一种可配置系数的数字滤波器和实现方法技术

本发明专利技术公开的一种可配置系数的数字滤波器和实现方法，在存储器中存储的是滤波器系数按一定算法进行拟合后的拟合因子，在保证滤波准确度的情况下，大量节约用于存储滤波器系数的存储空间。本发明专利技术可配置系数的数字滤波器包括拟合因子存储器、系数计算模块和数字滤波器，数字滤波器通过系数计算模块连接拟合因子存储器；拟合因子存储器用于存储通过拟合算法将滤波器系数进行拟合后的拟合因子；系数计算模块用于根据输入的控制信息读取拟合因子存储器中相应的拟合因子计算得出所需的滤波器系数；数字滤波器使用系数计算模块计算出的滤波器系数对输入的数字信号进行滤波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信号处理领域，特别是涉及。
技术介绍
数字滤波器作用于离散时间系统，能利用系统特性对输入信号的波形或频谱进行处理，把输入信号变成一定的输出信号，达到改变信号的频谱的目的。数字滤波器的精确度高，可靠性强，并且使用灵活、方便，是数字信号处理技术中的重要手段。 图I给出了一般数字滤波器的通用结构。某一离散时间的输入信号input (k)经过具有一定系统函数H(Z)的数字滤波器后输出期望频谱的信号output (k)。为得到期望频谱的输出信号output (k)，系统函数H(Z)需要根据输入信号和期望输出进行调整。系统函数H(Z)的调整反映在实际设计中，包括对滤波器类型(FIR或IIR滤波器)、滤波器阶数Order(极点和零点的个数)、滤波器的幅频响应的通带特性、滤波器中心频率f。和滤波器带宽Bw等参数的设计和调整。用电路实现数字滤波器时，由于滤波器类型(FIR或IIR滤波器)、滤波器阶数、滤波器设计方法等参数的改变会影响电路的结构和硬件的连接方式，而滤波器的幅频响应的通带特性、滤波器中心频率f。和滤波器带宽Bw是可通过改变滤波器的系数配置的。随着信号处理系统的广泛应用和信号的日益复杂，一个系统的设计往往需要大量的信号滤波工作，对于每一个需要用不同系统函数来处理的信号配置一块电路的方法显然不利于提高系统的集成化程度和器件的利用率。所以，集成电路中的滤波器的设计一般是在硬件结构固定的情况下，通过配置滤波器系数来改变系统函数H(Z)，来实现可配置系数的滤波器。图2给出了传统的可配置系数的滤波器的结构。其包括一个与数字滤波器连接的滤波器系数存储器，在存储器中存储滤波器系数，数字滤波器根据滤波需要从滤波器系数存储器中调用相应的滤波器系数来改变系统函数，以满足同一系统中不同信号的滤波需求。这种滤波器实现方案的缺点是滤波器系数要根据滤波需求选择，因此必须在存储器中存储大量的滤波器系数。例如，当所需滤除的信号中心频率f。在AU'/厂 范围内变化时，为保证滤波准确度需要在R范围内每隔StepHz存储一组滤波器系数，那么滤波器每一个系数就需要存储至少I+个值。假设一个系统中的信号的中心频率变化范围在R，而为保证滤波准确度，所选的step为100Hz，直接存储滤波器系数就意味着每个滤波器系数需要存储100001个值。如果设计的滤波器是多阶的滤波器时，需要存储的系数值更将是一个巨大的数字。
技术实现思路
本专利技术公开了，在存储器中不直接存储滤波器系数，而是存储滤波器系数按一定算法进行拟合后的拟合因子，在保证滤波准确度的情况下，大量节约用于存储滤波器系数的存储空间。本专利技术的技术方案是一种可配置系数的数字滤波器，其特征在于，包括拟合因子存储器、系数计算模块和数字滤波器，所述数字滤波器通过所述系数计算模块连接所述拟合因子存储器；所述拟合因子存储器用于存储通过拟合算法将滤波器系数进行拟合后的拟合因子；所述系数计算模块用于根据输入的控制信息读取拟合因子存储器中相应的拟合因子计算得出所需的滤波器系数；所述数字滤波器使用系数计算模块计算出的滤波器系数对输入的数字信号进行滤波。所述拟合因子存储器中存储的拟合因子是采用分段的一元线性回归拟合算法拟合后的所有Num个滤波器系数在每一拟合段变化范围内的拟合斜率…Mfam]和拟合截距。所述系数计算模块的结构包括Num个乘法器和Num个加法器，所述拟合因子存储器分别连接每个乘法器的拟合斜率数据输入端和每个加法器的拟合截距数据输入端，每个乘法器的输出端连接一个加法器的另一输入端，每个加法器的输出端均连接数字滤波器；所述控制信息输入至每个乘法器的另一输入端，控制信息分别与输入给每个乘法器的相应的拟合斜率相乘后再通过与之连接的加法器与对应的拟合截距相加，所得结果分别输出给数字滤波器。一种可配置系数的数字滤波器的实现方法，其特征在于，在拟合因子存储器中存储通过拟合算法将滤波器系数进行拟合后的拟合因子；通过系数计算模块根据输入的控制信息读取拟合因子存储器中的拟合因子计算出所需的滤波器系数；经系数计算模块计算出 的滤波器系数直接作用于数字滤波器，对输入的数字信号进行滤波。所述对滤波器系数进行拟合的方法包括对滤波器系数进行分段拟合，所述分段拟合的步骤包括1)将滤波器参数变化的范围分为M段，其中，M为自然数；2)对每段范围内的每一个滤波器系数进行拟合，并对拟合结果进行修正，得出每个滤波器系数在拟合的每一段对应的一组拟合因子；3)在拟合因子存储器中存储对应于M个拟合分段的M组拟合因子，通过每组拟合因子能计算出每一段范围内的所有滤波器系数。所述分段拟合得出的拟合因子是当只有一个滤波器参数变化时采用以该参数为自变量的一元线性回归拟合算法拟合出的拟合斜率和拟合截距，根据拟合后得出的拟合斜率和拟合截距，所述可配置滤波器实现的步骤包括I)控制信息生成①将滤波器参数变化的范围分为M段，判断出该参数f处于哪一段范围内，若参数f在所有分段中的第m段，得出第m段所对应的拟合因子存储器的读地址；②计算出该参数f超出第m段起始点多少个step (取整),记为t(f) ,(,) = (/-/:j/ .1 <m < M/ 卿.(I)2)将第m段所对应的拟合因子存储器的读地址输入至拟合因子存储器，得到相应地址的存储数据,该地址的存储数据中包含了滤波器所有Num个系数在该段变化范围内拟合的斜率，…和拟合的截距;3)将控制信息t (f)以及拟合因子存储器中存储的Num个拟合斜率和Num个拟合截距输入至系数计算模块，其中拟合斜率分别与t(f)相乘，并与对应的拟合截距相加即得到参数为f时所有Num个滤波器系数的估计 Coefnum (J) 二 ss: X/(/) + bb:，num 二 1，2，· ·-Num (2)4)将得到的所有Num个滤波器系数作为滤波器的参数对输入信号进行滤波，即可得到滤波后的信号。所述采用分段的一元线性回归拟合算法得到拟合斜率和拟合截距的方法，包括以下步骤 I)在滤波器参数变化范围内，将参数变化以步长P增加，采集滤波器系数拟合样本；2)将采集到的滤波器系数的样本空间均匀分为M段；3)计算各段样本空间中的任一元素相对于该段起始元素的斜率，所述斜率是指参数变化每改变一单位P时，所述滤波器系数数值变化的多少；并以各段起始元素为截距，对各段进行第一次拟合；4))计算各段第一次拟合的拟合误差以及各段第一次拟合误差的平均斜率；5)修正拟合斜率，进行第二次拟合；6)计算各段第二次拟合的误差以及各段第二次拟合误差的均值；7)修正拟合截距，进行第三次拟合；8)计算各段第三次拟合误差，并判断误差范围能否满足拟合精度要求，若误差范围不能满足拟合精度要求，则增加分段数，减小每段参数变化所跨越的范围，重复步骤2)至7)，直至拟合精度达到精度要求；如果误差范围满足拟合精度要求，将以P为变化单位的拟合变为以期望单位step为变化单位的拟合，输出变化后拟合斜率和拟合截距。本专利技术的技术效果本专利技术公开的，其特点是滤波器系数并不是直接在存储器中存储和调用的，而是将滤波器系数按一定算法进行拟合后在存储器中存储拟合后的拟合因子，滤波器系数是通过调用存储的拟合因子结合控制信息在系数计算模块中计算得出的。其中系数计算模块的结构和控制信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可配置系数的数字滤波器，其特征在于，包括拟合因子存储器、系数计算模块和数字滤波器，所述数字滤波器通过所述系数计算模块连接所述拟合因子存储器；所述拟合因子存储器用于存储通过拟合算法将滤波器系数进行拟合后的拟合因子；所述系数计算模块用于根据输入的控制信息读取拟合因子存储器中相应的拟合因子计算得出所需的滤波器系数；所述数字滤波器使用系数计算模块计算出的滤波器系数对输入的数字信号进行滤波。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京东方联星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：