本发明专利技术涉及一种数模转换中用于内插滤波的半带滤波方法，属于信号处理技术领域。这种半带滤波方法采用系数混合基分解方式，同时结合多相滤波的思想，通过延迟寄存、首尾相加、采样保持、加权求和、调制累加以及抽取和增益缩放等步骤将待处理信号进行半带滤波。本发明专利技术的优点是：本发明专利技术的半带滤波采用系数混合基分解的方法，同时结合多相滤波，不产生很长的移位操作，大大提高了数据转换精度，而且又不增加时序控制的复杂程度；使用本发明专利技术方法设计的半带滤波器，便于流程化与模块化设计，同时使硬件、版图布局更加规整，为滤波器系统的自动化设计与综合提供了研究与实践基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于信号处理
技术介绍
已有的Delta-Sigma数模转换器以其高精度和与数字系统的良好集成度等特点广泛应用于高品质音频信号处理芯片、多媒体信号处理芯片中。内插滤波器作为Delta-Sigma数模转换器芯片的一个重要组成部分，其性能对整个数模转换器的工作性能有着重要影响。内插滤波器作为一种数字滤波器，其抽头系数的逼近精度决定了滤波器的数据转换精度和硬件复杂程度。在各种无乘法器实现方法中，已有技术大多将系数用2的幂次之和来逼近，即采用系数的基2分解方法，参见Q.Zhao等的“A sinple design of FIR filters with powers-of-twocoefficients”，IEEE Trans.Circuit Syst.，vol.35，pp 566-570，May 1988，以及B.R.Horng等的“The designof two-channel lattice structure perfect-reconstruction filter banks using powers of twocoefficients”，IEEE Trans.Circuits Syst.I，vol.40，pp.497-499，July 1993。这种单基分解方法具有设计简便，时序控制逻辑简单等优点，但也存在许多实现上的问题。上述基2分解方法的不足之处主要有以下几个方面。第一，基2分解的系数逼近精度较低。为了保证数据的高精度转换，必须使用很长的移位寄存器来存放小量数据，这将大大增加硬件开销并占用更多的芯片面积。通常的数模转换器芯片绝大部分面积被数字内插滤波器占据。第二，不同的系数按基2分解展开的数据格式很不相同，使得这种设计方法缺少通用性，得到的硬件电路结构很不规则，难以进行流程化设计。为了避免上述问题，近年来，人们开始采用多基分解的思路来提高数据转换精度和硬件的规则程度，已有技术参见S.Ghanekar等的“Signal-digit based multiplier-freerealizations for multirate converters”，IEEE Trans.Signal Process.，vol.43，pp.628-639，Mar.1995，以及J.L.Li等的“Multiplier-free realizations for FIRmultirate converts based on mixed-radix number representation”，IEEE Trans.SignalProcess.，vol 45，pp.880-890，April 1997。这种方法可以有效地节省硬件资源，但它往往采用牺牲速度换取精度的做法，时序控制电路比较复杂，数据处理效能较低。同时，这种方法可能将原本简单的数据处理方式复杂化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，在保证数据转换精度的条件下尽可能地减小时序控制复杂度，进而减少硬件开销以节省芯片面积，提高数模转换器中内插滤波器的精度并降低生产成本。本专利技术提出的数模转换中用于内插滤波的半带滤波方法，包括如下步骤(1)半带滤波连续接收输入的待滤波数据信号x(n)，进行延迟寄存，得到一个待滤波数据信号x(n)的寄存延迟链，延迟链的长度为Nf/2+3，其中Nf为半带滤波阶数，Nf/2是奇数；(2)将上述寄存延迟链中的第一个信号与最后一个信号相加，得到信号u0(n)，第二个信号与倒数第二个信号相加，得到信号u1(n)，依次类推，直至剩下中间两个信号，中间两个信号两侧的信号相加后记为uM-2(n)，其中M＝(Nf+6)/4，取中间两个信号中靠后的那个信号值的1/2输出，作为半带滤波中二选一多路选择的第一输入信号；(3)将上述信号u0(n)，u1(n)...uM-2(n)依次进行采样保持、加权求和以及调制累加，得到信号y’(m)；(4)将上述信号y’(m)进行抽取和增益缩放后输出，作为半带滤波中二选一多路选择的第二输入信号；(5)将上述二选一多路选择的两个输入信号进行周期性交替输出，即为半带滤波得到的输出信号，交替输出的速率是输入信号速率的2倍。