專利名稱：數(shù)字信號(hào)處理裝置和數(shù)字信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置和方法，尤其涉及一種利用Δ∑調(diào)制裝置處理數(shù)字信號(hào)以便產(chǎn)生一位輸出信號(hào)的裝置和方法。
本申請(qǐng)要求2002年8月9日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.2002-233575的優(yōu)先權(quán)，其全文被包括在此作為參考。
背景技術(shù)：
和常規(guī)的數(shù)字音頻信號(hào)例如采樣頻率為44.1kHz，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16位相比，Δ∑調(diào)制的高速一位音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)格式是一種極高采樣頻率和短的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)格式，例如采樣頻率是44.1kHz的64倍，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一位，并且其特征在于寬的可傳輸頻帶。雖然Δ∑調(diào)制的信號(hào)是一位信號(hào)，但可以確保在比64倍的過采樣頻率低的音頻帶內(nèi)具有高的動(dòng)態(tài)范圍。利用這個(gè)有利性能，Δ∑調(diào)制的信號(hào)可應(yīng)用于數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)傳輸，使得保持高的聲音質(zhì)量。
Δ∑調(diào)制電路不是一種特別新的技術(shù)，通常被用于AD變換器等電路中，因?yàn)槠淇杀缓线m地構(gòu)成IC的形式，并且可以相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)高精度的AD轉(zhuǎn)換。
Δ∑調(diào)制的信號(hào)可以通過使其通過一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬低通濾波器被恢復(fù)成模擬音頻信號(hào)。
在Δ∑調(diào)制的信號(hào)中，具有可被表示的音頻帶的最大幅值電平。因而，不能表示其幅值電平超過最大幅值電平的大電平信號(hào)。此外，當(dāng)通過兩種一位信號(hào)相加而產(chǎn)生的溢出信號(hào)被傳送給高階的Δ∑調(diào)制器使得獲得一位信號(hào)時(shí)，信號(hào)處理電路成為不穩(wěn)定的。
例如，當(dāng)混和一位信號(hào)時(shí)，所得的輸出信號(hào)的幅值電平可能超過原始信號(hào)的幅值電平，或者超過可以由一位信號(hào)表示的幅值電平。當(dāng)使用具有高階的Δ∑調(diào)制器的數(shù)字信號(hào)處理裝置轉(zhuǎn)換這種大電平信號(hào)成為一位信號(hào)時(shí)，需要利用一個(gè)限制器對(duì)音頻帶的幅值電平進(jìn)行限制處理，使得防止信號(hào)處理電路的不穩(wěn)定性。
圖10表示常規(guī)的數(shù)字信號(hào)處理裝置100的方塊圖的例子。當(dāng)使用加法器101使通過噪聲整形產(chǎn)生的兩種高速一位信號(hào)A和B相加時(shí)，所得的相加的輸出幅值電平不希望地超過可以表示的音頻帶的最大幅值電平。因此，數(shù)字信號(hào)處理裝置100對(duì)作為相加的輸出的音頻帶信號(hào)進(jìn)行限制處理。
首先，F(xiàn)IR濾波器102檢測(cè)音頻帶。其次，過電平檢測(cè)器103檢測(cè)超過參考電平的過電平。然后，過電平檢測(cè)器103設(shè)置這樣檢測(cè)的過電平為負(fù)值，并且加法器105把這樣產(chǎn)生的負(fù)的過電平加到被延遲線104延遲的由加法器101輸出的相加的輸出上。因而，音頻帶的過電平由加法器105被從音頻帶信號(hào)中減去，從而抑制過電平。然后，其過電平被抑制的音頻帶信號(hào)被送到Δ∑調(diào)制器106，以便得到一位的輸出信號(hào)。
FIR濾波器102是一種具有急劇的衰減性能的濾波器，其必須除去在進(jìn)行噪聲整形之后產(chǎn)生的集中在高范圍內(nèi)的量化噪聲分量。具有急劇衰減特性的FIR濾波器102的尺寸不希望被加大，這是因?yàn)槭褂贸朔ㄆ鞯?。此外，從大尺寸的FIR濾波器102帶來的延遲時(shí)間看來，延遲線104必須被設(shè)置使得具有長(zhǎng)的延遲時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于通過提供一種用于處理數(shù)字信號(hào)的新的裝置和方法來克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置和方法，其在進(jìn)行Δ∑調(diào)制時(shí)能夠在小尺寸的硬件配置下進(jìn)行限制處理。
上述目的可以通過提供一種用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置來實(shí)現(xiàn)，所述裝置具有多個(gè)串聯(lián)連接的m組積分器，其對(duì)在預(yù)定的信號(hào)處理下處理過的一位輸入信號(hào)進(jìn)行m階Δ∑調(diào)制，包括量化裝置，用于量化從串聯(lián)連接的m組積分器的最后一個(gè)積分器發(fā)出的輸出，使得產(chǎn)生一位信號(hào)；控制裝置，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平，所述一位信號(hào)在反饋處理下被發(fā)送給所述多個(gè)積分器；以及幅值改變裝置，用于根據(jù)從所述控制裝置發(fā)出的控制信號(hào)改變從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平。
所述控制裝置根據(jù)來自串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器的輸出產(chǎn)生控制信號(hào)?？刂蒲b置具有濾波器裝置，用于提取從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出當(dāng)中的音頻帶的信號(hào)分量。
所述控制裝置比較串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號(hào)。所述控制裝置還具有電平改變裝置，用于使從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)之間的比較結(jié)果乘以預(yù)定的倍數(shù)?？刂蒲b置還可以具有限制器性能改變裝置，用于對(duì)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)之間的比較結(jié)果給予非線性性能。
所述根據(jù)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出產(chǎn)生控制信號(hào)的控制裝置具有包絡(luò)峰值檢測(cè)裝置，用于通過長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出檢測(cè)包絡(luò)的峰值，以及過電平比檢測(cè)裝置，用于當(dāng)所述峰值超過參考電平時(shí)計(jì)算由所述包絡(luò)峰值檢測(cè)裝置檢測(cè)的峰值和參考電平的比，并根據(jù)這樣計(jì)算的比產(chǎn)生控制信號(hào)。
按照本發(fā)明的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置中的幅值改變裝置使從所述控制裝置發(fā)出的控制信號(hào)和從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)相加，從而改變從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的幅值。
所述幅值改變裝置可以用從所述控制裝置發(fā)出的控制信號(hào)乘從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)，從而改變從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的幅值。
此外，上述目的可以通過提供一種用于處理數(shù)字信號(hào)的方法來實(shí)現(xiàn)，所述方法使用串聯(lián)連接的多個(gè)m組積分器，其對(duì)在預(yù)定的信號(hào)處理下處理過的一位輸入信號(hào)進(jìn)行m階Δ∑調(diào)制，包括量化步驟，用于量化從串聯(lián)連接的m組積分器的最后一個(gè)積分器發(fā)出的輸出，使得產(chǎn)生一位信號(hào)；控制步驟，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制通過量化最后一個(gè)積分器的輸出而產(chǎn)生的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平，所述一位信號(hào)在反饋處理下被發(fā)送給所述多個(gè)積分器；以及幅值改變步驟，用于根據(jù)所述控制信號(hào)改變通過量化最后一個(gè)積分器的輸出而產(chǎn)生的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平。
本發(fā)明的這些目的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從下面給出的本發(fā)明的詳細(xì)說明將會(huì)更加清楚地看出。


圖1是按照本發(fā)明的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置的第一實(shí)施例的方塊圖；圖2表示移動(dòng)平均濾波器的電路圖；圖3表示過電平檢測(cè)器的電路圖；圖4A-4F表示用于說明按照本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理裝置的第一實(shí)施例的操作的定時(shí)圖；圖5是按照本發(fā)明的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置的第二實(shí)施例的方塊圖；圖6表示限制器性能改變器的改變特性；圖7表示從按照本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理裝置的第二實(shí)施例發(fā)出的輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的波形。
圖8A-8G表示用于說明按照本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理裝置的第二實(shí)施例的操作的定時(shí)圖；
圖9是按照本發(fā)明的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置的第二實(shí)施例的方塊圖；以及圖10是常規(guī)的數(shù)字信號(hào)處理裝置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖進(jìn)一步說明涉及用于實(shí)施本發(fā)明的最好方式的本發(fā)明的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置和方法。
參見圖1到圖4說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1表示第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置1的方塊圖，其使用加法器2相加通過Δ∑調(diào)制處理產(chǎn)生的一位信號(hào)A和一位信號(hào)B，并向一個(gè)6階的Δ∑調(diào)制器3輸出所得的相加輸出，從而輸出一位信號(hào)。
來自加法器2的加得的輸出由于溢出有時(shí)會(huì)超過可以由Δ∑調(diào)制的一位信號(hào)表示的音頻帶的最大幅值電平。因而，超過音頻帶的最大幅值電平的大電平信號(hào)不能由一位信號(hào)表示。
當(dāng)Δ∑調(diào)制所加得的輸出時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理裝置1把超過音頻帶的最大幅值電平的大電平信號(hào)設(shè)置為可以由一位信號(hào)表示的電平。在這種處理中，數(shù)字信號(hào)處理裝置1對(duì)加得的輸出的音頻帶的幅值電平進(jìn)行限制處理，使得其信號(hào)處理電路不會(huì)成為不穩(wěn)定的，并輸出一位信號(hào)。
因此，數(shù)字信號(hào)處理裝置1包括量化器33，用于量化積分器30的輸出，積分器30是6階Δ∑調(diào)制器3的6個(gè)積分器當(dāng)中的最后一個(gè)積分器，使得產(chǎn)生一位的輸出信號(hào)，以及控制單元4，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)控制要發(fā)送給一位輸出信號(hào)當(dāng)中的各個(gè)積分器的反饋環(huán)信號(hào)，從而改變由量化器33產(chǎn)生的一位輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的電平。
6階Δ∑調(diào)制器3包括第一積分器10，第二積分器14，第三積分器18，第四積分器22，第五積分器26和第六積分器30。此外，6階Δ∑調(diào)制器3包括第一系數(shù)乘法器13，用于由第一系數(shù)乘第一積分器10的積分輸出，以便衰減所述積分輸出，第二系數(shù)乘法器17，用于由第二系數(shù)乘第二積分器14的積分輸出，以便衰減所述積分輸出，第三系數(shù)乘法器21，用于由第三系數(shù)乘第三積分器18的積分輸出，以便衰減所述積分輸出，第四系數(shù)乘法器25，用于由第四系數(shù)乘第四積分器22的積分輸出，以便衰減所述積分輸出，以及第五系數(shù)乘法器29，用于由第五系數(shù)乘第五積分器26的積分輸出，以便衰減所述積分輸出。此外，6階Δ∑調(diào)制器3包括量化器33，用于量化作為最后的積分器的第六積分器30的積分輸出，以及加法器34，用于相加由控制單元4產(chǎn)生的控制信號(hào)和來自量化器33的被輸入給各個(gè)積分器的反饋環(huán)信號(hào)。
第一積分器10由加法器11和移位算術(shù)元件12構(gòu)成。第二積分器14由加法器15和移位算術(shù)元件16構(gòu)成。第三積分器18由加法器19和移位算術(shù)元件20構(gòu)成。第四積分器22由加法器23和移位算術(shù)元件24構(gòu)成。第五積分器26由加法器27和移位算術(shù)元件28構(gòu)成。第六積分器30由加法器31和移位算術(shù)元件32構(gòu)成。
當(dāng)來自加法器2的加得的輸出被輸送到Δ∑調(diào)制器3時(shí)，第一積分器10通過加法器11傳遞加得的輸出到移位算術(shù)元件12。移位算術(shù)元件12移位從加法器11發(fā)出的加得的輸出，并返回這樣移位加得的輸出到加法器11。加法器11具有反饋環(huán)信號(hào)，控制信號(hào)通過加法器34加到反饋環(huán)信號(hào)上，通過負(fù)反饋輸送。第一積分器10的積分輸出被傳遞給第一系數(shù)乘法器13。第一系數(shù)乘法器13用第一系數(shù)1/32乘第一積分器10的積分輸出，以便衰減該積分輸出，并傳遞這樣衰減的積分輸出到第二積分器14。
第二積分器通過加法器15傳遞來自第一系數(shù)乘法器13的乘得的輸出到移位算術(shù)元件16。移位算術(shù)元件16移位從加法器15輸出的加得的輸出，并返回這樣移位的加得的輸出到加法器15。加法器15具有反饋環(huán)信號(hào)，借助于加法器34把在負(fù)反饋下傳遞的控制信號(hào)加到反饋環(huán)信號(hào)上。第二積分器14的積分輸出被傳遞給第二系數(shù)乘法器17。第二系數(shù)乘法器17用第二系數(shù)1/16乘第二積分器14的積分輸出，以便衰減該積分輸出，并傳遞這樣衰減的積分輸出到第三積分器18。
第三積分器18通過加法器19傳遞來自第二系數(shù)乘法器17的乘得的輸出到移位算術(shù)元件20。移位算術(shù)元件20移位從加法器19輸出的加得的輸出，并返回這樣移位的加得的輸出到加法器19。加法器19具有反饋環(huán)信號(hào)，借助于加法器34把在負(fù)反饋下傳遞的控制信號(hào)加到反饋環(huán)信號(hào)上。第三積分器18的積分輸出被傳遞給第三系數(shù)乘法器21。第三系數(shù)乘法器21用第三系數(shù)1/8乘第三積分器18的積分輸出，以便衰減該積分輸出，并傳遞這樣衰減的積分輸出到第四積分器22。
第四積分器22通過加法器23傳遞來自第三系數(shù)乘法器21的乘得的輸出到移位算術(shù)元件24。移位算術(shù)元件24移位從加法器23輸出的加得的輸出，并返回這樣移位的加得的輸出到加法器23。加法器23具有反饋環(huán)信號(hào)，借助于加法器34把在負(fù)反饋下傳遞的控制信號(hào)加到反饋環(huán)信號(hào)上。第四積分器22的積分輸出被傳遞給第四系數(shù)乘法器25。第四系數(shù)乘法器25用第四系數(shù)1/4乘第四積分器22的積分輸出，以便衰減該積分輸出，并傳遞這樣衰減的積分輸出到第五積分器26。
第五積分器26通過加法器27傳遞來自第四系數(shù)乘法器25的乘得的輸出到移位算術(shù)元件28。移位算術(shù)元件28移位從加法器27輸出的加得的輸出，并返回這樣移位的加得的輸出到加法器27。加法器27具有反饋環(huán)信號(hào)，借助于加法器34把在負(fù)反饋下傳遞的控制信號(hào)加到反饋環(huán)信號(hào)上。第五積分器26的積分輸出被傳遞給第五系數(shù)乘法器29。第五系數(shù)乘法器29用第五系數(shù)1/2乘第五積分器26的積分輸出，以便衰減該積分輸出，并傳遞這樣衰減的積分輸出到第六積分器30。
第六積分器30通過加法器31傳遞來自第五系數(shù)乘法器29的乘得的輸出到移位算術(shù)元件32。移位算術(shù)元件32移位從加法器31輸出的加得的輸出，并返回這樣移位的加得的輸出到加法器31。加法器31具有反饋環(huán)信號(hào)，借助于加法器34把在負(fù)反饋下傳遞的控制信號(hào)加到反饋環(huán)信號(hào)上。第六積分器30的積分輸出被傳遞給量化器33。
量化器33量化來自第六積分器30的積分輸出，使得輸出一位信號(hào)。一位信號(hào)通過加法器34在負(fù)反饋下作為反饋環(huán)信號(hào)傳遞給各個(gè)積分器。量化器33向6階Δ∑調(diào)制器3的外部輸出所述一位輸出信號(hào)。
控制單元4產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，用于控制從量化器33發(fā)出的反饋環(huán)信號(hào)，使得改變一位輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的電平。因此，控制單元14接收來自作為6階Δ∑調(diào)制器3的輸入側(cè)積分器的第二積分器14的積分輸出。
控制單元4包括移動(dòng)平均濾波器5，用于檢測(cè)由第二積分器14傳遞的積分輸出的音頻帶的信號(hào)分量，過電平檢測(cè)器6，用于檢測(cè)由移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)的音頻帶信號(hào)的過電平，以及電平改變器7，用于改變由過電平檢測(cè)器6檢測(cè)的過電平的信號(hào)電平。
移動(dòng)平均濾波器5具有串聯(lián)連接的移位算術(shù)元件511-5116，借助于利用加法器52相加來自各個(gè)移位算術(shù)元件511-5116的移位輸出，檢測(cè)第二積分器14輸出的積分輸出當(dāng)中的音頻帶的信號(hào)分量。
由于Δ∑調(diào)制器的性能，第二積分器14的輸出具有被衰減的高范圍分量，因而主要具有音頻帶的信號(hào)分量，同時(shí)具有由噪聲整形引起的某個(gè)高范圍的量化的噪聲分量。為了衰減噪聲分量，使用16個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)音頻帶的信號(hào)分量。在控制單元4中使用的濾波器可以是其抽頭數(shù)量被設(shè)置為近似于圖2所示的數(shù)量的移動(dòng)平均濾波器，并且不需要提供乘法器。即，一種可以利用小尺寸的硬件實(shí)現(xiàn)的濾波器。
在數(shù)字信號(hào)處理裝置1中，需要使由控制單元4的濾波器引起的延遲時(shí)間和由第二積分器14到Δ∑調(diào)制器3的量化器33引起的延遲時(shí)間相等。在這種結(jié)構(gòu)中，因?yàn)檠舆t時(shí)間在后一種情況下是16個(gè)采樣的延遲時(shí)間，可以借助于利用16個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器5使在控制單元4中的延遲時(shí)間和由第二積分器14到量化器33帶來的延遲時(shí)間相等。
過電平檢測(cè)器6比較由移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)的音頻帶的信號(hào)分量和預(yù)定的參考電平Lref，以便檢測(cè)過電平。如圖3所示，由移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)的音頻帶的信號(hào)分量利用比較器61和參考電平Lref比較，并由減法器62獲得其間的差值。轉(zhuǎn)換開關(guān)63的轉(zhuǎn)換端子a接收減法器62的輸出，同時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)63的轉(zhuǎn)換端子b接地。轉(zhuǎn)換開關(guān)63的轉(zhuǎn)換部分c和電平改變器7相連。因而，通過根據(jù)比較器61的比較結(jié)果控制轉(zhuǎn)換開關(guān)63的轉(zhuǎn)換操作，由減法器62產(chǎn)生的減得的電平可作為過電平被輸出。具體地說，當(dāng)比較器61判斷音頻帶的信號(hào)分量超過參考電平Lref時(shí)，減法器62便檢測(cè)超過的電平，使其成為過電平，并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)63把過電平輸入到電平改變器7。
電平改變器7衰減從第二積分器14傳送的音頻帶信號(hào)到1/16，從而改變來自第二積分器14的音頻帶信號(hào)的電平到適用于從Δ∑調(diào)制器3輸出的音頻帶信號(hào)的電平。
因而，控制單元4改變音頻帶的信號(hào)分量的過電平的電平，并把被這樣改變的過電平傳送到加法器34。加法器34把經(jīng)過過電平改變的過電平加到來自量化器33的量化的輸出。來自第二積分器14的通過相加而產(chǎn)生的輸出在負(fù)反饋處理下被傳遞給各個(gè)積分器。用這種方式，控制單元4產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，用于控制從量化器33發(fā)出的反饋環(huán)信號(hào)，使得改變音頻帶的信號(hào)分量的電平。結(jié)果，從Δ∑調(diào)制器3發(fā)出的音頻帶信號(hào)成為經(jīng)過硬限制處理的信號(hào)。
圖4A-4F表示用于說明數(shù)字信號(hào)處理裝置1的操作的定時(shí)圖。
圖4A表示第二積分器14的輸出。第二積分器14的輸出具有由于Δ∑調(diào)制器的性能而被衰減的高范圍分量，并主要具有音頻帶的信號(hào)分量，同時(shí)具有由噪聲整形產(chǎn)生的某個(gè)高范圍的量化噪聲分量。在圖4A中，用粗的正弦波表示輸出，其表示信號(hào)波形具有高范圍分量。
圖4B表示移動(dòng)平均濾波器5的輸出。在圖4B中，表示檢測(cè)到的被除去其高范圍分量的音頻帶的信號(hào)分量。
圖4C表示由過電平檢測(cè)器6檢測(cè)到的過電平分量。在檢測(cè)過電平分量時(shí)，沿著圖4B所示的縱坐標(biāo)設(shè)置±8為參考電平Lref。
圖4D表示電平改變的信號(hào)，其過電平分量被衰減到1/16，從而改變第二積分器14的音頻帶信號(hào)的電平到從Δ∑調(diào)制器輸出的音頻帶信號(hào)的電平。所示的電平改變的信號(hào)相應(yīng)于由控制單元4產(chǎn)生的控制信號(hào)。
圖4E是由加法器34把圖4D所示的電平改變的信號(hào)加到由量化器33傳遞的量化的輸出而產(chǎn)生的信號(hào)，即通過把控制信號(hào)加到量化的輸出上而產(chǎn)生的反饋環(huán)信號(hào)；圖4F是從Δ∑調(diào)制器3發(fā)出的一位輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量。如圖4F所示，其中示出了在通過模擬的低通濾波器之后的信號(hào)波形。使所述信號(hào)成為經(jīng)過硬限制處理的信號(hào)。
如上所述，在數(shù)字信號(hào)處理裝置1中，移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)音頻帶信號(hào)，并檢測(cè)超過參考電平Lref的過電平分量，所述移動(dòng)平均濾波器5帶來的延遲時(shí)間等于由第二積分器14到Δ∑調(diào)制器3的量化器33產(chǎn)生的延遲時(shí)間。然后，在過電平分量的電平被改變之后，所得信號(hào)被加到量化的輸出信號(hào)，以便產(chǎn)生反饋環(huán)信號(hào)，并且這樣產(chǎn)生的反饋環(huán)信號(hào)在反饋處理下被傳遞給各個(gè)積分器。這樣，可以使用小尺寸的簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)Δ∑調(diào)制的信號(hào)的限制處理。
下面參照?qǐng)D5-圖8說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖5表示第二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置70的方塊圖，其使用加法器2使通過Δ∑調(diào)制處理產(chǎn)生的一位信號(hào)A和一位信號(hào)B相加，并向一個(gè)6階的Δ∑調(diào)制器3傳遞加得的輸出，使得輸出一位信號(hào)。在圖5所示的數(shù)字信號(hào)處理裝置70中，和圖1所示的數(shù)字信號(hào)處理裝置1類似的部件或零件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)說明。
數(shù)字信號(hào)處理裝置70包括控制單元71，其結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例的控制單元4的結(jié)構(gòu)不同。即控制單元71包括移動(dòng)平均濾波器5，過電平檢測(cè)器6，電平改變器7，此外，還包括設(shè)置在電平改變器7的下游的限制器性能改變器72。
限制器性能改變器72對(duì)其電平被電平改變器7改變的過電平分量進(jìn)行限制器性能改變處理。圖6表示限制器性能改變處理的改變性能的一個(gè)例子。在圖6中，橫坐標(biāo)軸表示輸入，縱坐標(biāo)軸表示限制的輸出。當(dāng)輸入是0.125，0.25，0.375時(shí)，在非線性性能下，輸出被分別大約限制為0.0208，0.125，0.25。
圖7表示根據(jù)在限制器性能改變器72經(jīng)過限制器性能改變處理的控制信號(hào)而產(chǎn)生的一位輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的波形。所述波形是通過使從數(shù)字信號(hào)處理裝置70傳遞的一位輸出信號(hào)通過一個(gè)模擬低通濾波器獲得的。
圖8A-8D表示用于說明數(shù)字信號(hào)處理裝置70的操作的定時(shí)圖。圖8A-8D所示的定時(shí)圖和圖4A-4D的類似。圖8A表示第二積分器14的輸出，圖8B表示移動(dòng)平均濾波器5的輸出，圖8C表示由過電平檢測(cè)器6檢測(cè)的過電平分量，圖8D表示電平改變的信號(hào)，其過電平分量被衰減到1/16，使得改變第二積分器14的音頻帶信號(hào)的電平到從Δ∑調(diào)制器輸出的音頻帶信號(hào)的電平。
圖8E表示從限制器性能改變器72傳送的限制器性能改變信號(hào)。在圖8E中，使相應(yīng)于圖8D所示的電平改變的信號(hào)的峰值的部分逐漸變化。所示的限制器性能改變信號(hào)相應(yīng)于由控制單元71產(chǎn)生的控制信號(hào)。
圖8F是通過相加圖8E所示的限制器性能改變信號(hào)(控制信號(hào))和從量化器33發(fā)送的量化的輸出而在加法器34產(chǎn)生的反饋環(huán)信號(hào)。
圖8G是從Δ∑調(diào)制器3發(fā)出的一位輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量。所示的信號(hào)分量的波形和圖7所示的信號(hào)分量的波形類似。使所述信號(hào)成為經(jīng)過軟限制處理的信號(hào)。
如上所述，在數(shù)字信號(hào)處理裝置70中，移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)音頻帶信號(hào)，并檢測(cè)超過參考電平Lref的過電平分量，所述移動(dòng)平均濾波器5帶來的延遲時(shí)間等于由第二積分器14到Δ∑調(diào)制器3的量化器產(chǎn)生的延遲時(shí)間。然后，在過電平分量的電平被改變，并在電平改變的信號(hào)經(jīng)過限制器性能改變處理之后，所得信號(hào)被加到量化的輸出信號(hào)，以便產(chǎn)生反饋環(huán)信號(hào)，并且這樣產(chǎn)生的反饋環(huán)信號(hào)在反饋處理下被傳遞給各個(gè)積分器。這樣，可以使用小尺寸的簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)Δ∑調(diào)制的信號(hào)的軟限制性能。
