296 电子学报 2002年 乘数(t6位】被兼戴16位】 Boo出墙码籍 h Bh块 I R B 14 都分积生成器 回 A C C.A. CA.B部分积 加法库 全加滑 -0) 压缩加法一→「 列块 C.A.C 全加器 进位选郴加法器&C 门藏终加法器 乘积(32位) 图1直接型FIR滤波器结构 图2 BOOTH乘法器结构 图342压缩加法器 最终加法器移置到滤波器的最后，并且将所有乘法器中的部 乘法器间的加法树层数为og(2M,所以乘加器的加法树的 分积阵列从新排列，得到了一种新型的乘加单元 层数为og(N/2)+log20.结构图如图5所示. 3.2乘加单元 图5中虚线部分为乘法器内部的Wallace加法树，虚线外 上述乘加单元的结构图如图4所示.其中的虚线部分为 为乘法器间的Wallace加法树.图5中的加法器单元与BOOTH 一个没有2N位最终加法器的乘法器结构，它的输出是两组 乘法器内的42压缩加法器结构相同 部分积已经运算过的部分积).虚线外的部分是将各个乘法 器生成的部分积相加的加法器阵列.整个乘加单元的延时可 4新型滤波器结构及LSI实现 以等效为一个位数大一点的乘法器的延时.我们知道BOOTH 采用上述的乘加单元来代替图1中的N个乘法器和M 乘法器的延时的增加是与og(N/2)成正比的，此值比TIM+ 个加法器，构成一个新型的高速FR滤波器，其结构图如图6 MT小很多，并且几乎不随阶数M的变化，也即这种乘加单 所示 元的延时几乎不随阶数的增加而增加 在设计数字 城。 视频编码器中 (0) 2 (10 我们运用该FR 1 滤波器结构设计 Wallace4:2压缩加法制 分生 牙生 了一个系数为2 CAA 的升采样的色度 滤波器.滤波器 的阶数为14阶， 图6新型的高速FIR滤波器结构图 4.A 滤波器系数如下表： CA.C 表114阶色度滤波器系数 h0,h13) 0.007812500 h1),h12 0.033203125 h2),h11 -0.029296875 图4乘加单元 .0.134765625 3.3 Wallace加法树 h3),h10) h(4),h9 -0.027343750 乘加单元的加法树包括两部分：乘法器内部加法树和乘 h5),h8) 0.437500000 法器间的加法树.乘法器内部的加法树的层数为o9.(N/2), h6),h7 0.921875000 升采样色度滤波器冲击响应如图7所示 hnnnnnnnnnninnnuninnAnnnnnnnnnn 图7滤波器冲击响应波形 的的 为了说明该结构的优势，我们同时也用如图1所示的传 图5乘加单元中的Wallace加法树 统结构设计了这样一个滤波器，然后将它们进行性能比较，如 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co..Ltd.All rights reserved.图 1 直接型 FIR 滤波器结构 图 2 BOOTH 乘法器结构 图 3 4 :2 压缩加法器 最终加法器移置到滤波器的最后 ,并且将所有乘法器中的部 分积阵列从新排列 ,得到了一种新型的乘加单元. 312 乘加单元 上述乘加单元的结构图如图 4 所示. 其中的虚线部分为 一个没有 2N 位最终加法器的乘法器结构 ,它的输出是两组 部分积(已经运算过的部分积) . 虚线外的部分是将各个乘法 器生成的部分积相加的加法器阵列. 整个乘加单元的延时可 以等效为一个位数大一点的乘法器的延时. 我们知道 BOOTH 乘法器的延时的增加是与 log2 ( N/ 2) 成正比的 ,此值比 TM + MTA 小很多 ,并且几乎不随阶数 M 的变化 ,也即这种乘加单 元的延时几乎不随阶数的增加而增加. 图 4 乘加单元 图 5 乘加单元中的 Wallace 加法树 313 Wallace 加法树 乘加单元的加法树包括两部分 :乘法器内部加法树和乘 法器间的加法树. 乘法器内部的加法树的层数为 log2 ( N/ 2) , 乘法器间的加法树层数为 log2 (2M) ,所以乘加器的加法树的 层数为 log2 ( N/ 2) + log2 (2 M) . 结构图如图 5 所示. 图 5 中虚线部分为乘法器内部的 Wallace 加法树 ,虚线外 为乘法器间的 Wallace 加法树. 图 5 中的加法器单元与 BOOTH 乘法器内的 4 :2 压缩加法器结构相同. 4 新型滤波器结构及 VLSI实现 采用上述的乘加单元来代替图 1 中的 N 个乘法器和 M 个加法器 ,构成一个新型的高速 FIR 滤波器 ,其结构图如图 6 所示. 图 6 新型的高速 FIR 滤波器结构图 在设计数字 视频编码器中 , 我们运用该 FIR 滤波器结构设计 了一个系数为 2 的升采样的色度 滤波器. 滤波器 的阶数为 14 阶 , 滤波器系数如下表 : 表 1 14 阶色度滤波器系数 h (0) , h (13) 0. 007812500 h (1) , h (12) 0. 033203125 h (2) , h (11) - 0. 029296875 h (3) , h (10) - 0. 134765625 h (4) , h (9) - 0. 027343750 h (5) , h (8) 0. 437500000 h (6) , h (7) 0. 921875000 升采样色度滤波器冲击响应如图 7 所示. 图 7 滤波器冲击响应波形 为了说明该结构的优势 ,我们同时也用如图 1 所示的传 统结构设计了这样一个滤波器 ,然后将它们进行性能比较 ,如 692 电 子 学 报 2002 年 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved