削減することが重要な課題である。非零桁数削減手法としては，CSD(Canonic Signed Digit)表現を用いた数値表現法が有効であるが，その利用可能な非零桁数を制限した場合，表現可能な数値分布が不均一となり，ディジタルフィルタの特性劣化の要因となる。そこで，研究代表者は特性劣化を抑えながら，フィルタ係数ごとに必要な非零桁を配分する問題を定式化し，その設計法について検討してきた。この問題は混合整数計画問題となるため，一般にNP困難となり，その解法としてメタ解法を用いた手法を提案してきた。メタ解法では，アルゴリズム内部に事前調整が必要なパラメータが多数含まれており，その値がフィルタの仕様によって異なるため，フィルタ設計者の作業を煩雑にする要因となり，結果的に半導体製造のスピードを妨げる要因となる。この問題に対し，今年度はグループ化ACO(Ant Colony Optimization)を用いた際の設計性能について検証し，有効なグループ分けとその要因について明らかにした。その結果，今後の設計作業では複雑なグループ化について検討することなく，作業遂行が可能であることを明らかにした。さらに，ディジタルフィルタ係数のスパース性に注目し，必要な非零桁数を従来法より削減可能であることを示した。

This study で は, デ ィ ジ タ ル フ ィ ル タ を semiconductor be loaded す る interstate の loop size cut を consider し た design method に つ い て beg し 検 て い る. Youdaoplaceholder6 れ, semiconductor <s:1> low-consumption electrification, high-speed action を sniper った <e:1> である である. デ ィ ジ タ ル フ ィ ル タ は 乗 calculate, 遅 delay, addition device で constitute さ れ る が, そ の loop size は 乗 calculate apparatus で dominate さ れ て い る. 乗 calculate は の circuit scale and insourcing さ れ る シ フ タ number で decided さ れ, シ フ タ number は 乗 calculate coefficient of apparatus で あ る フ ィ ル に タ coefficient containing ま れ る number of non-zero girder で decided さ れ る. Youdaoplaceholder0 ため, non-zero number を reduction する である とが important な topic である. Number of non-zero girder cutting technique と し て は, the CSD (Canonic Signed Digit) performance を with い た the numerical representation が have sharper で あ る が, そ の limitations may use な nonzero number of girder を し た occasions, performance may な が the numerical distribution heterogeneity と な り, デ ィ ジ タ ル フ ィ ル タ の characteristics degradation の by と な る. そ こ で, studying the characteristics of representative は degradation を え suppression な が ら, フ ィ ル タ coefficient ご と に necessary な nonzero girder を partition す る problem を demean し, そ の design method に つ い て beg し 検 て き た. こ の は mixed integer program problem と な る た め, general に np-hard と な り, そ の solution と し て メ を タ method with い た technique proposed を し て き た. メ タ solution で は, ア ル ゴ リ ズ ム internal adjustment が に advance necessary な パ ラ メ ー タ が contains most ま れ て お り, そ の numerical が フ ィ ル タ の shi others に よ っ て different な る た め, フ ィ ル タ designers の homework を vexed 雑 に す る by と な り, results of に semiconductor manufacturing の ス ピ ー ド を hinder げ る by と な る. こ の problem に し seaborne, our は グ ル ー プ the ACO (Ant Colony Optimization) を with い た interstate の design performance に つ い て 検 し, have sharper な グ ル ー プ points け と そ の by に つ い て Ming ら か に し た. そ の as a result, the future の design homework で は complex 雑 な グ ル ー プ change に つ い て beg す 検 る こ と な く, may work carries out が で あ る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に, デ ィ ジ タ ル フ ィ ル タ coefficient の ス パ ー ス に attention し, necessary な number of non-zero girder を 従 to method よ り cuts may で あ る こ と を shown し た.

项目成果

ACOによるCSD係数FIRフィルタ設計におけるパラメータの最適化

使用 ACO 的 CSD 系数 FIR 滤波器设计中的参数优化

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司;柴田優太朗，有馬卓司;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁
• 通讯作者: 森川まり花，陶山健仁

回路規模削減を考慮したCSD係数FIRフィルタの設計性能評価

考虑电路尺寸减小的CSD系数FIR滤波器的设计性能评估

• 发表时间: 2023
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司;柴田優太朗，有馬卓司;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁
• 通讯作者: 森川まり花，陶山健仁

CSD係数FIRフィルタ設計のためのグループ化ACOの分割数の検討

CSD系数FIR滤波器设计中考虑分组ACO的划分数

• 发表时间: 2023
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司;柴田優太朗，有馬卓司;森川まり花，陶山健仁
• 通讯作者: 森川まり花，陶山健仁

CSD係数FIRフィルタ設計における多様化ACOの有効性

多样化 ACO 在 CSD 系数 FIR 滤波器设计中的有效性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司;柴田優太朗，有馬卓司;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁
• 通讯作者: 森川まり花，陶山健仁

回路規模削減を考慮したACOによるCSD係数FIRフィルタ設計

使用ACO的CSD系数FIR滤波器设计考虑电路尺寸的减小

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanada Naoki;Lu Xiaodong;HYEONSEOK JANG，有馬卓司;柴田優太朗，有馬卓司;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁;森川まり花，陶山健仁
• 通讯作者: 森川まり花，陶山健仁