下面參照?qǐng)D9說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖9表示第三實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置80的方塊圖，其使用加法器2使通過Δ∑調(diào)制處理而產(chǎn)生的一位信號(hào)A和一位信號(hào)B相加，并向一個(gè)6階的Δ∑調(diào)制器81傳送加得的輸出，使得輸出一位信號(hào)。在數(shù)字信號(hào)處理裝置80中，6階Δ∑調(diào)制器81的的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分和控制單元83的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部分和第一實(shí)施例不同。在圖9所示的數(shù)字信號(hào)處理裝置80中，和圖1所示的數(shù)字信號(hào)處理裝置1相同的部件或元件用相同的標(biāo)號(hào)表示，并且省略其詳細(xì)說明。
6階Δ∑調(diào)制器81包括乘法器82，其代替第一實(shí)施例中使用的加法器34。乘法器82用控制單元83產(chǎn)生的控制信號(hào)乘從量化器33輸出的并要在反饋處理下發(fā)送給各個(gè)積分器的量化的一位信號(hào)。
控制單元83包括移動(dòng)平均濾波器5，此外還包括包絡(luò)峰值檢測(cè)器84和過電平比檢測(cè)器85，它們被設(shè)置在移動(dòng)平均濾波器5的下游。過電平比檢測(cè)器85檢測(cè)過電平比，控制單元83把檢測(cè)的過電平比作為控制信號(hào)發(fā)送給乘法器82。乘法器82用過電平比乘從量化器33發(fā)出的量化的輸出。
包絡(luò)峰值檢測(cè)器84通過長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)檢測(cè)由移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)的音頻帶信號(hào)當(dāng)中的包絡(luò)的峰值電平。過電平比檢測(cè)器85當(dāng)峰值電平超過參考電平時(shí)計(jì)算由包絡(luò)峰值檢測(cè)器84檢測(cè)的幅值電平和參考電平的比或比例，并把所述的比設(shè)置為過電平比。例如，當(dāng)在圖4B所示的移動(dòng)平均濾波器5的輸出中檢測(cè)到±9.6的峰值時(shí)，則對(duì)±8的參考電平Lref的峰值的過電平比是1.2?？刂茊卧?3把這樣計(jì)算的1.2的過電平比輸入給乘法器82。然后，乘法器82用1.2的過電平比乘從量化器33發(fā)出的量化的輸出。這樣，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益(AGC)控制。
如上所述，在數(shù)字信號(hào)處理裝置80中，移動(dòng)平均濾波器5檢測(cè)音頻帶信號(hào)，并檢測(cè)超過參考電平Lref的過電平分量，所述移動(dòng)平均濾波器5帶來的延遲時(shí)間等于由第二積分器14到Δ∑調(diào)制器81的量化器33產(chǎn)生的延遲時(shí)間。然后，在由過電平比乘量化的輸出信號(hào)以便進(jìn)行AGC而產(chǎn)生反饋環(huán)信號(hào)之后，這樣產(chǎn)生的反饋環(huán)信號(hào)在反饋處理下被傳遞給各個(gè)積分器。這樣，可以使用小尺寸的簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)Δ∑調(diào)制的信號(hào)的限制性能。
在第一到第三實(shí)施例中，使用6階Δ∑調(diào)制器，并且從第二積分器檢測(cè)音頻帶的信號(hào)分量。在另一方面，本發(fā)明不限于上述的結(jié)構(gòu)，也可以使用其它的結(jié)構(gòu)，只要移動(dòng)平均濾波器的處理時(shí)間和由Δ∑調(diào)制器產(chǎn)生的延遲時(shí)間相等。
例如，可以使用5階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第二積分器的音頻帶的信號(hào)分量，使得用和第一到第三實(shí)施例相同的方式進(jìn)行限制處理。在這種情況下，使用8個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。
此外，可以使用4階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第二積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用4個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。在從第一積分器檢測(cè)音頻帶的信號(hào)分量的情況下，使用8個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。
此外，可以使用3階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第二積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用2個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。
此外，可以使用7階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第二積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用32個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。此外，可以使用7階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第三積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用16個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。
