專(zhuān)利名稱(chēng)：非線(xiàn)性濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及非線(xiàn)性濾波器。更具體地，公開(kāi)了由線(xiàn)性濾波器和非線(xiàn)性元件的組合所合成的非線(xiàn)性濾波器。
背景技術(shù)：
數(shù)字信號(hào)處理(DSP)軟件和硬件廣泛地應(yīng)用于從低成本消費(fèi)電子產(chǎn)品到復(fù)雜的通信產(chǎn)品的很多系統(tǒng)。在很多系統(tǒng)中，通過(guò)信道接收的模擬信號(hào)被輸入到將信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。然后進(jìn)一步通過(guò)DSP組件處理數(shù)字信號(hào)。
理想的是，信號(hào)路徑的每一部分，包括信號(hào)源、接收器的模擬前端、ADC，都應(yīng)該是線(xiàn)性的，從而允許使用傳統(tǒng)的線(xiàn)性信號(hào)處理技術(shù)校正破壞接收到的信號(hào)的任何線(xiàn)性失真。然而，實(shí)際上大多數(shù)系統(tǒng)是非線(xiàn)性的。有很多將非線(xiàn)性引入信號(hào)路徑的來(lái)源，包括發(fā)射器/接收器電子電路和信道介質(zhì)。非線(xiàn)性的主要來(lái)源是ADC。組件失配、量化誤差和放大器的有限帶寬是對(duì)非線(xiàn)性有影響的一些因素。
通過(guò)減小非線(xiàn)性來(lái)改善系統(tǒng)性能將是理想的。然而，使用傳統(tǒng)的濾波技術(shù)來(lái)均衡非線(xiàn)性的成就是有限的。由于非線(xiàn)性傳遞函數(shù)通常表示為階數(shù)較高的多項(xiàng)式，因此難以模擬這些非線(xiàn)性函數(shù)并相應(yīng)地設(shè)計(jì)濾波器。非線(xiàn)性濾波器的復(fù)雜性經(jīng)常在系統(tǒng)中引入不穩(wěn)定性和收斂問(wèn)題。理想的是得到有效模擬非線(xiàn)性的方法。能夠在不引入不穩(wěn)定性的條件下調(diào)整非線(xiàn)性模型也將是有用的。


通過(guò)后面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明將容易理解本發(fā)明，附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的結(jié)構(gòu)元件，其中圖1A是說(shuō)明信道的模擬的框圖。
圖1B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明模擬非線(xiàn)性函數(shù)的一種方法的圖。
圖2A-2B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于線(xiàn)性濾波器的非線(xiàn)性濾波器實(shí)施例的框圖。
圖3A-3C是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于近似較高階非線(xiàn)性函數(shù)的min-max方法的圖。
圖4A-4B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用min-max算法的非線(xiàn)性濾波器實(shí)施例的框圖。
圖5是說(shuō)明配置成用于訓(xùn)練的非線(xiàn)性濾波器實(shí)施例的框圖。
圖6是說(shuō)明兩個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的傳遞函數(shù)的曲線(xiàn)圖。
圖7A-7B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)ADC的實(shí)施例的框圖。
圖8是說(shuō)明如何在三維系統(tǒng)中應(yīng)用最小值函數(shù)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)當(dāng)理解，可以以多種方式實(shí)施本發(fā)明，包括作為過(guò)程、裝置、系統(tǒng)、或諸如計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、或者其中通過(guò)光學(xué)或電子通信鏈接發(fā)送程序指令的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)當(dāng)注意，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)修改所公開(kāi)的過(guò)程的步驟順序。
下面與附圖一起提供本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，附圖通過(guò)例子說(shuō)明本發(fā)明的原理。雖然結(jié)合這些實(shí)施例描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于任何實(shí)施例。相反，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定，并且本發(fā)明包括多種替代、修改和等效物。出于舉例的目的，下文中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明透徹的理解?？梢愿鶕?jù)權(quán)利要求實(shí)踐本發(fā)明，而不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部。為了清楚起見(jiàn)，沒(méi)有詳細(xì)描述與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中熟知的技術(shù)材料，以便不會(huì)不必要地混淆本發(fā)明。
公開(kāi)了一種改進(jìn)的非線(xiàn)性濾波器。該非線(xiàn)性濾波器的傳遞函數(shù)是原始的非線(xiàn)性函數(shù)的近似。在一個(gè)實(shí)施例中，該非線(xiàn)性濾波器包括連接到非線(xiàn)性元件以產(chǎn)生非線(xiàn)性輸出的多個(gè)線(xiàn)性濾波器。組合網(wǎng)絡(luò)將非線(xiàn)性輸出組合以實(shí)現(xiàn)所需的非線(xiàn)性傳遞函數(shù)。在一些實(shí)施例中，非線(xiàn)性元件是絕對(duì)值算子。在一些實(shí)施例中，組合網(wǎng)絡(luò)包括求和網(wǎng)絡(luò)。在一些實(shí)施例中，組合網(wǎng)絡(luò)包括min-max選擇網(wǎng)絡(luò)。該濾波器可被自適應(yīng)地訓(xùn)練成模擬非線(xiàn)性系統(tǒng)，并且在用在ADC中的一個(gè)實(shí)施例中對(duì)于減小誤差特別有用。
圖1A是說(shuō)明信道的模擬的框圖。將輸入X發(fā)送給由框150表示的信道以及模擬該信道特征的濾波器152。Y和Z分別是信道和濾波器的輸出。如果濾波器的傳輸特性足夠接近信道的傳輸特性，則Y和Z近似相同。信道模擬對(duì)于諸如失真抵消和均衡器設(shè)計(jì)之類(lèi)的多種目的都是有用的。雖然模擬線(xiàn)性信道相對(duì)簡(jiǎn)單，但是模擬非線(xiàn)性信道通常難得多，因?yàn)樾诺捞卣魍ǔ１硎緸檩^高階的非線(xiàn)性多項(xiàng)式。
求解用于非線(xiàn)性濾波器設(shè)計(jì)的較高階非線(xiàn)性多項(xiàng)式的困難是普遍承認(rèn)的。本發(fā)明使用一階多項(xiàng)式函數(shù)近似非線(xiàn)性函數(shù)，而非試圖求解非線(xiàn)性多項(xiàng)式。該近似用于設(shè)計(jì)由線(xiàn)性濾波器構(gòu)成的濾波器。由線(xiàn)性函數(shù)得出線(xiàn)性濾波器的參數(shù)。
圖1B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的近似非線(xiàn)性函數(shù)的一種方法的圖。通過(guò)線(xiàn)性線(xiàn)段102、104和106近似非線(xiàn)性函數(shù)100(如虛線(xiàn)所示)。使用諸如最小均方擬合之類(lèi)的技術(shù)得到這些線(xiàn)性線(xiàn)段。所得到的近似函數(shù)為等式1y＝a·x+b0+c1·|α1·x+β1|+c2|α2·x+β2|.
該函數(shù)可以使用線(xiàn)性濾波器和非線(xiàn)性元件實(shí)現(xiàn)。線(xiàn)性濾波器的參數(shù)由該函數(shù)中的參數(shù)確定。應(yīng)當(dāng)注意，由于絕對(duì)值算子，所以該近似函數(shù)仍然是非線(xiàn)性的。轉(zhuǎn)折點(diǎn)110和112是線(xiàn)段斜率變化的位置，并且它們分別對(duì)應(yīng)于x值-β1/α1和-β2/α2。線(xiàn)段102和線(xiàn)段104的斜率差是2c1α1；線(xiàn)段104和106的斜率差是2c2α2。
該近似方法可以概括為模型非線(xiàn)性函數(shù)。由于所得到的近似函數(shù)由作為一階多項(xiàng)式的線(xiàn)性線(xiàn)段構(gòu)成，因此其比由較高階多項(xiàng)式構(gòu)成的原始非線(xiàn)性函數(shù)簡(jiǎn)單，并且相應(yīng)的濾波器實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在，使用線(xiàn)性濾波器實(shí)現(xiàn)其傳遞函數(shù)近似原始的更復(fù)雜的非線(xiàn)性傳遞函數(shù)的非線(xiàn)性濾波器是可能的。
線(xiàn)性化函數(shù)中的一階多項(xiàng)式比原始非線(xiàn)性函數(shù)中的較高階多項(xiàng)式更容易計(jì)算和操作，這也是有利的。簡(jiǎn)化后的近似函數(shù)使得調(diào)整濾波器設(shè)計(jì)以作出折衷但仍然保持系統(tǒng)穩(wěn)定是可能的。例如，線(xiàn)性化函數(shù)的零點(diǎn)可以移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更好的響應(yīng)時(shí)間，并且可以調(diào)整極點(diǎn)使其停留在所需區(qū)域內(nèi)，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。對(duì)較高階的非線(xiàn)性系統(tǒng)作出這種調(diào)整會(huì)更難，因?yàn)檩^高階多項(xiàng)式的極點(diǎn)和零點(diǎn)往往性能不甚良好。
圖2A-2B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基于線(xiàn)性濾波器的非線(xiàn)性濾波器的實(shí)現(xiàn)的框圖。圖2A說(shuō)明了非線(xiàn)性率濾波器的整體構(gòu)造。輸入矢量X被發(fā)送到線(xiàn)性濾波器200、202和204。濾波器202和204的輸出分別被發(fā)送到非線(xiàn)性元件208和210。非線(xiàn)性元件可以是分立的組件、集成電路芯片的一部分、處理器、或用于向輸入提供非線(xiàn)性變換的任何其它適當(dāng)?shù)挠布?或軟件。在該實(shí)施例中，每一個(gè)非線(xiàn)性元件都是向其輸入應(yīng)用絕對(duì)值函數(shù)的絕對(duì)值算子。
通過(guò)組合網(wǎng)絡(luò)230組合非線(xiàn)性元件的輸出和濾波器200的輸出，以產(chǎn)生所需的傳遞函數(shù)。在該實(shí)施例中，組合網(wǎng)絡(luò)是求和網(wǎng)絡(luò)，其包括乘法器214和216以及組合器228。非線(xiàn)性元件208和210的輸出分別通過(guò)乘法器214和216被調(diào)整C1和C2倍。調(diào)整后的非線(xiàn)性輸出和濾波器200的輸出通過(guò)組合器228被求和，從而產(chǎn)生具有與等式1相似的傳遞函數(shù)的輸出。
圖2B說(shuō)明了圖2A所示的線(xiàn)性濾波器200的細(xì)節(jié)。使用乘法器250將輸入調(diào)整a0倍。該輸入也被發(fā)送到多個(gè)延遲級(jí)252、254、256和250。延遲的信號(hào)被調(diào)整a1、a2、a3和a4倍。通過(guò)組合器254組合調(diào)整后的信號(hào)。通過(guò)另一個(gè)組合器260將恒定值b0加到組合后的結(jié)果以產(chǎn)生輸出。濾波器200的輸出為整個(gè)非線(xiàn)性濾波器提供平均效果(類(lèi)似于等式1中的項(xiàng)a·x+b0)，因此濾波器200有時(shí)候被稱(chēng)為平均濾波器。在一些實(shí)施例中，直接通過(guò)組合器254將恒定值加到調(diào)整后的信號(hào)，因此省略組合器260。在其它實(shí)施例中可以采用不同類(lèi)型的線(xiàn)性濾波器。
圖2A所示的線(xiàn)性濾波器202和204與圖2B中所示的線(xiàn)性濾波器具有相似的結(jié)構(gòu)，盡管對(duì)于不同的濾波器，延遲的數(shù)量和調(diào)整倍數(shù)是不同的。這些濾波器提供傳遞函數(shù)中的其它項(xiàng)，采用并組合它們的絕對(duì)值以產(chǎn)生所需的輸出。在其它實(shí)施例中，線(xiàn)性濾波器可具有與圖2B中所示的不同的設(shè)計(jì)。
有其它方法實(shí)現(xiàn)具有線(xiàn)性化的傳遞函數(shù)的非線(xiàn)性濾波器，所述線(xiàn)性化的傳遞函數(shù)近似另一非線(xiàn)性函數(shù)。圖3A-3C是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于近似較高階非線(xiàn)性函數(shù)的min-max方法的圖。
在圖3A中，用線(xiàn)性線(xiàn)段302、304和306近似非線(xiàn)性函數(shù)300(如虛線(xiàn)所示)。使用圖3B和3C中所示的min-max過(guò)程獲得這些線(xiàn)段。
圖3B說(shuō)明應(yīng)用于兩條線(xiàn)308和310的最小值函數(shù)。稱(chēng)為L(zhǎng)1的線(xiàn)308是線(xiàn)段302所在的線(xiàn)。稱(chēng)為L(zhǎng)2的線(xiàn)310是包括線(xiàn)段304的線(xiàn)。對(duì)于x軸上的給定點(diǎn)，使用表示為min(L1，L2)的最小值函數(shù)選擇L1和L2上的對(duì)應(yīng)值的最小值。以實(shí)線(xiàn)示出這些線(xiàn)的選定部分，而丟棄的部分用虛線(xiàn)表示。