上述半带滤波方法，对其中所述的信号u0(n)，u1(n)...uM-2(n)进行采样保持的方法为将信号u0(n)，u1(n)...uM-2(n)分别复制K次，得到v0(m)，v1(m)...vM-2(m)，信号v0(m)，v1(m)...vM-2(m)的速率为信号u0(n)，u1(n)...uM-2(n)的K倍。其中K是混合基分解的一个维度，它的值根据半带滤波的混合基分解精度P选取，P=-log2(Cr1-Nr2-(K-1))+1,]]>其中r1，r2是半带滤波混合基分解的两个基底，C是半带滤波混合基分解的归一化因子，N是半带滤波混合基分解的另一个维度。这里的半带滤波混合基分解是对半带滤波系数h(n)进行的分解，即h(n)=Cr1-1Σk=0K-1Σi=0N-1cni(k)r1-ir2-(K-1-k),n=0,1,...,Nf,]]>其中cni(k)是由半带滤波混合基分解得到的系数。上述半带滤波方法，对其中所述的信号vi(m)(i从0到M-2)进行加权求和的方法为当vi(m)(i从0到M-2)的信号值每更新一次后，在vi(m)的每个信号周期内将完成如下操作(3-1)使上述信号vi(m)进入N条分支路径，将第j(j从0到N)条分支路径上信号vi(m)乘以j个数值为r1-1的增益因子，再乘以周期性时变增益因子dij(k)，得到N个加权结果，所有信号vi(m)的加权结果共有N×(M-1)个；其中周期性时变增益因子dij(k)由半带滤波系数混合基分解变换得到，即dni(μK+η)=cμ+2ni(η),η=0,1,···,K-1andμ=0,1,]]>其中cni(k)由混合基分解公式h(n)=Cr1-1Σk=0K-1Σi=0N-1cni(k)r1-ir2-(K-1-k),n=0,1,···,Nf]]>求出，这里N，K是半带滤波混合基分解的维度，r1，r2为半带滤波混合基分解的两个基底，h(n)是半带滤波系数，C是半带滤波混合基分解的归一化因子；(3-2)将上述N×(M-1)个加权结果相加，得到信号w(m)；(3-3)将上述信号w(m)进行调制和累加，其中调制因子为r2-K+1+<m>K；其中<m>K表示m对K求模余； (3-4)下一个信号周期到来后，重复步骤(3-1)、(3-2)、(3-3)，且k增加1，直到k＝K-1，此后k清0，累加结果也清零。本专利技术提出的数模转换中用于内插滤波的半带滤波方法，其优点是1、本专利技术的半带滤波采用系数混合基分解的方法，同时结合多相滤波，不产本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数模转换中用于内插滤波的半带滤波方法，其特征在于该方法包括如下步骤：（１）半带滤波连续接收输入的待滤波数据信号ｘ（ｎ），进行延迟寄存，得到一个待滤波数据信号ｘ（ｎ）的寄存延迟链，延迟链的长度为Ｎ↓［ｆ］／２＋３，其中Ｎ↓［ｆ］为 半带滤波阶数，Ｎ↓［ｆ］／２是奇数；（２）将上述寄存延迟链中的第一个信号与最后一个信号相加，得到信号ｕ↓［０］（ｎ），第二个信号与倒数第二个信号相加，得到信号ｕ↓［１］（ｎ），依次类推，直至剩下中间两个信号，中间两个信号两侧的信号相 加后记为ｕ↓［Ｍ－２］（ｎ），其中Ｍ＝（Ｎ↓［ｆ］＋６）／４，取中间两个信号中靠后的那个信号值的１／２输出，作为半带滤波中二选一多路选择的第一输入信号；（３）将上述信号ｕ↓［０］（ｎ），ｕ↓［１］（ｎ）…ｕ↓［Ｍ－２］（ｎ）依次进行 采样保持、加权求和以及调制累加，得到信号ｙ’（ｍ）；（４）将上述信号ｙ’（ｍ）进行抽取和增益缩放后输出，作为半带滤波中二选一多路选择的第二输入信号；（５）将上述二选一多路选择的两个输入信号进行周期性交替输出，即为半带滤波得到 的输出信号，交替输出的速率是输入信号速率的２倍。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈润，刘力源，李冬梅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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