此外，可以使用8階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第二積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用64個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。此外，可以使用7階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第三積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用32個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。此外，可以使用7階Δ∑調(diào)制器檢測(cè)來自第四積分器的音頻帶的信號(hào)分量。在這種情況下，使用16個(gè)抽頭的移動(dòng)平均濾波器。
在這些例子中，在使用移動(dòng)平均濾波器檢測(cè)音頻帶的信號(hào)分量之后，以和第一到第三實(shí)施例相同的方式產(chǎn)生控制信號(hào)。
在第一到第三實(shí)施例中，說明了音頻帶的信號(hào)分量被放大、兩個(gè)一位信號(hào)相加或混和的例子。在另一方面，本發(fā)明可以應(yīng)用于其中處理的信號(hào)的信號(hào)電平超過原始信號(hào)的信號(hào)電平的各種情況，例如，多個(gè)通道例如3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)通道的混和信號(hào)，或者漸強(qiáng)、漸弱或交叉衰落的電平控制。
雖然本發(fā)明按照附圖中示出的示例的實(shí)施例進(jìn)行了說明，并在上面的說明中進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，可以作出許多改變、改型和等同物。
工業(yè)應(yīng)用性按照本發(fā)明的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置和方法，一個(gè)濾波器，例如具有延遲時(shí)間等于由輸入側(cè)積分器到Δ∑調(diào)制器的量化器產(chǎn)生的延遲時(shí)間的移動(dòng)平均濾波器，檢測(cè)音頻帶信號(hào)，并根據(jù)超過參考電平的過電平產(chǎn)生控制信號(hào)，并把所述控制信號(hào)加到量化的輸出信號(hào)或控制信號(hào)乘以量化輸出信號(hào)，從而產(chǎn)生反饋環(huán)信號(hào)。然后，這樣產(chǎn)生的反饋環(huán)信號(hào)在反饋處理下被傳遞給各個(gè)積分器。這樣，可以在簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)對(duì)Δ∑調(diào)制的信號(hào)的限制處理。
權(quán)利要求
1.一種用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，所述裝置具有多個(gè)串聯(lián)連接的m組積分器，用于對(duì)在預(yù)定的信號(hào)處理下處理過的一位輸入信號(hào)進(jìn)行m階Δ∑調(diào)制，所述裝置包括量化裝置，用于量化從串聯(lián)連接的m組積分器的最后一個(gè)積分器發(fā)出的輸出，使得產(chǎn)生一位信號(hào)；控制裝置，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平，所述一位信號(hào)在反饋處理下被發(fā)送給所述多個(gè)積分器；以及幅值改變裝置，用于根據(jù)從所述控制裝置發(fā)出的控制信號(hào)改變從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平。
2.如權(quán)利要求1所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述控制裝置根據(jù)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述控制裝置具有濾波器裝置，用于提取從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出當(dāng)中的音頻帶的信號(hào)分量。
4.如權(quán)利要求3所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述濾波器裝置產(chǎn)生延遲時(shí)間，以調(diào)節(jié)由所述多個(gè)積分器產(chǎn)生的延遲時(shí)間。
5.如權(quán)利要求2所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述控制裝置比較串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述控制裝置還具有電平改變裝置，用于使從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)之間的比較結(jié)果乘以預(yù)定的倍數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述控制裝置還具有限制器性能改變裝置，用于對(duì)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)之間的比較結(jié)果給予非線性性能。
8.如權(quán)利要求2所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述控制裝置具有包絡(luò)峰值檢測(cè)裝置，用于通過長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出檢測(cè)包絡(luò)的峰值，以及過電平比檢測(cè)裝置，用于當(dāng)所述峰值超過參考電平時(shí)計(jì)算由所述包絡(luò)峰值檢測(cè)裝置檢測(cè)的峰值和參考電平的比，并根據(jù)這樣計(jì)算的比產(chǎn)生控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述幅值改變裝置使從所述控制裝置發(fā)出的控制信號(hào)和從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)相加，從而改變從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的幅值。