圖3C說(shuō)明應(yīng)用到線(xiàn)312和min(L1，L2)的最大值函數(shù)。稱(chēng)為L(zhǎng)3的線(xiàn)312是包括線(xiàn)段306的線(xiàn)。將表示為max(L3，min(L1，L2))的最大值函數(shù)應(yīng)用到L3和圖3B所示的最小值函數(shù)的結(jié)果。選擇最大值。以實(shí)線(xiàn)示出選定的部分，而用虛線(xiàn)示出丟棄的部分。因此，通過(guò)對(duì)一組線(xiàn)進(jìn)行一系列的min-max操作，選擇了線(xiàn)段302、304和306。
數(shù)學(xué)上，min(L1,L2)=12(L1+L2-|L1-L2|)]]>(方程式2)類(lèi)似地，max(L1,L2)=12(L1+L2+|L1-L2|)]]>(方程式3)在方程式2和3中，L1和L2分別表示兩個(gè)線(xiàn)性濾波器的傳遞函數(shù)a1·x+b1和a2·x+b2。雖然由線(xiàn)性部分組成，但是由于絕對(duì)值運(yùn)算，所以方程式2和3是非線(xiàn)性的。這些數(shù)學(xué)表達(dá)式對(duì)于基于min-max選擇算法設(shè)計(jì)濾波器是有用的。
函數(shù)max(L3，min(L1，L2))也可以表示為max(L3，M1)，其中M1＝min(L1，L2)。根據(jù)方程式2和3，該表達(dá)式現(xiàn)在可擴(kuò)展為12(L3+M1+|L3-M1|)]]>=12[L3+12(L1+L2-|L1-L2|)+|L3-12(L1+L2-|L1-L2|)|]]]>=L32+L14+L24-12|L1-L2|+12|L3-L12-L22+12|L1-L2||]]>(方程式4)方程式4等價(jià)于方程式1，并且表示為線(xiàn)性線(xiàn)段和嵌套絕對(duì)值的min-max組合。這種可選擇的形式對(duì)于構(gòu)建、操作和解決非線(xiàn)性濾波器問(wèn)題是有用的。
圖4A-4B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用min-max算法的非線(xiàn)性濾波器實(shí)施例的框圖。圖4A說(shuō)明該非線(xiàn)性濾波器的整體構(gòu)造。輸入被發(fā)送到線(xiàn)性濾波器400、402和404，它們分別具有由線(xiàn)L1、L2和L3表征的傳遞函數(shù)。這些濾波器可以使用圖2B所示的結(jié)構(gòu)或者任何其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。濾波器輸出被發(fā)送到組合網(wǎng)絡(luò)410。
在該實(shí)施例中，組合網(wǎng)絡(luò)包括用于對(duì)濾波器輸出進(jìn)行min-max選擇操作的min-max選擇網(wǎng)絡(luò)。min-max選擇網(wǎng)絡(luò)包括嵌套結(jié)構(gòu)的最小值處理器406和最大值處理器408，其中處理器406的輸出作為輸入被發(fā)送到處理器408。最小值處理器在L1和L2之間選擇最小值，從而產(chǎn)生與圖3B所示的相似的輸出。最大值處理器在L3和最小值處理器的輸出之間選擇最大值，從而產(chǎn)生與圖3C中所示的類(lèi)似的輸出。在傳遞函數(shù)具有更多線(xiàn)段的一些實(shí)施例中，min-max選擇網(wǎng)絡(luò)被擴(kuò)展成包括更多的最小值/最大值處理器。
圖4B是說(shuō)明圖4A所示的非線(xiàn)性濾波器的細(xì)節(jié)的示意圖?？?50是最小值處理器，而框470是最大值處理器。在最小值處理器中，線(xiàn)性濾波器400的輸出和線(xiàn)性濾波器402的輸出通過(guò)組合器452相加，從而獲得具有傳遞函數(shù)L1+L2的信號(hào)。同時(shí)通過(guò)組合器454從濾波器400的輸出中減去濾波器402的輸出，以獲得傳遞函數(shù)為兩個(gè)濾波器的傳遞函數(shù)之差L1-L2的輸出。然后，所述差輸出被發(fā)送到絕對(duì)值處理器456以獲得|L1-L2|。乘法器460將|L1-L2|與負(fù)號(hào)相乘以獲得-|L1-L2|，之后組合器462將其與L1和L2之和組合。最后得到的傳遞函數(shù)是L1+L2-|L1-L2|。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，下文中該傳遞函數(shù)被稱(chēng)為R。
最小值處理器輸出被調(diào)整1/2倍。在最大值處理器中，調(diào)整后的最小值處理器輸出和線(xiàn)性濾波器404的輸出通過(guò)組合器472相加，以獲得傳遞函數(shù)為R+L3的信號(hào)。通過(guò)組合器474從最小值處理器的輸出中減去濾波器404的輸出，從而獲得傳遞函數(shù)為差R-L3的輸出。該差然后被輸入到絕對(duì)值處理器476以獲得|R-L3|。乘法器480將|R-L3|與正號(hào)相乘以獲得|R-L3|。組合器482將乘法器的輸出與R+L3組合以獲得R+L3+|R-L3|。最大值處理器的輸出然后被調(diào)整1/2倍。
非線(xiàn)性濾波器有時(shí)被訓(xùn)練成模擬系統(tǒng)。在訓(xùn)練過(guò)程中，為包含在非線(xiàn)性濾波器中的線(xiàn)性濾波器自適應(yīng)地確定該濾波器的參數(shù)和配置，以實(shí)現(xiàn)所需的傳輸特性。
圖5是說(shuō)明為了訓(xùn)練而構(gòu)造的非線(xiàn)性濾波器實(shí)施例的框圖。訓(xùn)練輸入被發(fā)送到系統(tǒng)500和用于模擬該系統(tǒng)的非線(xiàn)性濾波器502。系統(tǒng)輸出和非線(xiàn)性濾波器輸出之間的差由組合器504確定。然后，該差被傳送回非線(xiàn)性濾波器?；谠摬詈驮撦斎?，非線(xiàn)性濾波器相應(yīng)地調(diào)整其線(xiàn)性濾波器的參數(shù)和配置，以最小化該差?？梢赃x擇任何適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)方法(例如最小均方(LMS)法)來(lái)調(diào)整線(xiàn)性濾波器的參數(shù)和配置。
在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)500是將誤差引入整個(gè)系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生子系統(tǒng)。濾波器被設(shè)計(jì)成模擬誤差產(chǎn)生子系統(tǒng)并復(fù)制誤差。因此，可以從整體系統(tǒng)輸出中減去誤差，并且提高整體系統(tǒng)的線(xiàn)性。使用濾波器來(lái)校正誤差對(duì)于很多系統(tǒng)都是有用的。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合ADC使用自適應(yīng)濾波器以提高其線(xiàn)性。
圖6是說(shuō)明兩個(gè)ADC的傳遞函數(shù)的曲線(xiàn)圖。直線(xiàn)600表示線(xiàn)性極佳的理想ADC的傳遞函數(shù)。波浪線(xiàn)602表示實(shí)際ADC的傳遞函數(shù)，其是非線(xiàn)性的。有很多原因引起線(xiàn)602中所示的非線(xiàn)性，這些原因包括量化誤差、組件失配以及器件的帶寬限制。最小化誤差以及改善線(xiàn)性將是有用的。
圖7A-7B是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)ADC系統(tǒng)實(shí)施例的框圖。該系統(tǒng)包括被訓(xùn)練成模擬ADC產(chǎn)生誤差的方式的自適應(yīng)濾波器。在靜態(tài)操作期間，該自適應(yīng)濾波器用于產(chǎn)生基本上與ADC所產(chǎn)生的誤差相同的誤差信號(hào)。然后從ADC的輸出減去該誤差，以減小整體誤差。
圖7A說(shuō)明在訓(xùn)練階段期間的自適應(yīng)ADC系統(tǒng)配置。已知的訓(xùn)練輸入x被發(fā)送到ADC 700。ADC的輸出表示為x+ε，其中ε是ADC輸出的誤差。通過(guò)組合器704計(jì)算x+ε和x之差。x+ε也被發(fā)送到自適應(yīng)濾波器702。根據(jù)其輸入，該濾波器動(dòng)態(tài)調(diào)整其參數(shù)和配置以產(chǎn)生緊密跟蹤ε的輸出。非線(xiàn)性濾波器的輸出用ε’表示。ε和ε’之差表示為e，通過(guò)組合器706計(jì)算e。該差被傳送回自適應(yīng)濾波器。該濾波器進(jìn)一步調(diào)整以減小e，直到非線(xiàn)性濾波器的輸出足夠接近ADC的誤差。此時(shí)，系統(tǒng)容易進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作。
圖7B說(shuō)明自適應(yīng)ADC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作。該系統(tǒng)被重新配置成利用自適應(yīng)濾波器的能力模擬由ADC產(chǎn)生的誤差。ADC 700的輸出x+ε被發(fā)送到自適應(yīng)濾波器702，該濾波器702以前饋配置連接到ADC。該濾波器已經(jīng)被訓(xùn)練成產(chǎn)生與ε相近的輸出。ADC輸出也被發(fā)送到組合器710，該組合器710將自適應(yīng)濾波器的輸出從ADC的輸出中減去，從而產(chǎn)生與x相近的輸出。因此，ADC輸出的誤差大大減小。
