本发明专利技术提供了一种数字滤波方法和装置，其中，该方法包括：对需要进行FIR滤波的输入信号进行沿提取得到阶跃信号；从预先存储的单位阶跃响应表中读取单位阶跃响应；将阶跃信号的幅度和单位阶跃响应相乘得到阶跃响应；对所有的阶跃响应求和得到对输入信号进行FIR滤波的滤波结果。本发明专利技术解决了现有技术中FIR滤波器需要大量乘法器和加法器的问题，达到了降低硬件资源使用、提高系统运行效率的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字信号处理
，具体而言，涉及ー种数字滤波方法和装置。
技术介绍
在目前的数字信号处理系统中，数字滤波器被广泛地应用于干扰的滤除、有用信号的提取、信号的整形等各方面。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。FIR滤波器的单位冲激响应只能持续一段时间，它由于可以很方便地实现线性相位特性和容易实现而在工程上得到广泛应用。FIR数字滤波器通过乘累加运算来实现，输入信号X (η)经过FIR滤波器过程是一个输入信号与単位脉冲响应进行线性卷积的过程，即—为滤 波器的输出，h(i)为滤波器的单脉冲响应，L-I为滤波器的阶数。从表达式可以看出，毎次输出y (η)需要进行L次乘法和L-I次加法操作实现。传统的乘累加器结构需要使用L个乘法器和L-I个加法器，而且随着滤波器的阶数越大，需要的乘法器和加法器越多，占用的硬件资源也就越大。对于ー些特殊的应用场合，例如超高频无源射频识别阅读器的前向波形成形滤波，其输入波形为矩形波或者阶梯波，为了达到较好的滤波效果需要使用高阶的FIR滤波器，如果采用传统的乘累加结构，会占用大量的硬件资源，増加设备的成本。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供ー种数字滤波方法和装置，以至少解决当输入波形为矩形波或者阶梯波吋，能够解决现有技术中FIR滤波器需要大量乘法器和加法器的问题，达到了降低硬件资源使用、提高系统运行效率的效果。根据本专利技术的ー个方面，提供了ー种数字滤波方法，包括对需要进行FIR滤波的输入信号进行沿提取得到阶跃信号；从预先存储的单位阶跃响应表中输出单位阶跃响应；将阶跃信号的幅度和単位阶跃响应相乘得到阶跃响应；对所有的阶跃响应求和得到对输入信号进行FIR滤波的滤波結果。对需要进行FIR滤波的输入信号进行沿提取得到阶跃信号的步骤包括在输入信号发生沿跳变时提取出阶跃信号。在对需要进行FIR滤波的输入信号进行沿提取得到阶跃信号之前，数字滤波方法还包括计算FIR滤波器的単位阶跃响应，将单位阶跃响应数据存储在单位阶跃响应表中。从预先存储的单位阶跃响应表中输出单位阶跃响应并将所述阶跃信号的幅度和所述单位阶跃响应相乘得到阶跃响应的步骤包括当阶跃响应模块检测到有阶跃信号吋，对缓存器进行刷新，将阶跃响应模块当前的输出结果反馈到缓存器，并保存在缓存器中作为基准信号；从所述单位阶跃响应表中获取所述单位阶跃响应，并将所述阶跃信号的幅度和単位阶跃响应输入到乘法器进行相乘操作；将乘法器的输出结果和基准信号分别输入到加法器进行求和操作，并将求和的结果作为阶跃响应模块的输出結果。如果输入信号变化的最小间隔时间大于FIR滤波器的阶跃响应时间长度，则设置ー个阶跃响应模块；如果输入信号变化的最小间隔时间小于FIR滤波器的阶跃响应时间长度，则设置多个阶跃响应模块，阶跃信号依次分配给多个阶跃响应模块，其中，每个阶跃响应模块输出各自的输出结果，然后再对所有阶跃响应模块的输出结果进行求和。对所有的阶跃响应求和得到对输入信号进行FIR滤波的滤波结果的步骤还包括若采用ニ进制补码运算或者输出结果的范围满足输入信号与响应数据乘积的最大值和最小值，则对出现溢出的输出结果不做处理。根据本专利技术的另一方面，提供了ー种数字滤波装置，包括沿提取单元，用于对需要进行FIR滤波的输入信号进行沿提取得到阶跃信号；查表单元，用于从预先存储的単位阶跃响应表中输出单位阶跃响应；处理单元，用于将阶跃信号的幅度和単位阶跃响应相乘得到阶跃响应，并对所有的阶跃响应求和得到对输入信号进行FIR滤波的滤波結果。 数字滤波装置还包括计算单元，用于计算FIR滤波器的单位阶跃响应；存储单元，用于将FIR滤波器的单位阶跃响应数据存储在所述单位阶跃响应表中。