10.如權(quán)利要求1所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其中所述幅值改變裝置用從所述控制裝置發(fā)出的控制信號(hào)乘從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)，從而改變從所述量化裝置發(fā)出的一位信號(hào)的幅值。
11.一種用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，所述方法使用串聯(lián)連接的多個(gè)m組積分器，用于對(duì)在預(yù)定的信號(hào)處理下處理過的一位輸入信號(hào)進(jìn)行m階Δ∑調(diào)制，所述方法包括量化步驟，用于量化從串聯(lián)連接的m組積分器的最后一個(gè)積分器發(fā)出的輸出，使得產(chǎn)生一位信號(hào)；控制步驟，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制通過量化最后一個(gè)積分器的輸出而產(chǎn)生的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平，所述一位信號(hào)在反饋處理下被發(fā)送給所述多個(gè)積分器；以及幅值改變步驟，用于根據(jù)所述控制信號(hào)改變通過量化最后一個(gè)積分器的輸出而產(chǎn)生的一位信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的幅值電平。
12.如權(quán)利要求11所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中所述控制信號(hào)是根據(jù)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出產(chǎn)生的。
13.如權(quán)利要求12所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中在產(chǎn)生所述控制信號(hào)時(shí)，使用一個(gè)濾波器提取從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出當(dāng)中的音頻帶的信號(hào)分量。
14.如權(quán)利要求12所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中所述控制信號(hào)是根據(jù)比較串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)的比較結(jié)果產(chǎn)生的。
15.如權(quán)利要求14所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中在產(chǎn)生所述控制信號(hào)時(shí)，還進(jìn)行電平改變，其中使從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)之間的比較結(jié)果乘以預(yù)定的倍數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中在產(chǎn)生控制信號(hào)時(shí)，還進(jìn)行限制器性能改變，其中對(duì)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)出的輸出和一個(gè)預(yù)定的參考信號(hào)之間的比較結(jié)果給予非線性性能。
17.如權(quán)利要求12所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中在產(chǎn)生所述控制信號(hào)時(shí)，通過長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)從串聯(lián)連接的多個(gè)積分器的一個(gè)積分器發(fā)送的輸出檢測(cè)包絡(luò)的峰值，以及當(dāng)所述峰值超過參考電平時(shí)計(jì)算檢測(cè)的峰值和參考電平的比，并根據(jù)這樣計(jì)算的比產(chǎn)生控制信號(hào)。
18.如權(quán)利要求11所述的用于處理數(shù)字信號(hào)的方法，其中在改變幅值電平時(shí)，使所述控制信號(hào)和通過量化最后一個(gè)積分器的輸出產(chǎn)生的一位信號(hào)相加，從而改變通過量化最后一個(gè)積分器的輸出而產(chǎn)生的一位信號(hào)的幅值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于處理數(shù)字信號(hào)的裝置，其使用Δ∑調(diào)制裝置產(chǎn)生一位輸出信號(hào)，所述裝置包括量化器(33)，用于量化第六個(gè)積分器(30)的積分器輸出，使得產(chǎn)生一位信號(hào)，把這樣產(chǎn)生的一位信號(hào)在反饋處理下通過加法器(34)發(fā)送給所述多個(gè)積分器，以便向6階Δ∑調(diào)制器(3)的外部輸出一位輸出信號(hào)，以及控制單元(4)，用于產(chǎn)生控制信號(hào)，所述控制信號(hào)控制來自量化器(33)的反饋環(huán)信號(hào)，使得改變所述一位輸出信號(hào)的音頻帶的信號(hào)分量的信號(hào)電平。所述控制單元(4)接收作為6階Δ∑調(diào)制器(3)的輸入側(cè)積分器的第二積分器(14)的積分輸出。
文檔編號(hào)H03M3/02GK1568574SQ0380126
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者野口雅義, 市村元, 鈴木伸和 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社