本发明专利技术提供了滤波装置、滤波方法、程序和环绕处理器。一种滤波装置用于在将长度为Ｎ（Ｎ为整数）的离散时间信号输入到具有长度为Ｍ（Ｍ为整数，Ｎ≥Ｍ－１）的滤波器系数的ＦＩＲ滤波器的情况下获取输出，其包括：用于分割离散时间信号的分割单元；用于在离散时间信号之后填充零的第一零填充单元；用于对零填充数据执行ＦＦＴ的第一快速傅立叶变换单元；用于在滤波器系数之后填充零的第二零填充单元；用于对零填充数据执行ＦＦＴ的第二快速傅立叶变换单元；用于将频域数据与频域数据相乘的乘法单元；用于对乘法结果执行ＩＦＦＴ的反向快速傅立叶变换单元；以及用于将离散时间信号相加的加法器单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滤波装置、滤波方法、程序和环绕处理器(surroundprocessor)。具体讲，本专利技术涉及如下滤波装置等在该滤波装置中，通过使用快速傅立叶变换、通过频域中 的乘法来执行离散时间信号和滤波器系数的卷积计算。
技术介绍
将考虑在如下情况获取输出的方法长度为N(N为整数)的离散时间信号被输入 到具有长度为M(M为整数)的滤波器系数的FIR(有限冲激响应)滤波器。FIR滤波器是这 样的滤波器，其冲激响应的持续时间是有限的。长度为N的离散时间信号被设置为χ (η =0,1,2, ... , Ν-1)，长度为M的滤波器系数被设置为h (m = 0，1，2，. . .，M-1)，并且输 出被设置为7(11 = 0，1，2，...，N-1)。这里，x和h是实数，并且满足N≥ M-I。在离散时间信号χ 被输入到具有滤波器系数h的FIR滤波器的情况下的输 出y可以通过时域中的卷积计算、由如下表达式(1)获得。在下文中，时域中的卷积计 算被称为“方法A”。<formula>formula see original document page 5</formula> (I)除了“方法Α”之外，还提出了如下方法作为“方法Α”的等同物获得x和h 的DFT (离散傅立叶变换)，将它们相乘，并且执行IDFT (反向离散傅立叶变换)。χ 和h在N个点上的DFT分别被设置为X和H，其中k = η = 0，1， 2，. . .，N-I0获得χ和h在N个点上的DFT并且执行乘法的结果被设置为Y' 。 在此情况下，Y' 由表达式(2)表示。<;formula>formula see original document page 5</formula>…(2)其中，当Y' 在N个点上的IDFT被设置为y' 时，基于循环卷积理论， 1’ 由表达式(3)表示。<formula>formula see original document page 5</formula>…(3)其中，通过将x向右循环移位m位获得x。就是说，虽然x和h通 过使用DFT在频域相乘，但是反向DFT是通过将χ 在时域向右循环移位m位获得的信号 与h的卷积计算，因此y和y' 不具有等同性。鉴于此，提出一种方法来实现时域中的卷积计算结果y和结果y' 之 间的等同性，其中结果y' 是通过在χ之后填充(M-I)个零、在频域中执行乘 法、并且执行IDFT而获得的(例如，参见Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer的文章 "DISCRETE-TIME SIGNAL PROCESSING”，PRENTI CLE HALL，548-560 页)。就是说，通过执行 这样的零填充处理，时域中的卷积计算可以被频域中的乘法所取代。这里，为了减小计算成本，使用FFT (快速傅立叶变换)来代替DFT。在此情况下， 在FFT处理之前，数据长度被设置为2的倍数。就是说，在使用FFT来通过频域中的乘法实现时域中的卷积计算的等同计算的情况下，在考虑到循环卷积理论的限制和执行FFT的限 制的同时，计算是以如下方式执行的在x之后填充至少(M-I)个零，并且设置长度(变 换长度)为2的倍数。执行这种处理并使用FFT来通过频域中的乘法实现卷积的方法被称为“方法B”。 在N和M较大时，“方法B”在计算量方面比“方法A”更先进。图13示出滤波装置200的配置示例，其中，在变换长度被设置为L (L是2的倍数) 的情况下，通过“方法B”执行χ 和h的卷积计算。滤波装置200包括零填充单元201、 快速傅立叶变换单元202、零填充单元203、快速傅立叶变换单元204、乘法单元205和反向 快速傅立叶变换单元206。零填充单元201通过在长度为N的离散时间信号x (0彡η彡N_l)之后填充 (L-N)个零来获得零填充数据χ' (0 ^ η ^ L_l)。快速傅立叶变换单元202对零填充 单元201所获得的零填充数据χ' 执行FFT(快速傅立叶变换)以获得频域数据X (0 彡 k 彡 L-1)。零填充单元203通过在长度为M的滤波器系数h (0彡m彡M_l)之后填充 (L-M)个零来获得零填充数据h' (0 ^ η ^ L-1)。