处理单元包括缓存器，用于当检测到有阶跃信号时将处理单元当前的输出结果反馈到缓存器，并保存在缓存器中作为基准信号；乘法器，用于阶跃信号的幅度和単位阶跃响应进行相乘操作；第一加法器，用于对乘法器输出的输出结果和缓存器输出的基准信号进行求和操作，并将求和的结果作为处理模块的输出結果。如果输入信号变化的最小间隔时间小于FIR滤波器的阶跃响应时间长度，则设置多个处理模块，阶跃信号依次分配给多个处理模块，其中，装置还包括第二加法器，用于对每个处理模块输出的输出结果进行求和。本专利技术中，通过提取阶跃信号，查表输出阶跃响应，并对阶跃响应进行叠加的方法，实现了高效的FIR滤波计算，这种方式对应的硬件结构简单、占用硬件资源非常少，能够解决现有技术中FIR滤波器需要大量乘法器和加法器的问题，达到了降低资源使用、提高系统运行效率的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进ー步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图I是根据本专利技术实施例的数字FIR滤波器的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的阶跃响应模块的示意图；图3是根据本专利技术实施例的数字滤波方法的一种优选的流程图；图4是根据本专利技术实施例的649阶FIR低通滤波器的单脉冲响应曲线；图5是根据本专利技术实施例的FIR滤波器的单位阶跃响应曲线的示意图；图6是根据本专利技术实施例的ー个输入台阶信号波形的示意图；图7是根据本专利技术实施例的经过沿提取模块后的各路阶跃信号的示意图；图8是根据本专利技术实施例的经过阶跃响应模块的10路阶跃响应；图9是根据本专利技术实施例的3路阶跃响应模块的输出波形；图10是根据本专利技术实施例的输出波形；图11是根据本专利技术实施例的仿真波形；图12是根据本专利技术实施例的数字滤波装置的结构图。具体实施例方式实施例I単位阶跃信号u (η)通过FIR滤波器系统产生的冲激响应是单位阶跃响应s (η)，其表达式为咖)=Σ冲+)< _〗)，其中h(i)为FIR滤波器的单脉冲响应。当输入信号x(n)i=0 是矩形波或者阶梯波时，其时域波形变化缓慢，大部分时间保持恒定电平，我们可以根据输入信号的跳变沿(例如在 tk共k个时刻产生跳变，k > I)将输入信号分解为多个阶N-I跃信号之和バ㈨=Σ//(/>( -O。其中Ak是tk时刻发生阶跃信号的幅度。由于FIR滤波器i=0是线性时不变系统，根据叠加定理L-IL-IL-Iy(n)=刃冲)x( - O = Σ 冲)Σ べ咖 _ z._ な)=Σ ふ Σ 冲 -i-tk) = ^Aks(n-tk)i=0 i=0 k k i=0 k从上述公式可以看出，各个阶跃信号分量単独作用于滤波器的阶跃响应之和即为该输入信号x(n)在滤波器下的冲激响应。为达到上述目的，本实施例提供了ー种数字FIR滤波器，如图I所示，该数字FIR滤波器包括沿提取模块101、分配器102、阶跃响应池103、第O路阶跃响应模块104、第I路阶跃响应模块105、第2路阶跃响应模块106、第N-I路阶跃响应模块107以及加法器108。图2是根据本专利技术实施例的阶跃响应模块的示意图，其包括检测单元201、指针计数器202、FIR滤波器的单位阶跃响应表203、乘法器204、缓存器205以及加法器206。图I和图2中的各个部件可以通过查阶跃响应表的方法实现FIR数字滤波器，当输入信号为矩形波或阶梯波吋，能够解决现有技术中FIR滤波器需要本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字滤波方法，其特征在于，包括：对需要进行FIR滤波的输入信号进行沿提取得到阶跃信号；从预先存储的单位阶跃响应表中读取单位阶跃响应；将所述阶跃信号的幅度和所述单位阶跃响应相乘得到阶跃响应；对所有的阶跃响应求和得到对所述输入信号进行FIR滤波的滤波结果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周恒箴，曾祥希，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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