快速傅立叶变换单元204对零填充 单元203所获得的零填充数据h' 执行FFT(快速傅立叶变换)以获得频域数据H (0 彡 k 彡 L-1)。乘法单元205将快速傅立叶变换单元202获得的频域数据X与快速傅立叶变 换单元204获得的频域数据H相乘，以获得乘法结果Y (0彡k彡L-1)。然后，反向快 速傅立叶变换单元206对乘法单元205所获得的乘法结果Y执行IFFT(反向快速傅立 叶变换)以获得输出离散时间信号y (0彡η彡L-1)。将描述图13的滤波装置200的操作。长度为N的滤波目标离散时间信号χ被 提供给零填充单元201。在零填充单元201中，(L-N)个零被填充在长度为N的离散时间信 号χ 之后，并且获得长度(变换长度)为L的零填充数据χ ‘ 。零填充数据χ ‘ 被提供到快速傅立叶变换单元202。在快速傅立叶变换单元202中，对零填充数据χ' 执行FFT (快速傅立叶变换)，以获得频域数据X (0 < k彡L-1)。而且，长度为M的滤波器系数h被提供到零填充单元203。在零填充单元203 中，(L-M)个零被填充在长度为M的滤波器系数h之后，并且获得长度(变换长度)为 L的零填充数据h' 。零填充数据h' 被提供到快速傅立叶变换单元204。在快速 傅立叶变换单元204中，对零填充数据h' 执行FFT (快速傅立叶变换)，以获得频域数 据 H。由快速傅立叶变换单元202获得的频域数据X与由快速傅立叶变换单元204获得的频域数据H被提供到乘法单元205。在乘法单元205中，频域数据X与频域数 据H相乘，并且获得乘法结果Y。乘法结果Y被提供到反向快速傅立叶变换单元 206。在反向快速傅立叶变换单元206中，对乘法结果Y执行IFFT(反向快速傅立叶变 换)，并且获得输出离散时间信号y 。
技术实现思路
如上所述，根据“方法B”，为了执行与时域中的卷积计算等同的计算，以在长度为N的离散时间信号x之后填充至少(M-I)个零的方式来执行计算，此外，为了执行FFT， 长度(变换长度)被设置为具有2的倍数。这里，等于或大于N的最小的2的倍数被设置为P。图14A示出(N+M-1)的值稍小 于P的情况。而且，图14B示出(N+M-1)的值稍大于P的情况。以这种方式，在(N+M-1)的 值稍大于P的情况下，与(N+M-1)的值稍小于P的情况相比，变换长度相差P，并且计算量和 存储器使用量也增大了大约两倍。希望能够减小在利用快速傅立叶变换、通过频域中的乘法来执行离散时间信号与 滤波器系数的卷积计算的情况下的计算量和存储器使用量。本专利技术实施例的概念涉及一种滤波装置，该滤波装置被配置用于在将长 度为N (N 为整数)的离散时间信号输入到具有长度为M(M为整数，N>M-1)的滤波器系数的FIR滤 波器的情况下获取输出，所述滤波装置包括分割单元，该分割单元被配置用于将所述长度为N的离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种滤波装置，该滤波装置被配置用于在将长度为Ｎ的离散时间信号输入到具有长度为Ｍ的滤波器系数的ＦＩＲ滤波器的情况下获取输出，其中Ｎ和Ｍ为整数且Ｎ≥Ｍ－１，所述滤波装置包括：分割单元，该分割单元被配置用于将所述长度为Ｎ的离散时间信号分割成多个信号并获得多个离散时间信号；第一零填充单元，该第一零填充单元被配置用于在通过所述分割单元获得的各个离散时间信号之后填充适当数目的零，并且获得多个长度为２的倍数的零填充数据；第一快速傅立叶变换单元，该第一快速傅立叶变换单元被配置用于对通过所述第一零填充单元获得的各个零填充数据执行快速傅立叶变换，并且获得多个频域数据；第二零填充单元，该第二零填充单元被配置用于在所述长度为Ｍ的滤波器系数之后填充零，并且获得多个零填充数据，这些零填充数据的长度与通过所述第一零填充单元获得的各个零填充数据的长度相对应；第二快速傅立叶变换单元，该第二快速傅立叶变换单元被配置用于对通过所述第二零填充单元获得的各个零填充数据执行快速傅立叶变换，并且获得多个频域数据；乘法单元，该乘法单元被配置用于将通过所述第一快速傅立叶变换单元获得的各个频域数据与通过所述第二快速傅立叶变换单元获得的各个频域数据相乘，并且获得多个乘法结果；反向快速傅立叶变换单元，该反向快速傅立叶变换单元被配置用于对通过所述乘法单元获得的各个乘法结果执行反向快速傅立叶变换，并且获得多个离散时间信号；以及加法器单元，该加法器单元被配置用于将通过所述反向快速傅立叶变换单元获得的各个离散时间信号相加，并且获得输出离散时间信号。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本优树，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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