應(yīng)當(dāng)注意，雖然圖7A-7B中所示的自適應(yīng)濾波器可以是任何可調(diào)整的濾波器，但是優(yōu)選其為由線(xiàn)性濾波器構(gòu)成的非線(xiàn)性濾波器。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以外推到多維系統(tǒng)。圖8是說(shuō)明如何將最小值函數(shù)應(yīng)用到三維系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)具有三個(gè)軸x1、x2和y。傳遞函數(shù)由平面900(稱(chēng)為P1)和平面902(稱(chēng)為P2)限定，其中P1＝a11x1+a21x2+b1，以及P2＝a12x1+a22x2+b2。對(duì)于x1-x2平面上的任何點(diǎn)，最小值函數(shù)選擇P1和P2上的相應(yīng)值中的最小值?？梢允褂镁€(xiàn)性濾波器實(shí)現(xiàn)所得到的函數(shù)12(P1+P2-|P1-P2|).]]>已經(jīng)公開(kāi)了改進(jìn)的非線(xiàn)性濾波器及其應(yīng)用。該非線(xiàn)性濾波器包括連接到非線(xiàn)性元件的線(xiàn)性濾波器。組合網(wǎng)絡(luò)用于組合非線(xiàn)性元件的輸出。該濾波器比傳統(tǒng)的較高階非線(xiàn)性濾波器更容易實(shí)現(xiàn)。它可被自適應(yīng)地訓(xùn)練成模擬非線(xiàn)性系統(tǒng)。對(duì)于需要減小誤差和改善線(xiàn)性的應(yīng)用，例如ADC，這種濾波器是有用的。
盡管前面已經(jīng)為了清楚理解的目的而描述了本發(fā)明的一些細(xì)節(jié)，但是顯然在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行某些變化和修改。應(yīng)當(dāng)注意，有很多可供選擇的方式實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程和裝置。因此，上述實(shí)施例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的，且本發(fā)明不限于此處給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍的等效表述內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1.一種具有非線(xiàn)性傳遞函數(shù)的非線(xiàn)性濾波器，包括多個(gè)線(xiàn)性濾波器，每一個(gè)均具有濾波器輸出；多個(gè)非線(xiàn)性元件，每一個(gè)連接到該多個(gè)線(xiàn)性濾波器之一；以及組合網(wǎng)絡(luò)，連接到該多個(gè)非線(xiàn)性元件，其中非線(xiàn)性元件用于產(chǎn)生非線(xiàn)性效應(yīng)并且產(chǎn)生多個(gè)非線(xiàn)性輸出；并且組合網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線(xiàn)性輸出進(jìn)行組合。
2.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中非線(xiàn)性元件是絕對(duì)值算子。
3.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中組合網(wǎng)絡(luò)包括求和網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中組合網(wǎng)絡(luò)包括min-max選擇網(wǎng)絡(luò)。
5.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中組合網(wǎng)絡(luò)包括min-max選擇網(wǎng)絡(luò)，以及該min-max選擇網(wǎng)絡(luò)包括嵌套結(jié)構(gòu)的最小值處理器和最大值處理器。
6.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中非線(xiàn)性傳遞函數(shù)包括一階多項(xiàng)式。
7.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中非線(xiàn)性傳遞函數(shù)是包括一階多項(xiàng)式的第一非線(xiàn)性傳遞函數(shù)，以及該第一非線(xiàn)性傳遞函數(shù)與包括較高階多項(xiàng)式的第二非線(xiàn)性傳遞函數(shù)近似。
8.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，還包括平均濾波器，其提供非線(xiàn)性傳遞函數(shù)的平均值。
9.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中每個(gè)線(xiàn)性濾波器都具有自適應(yīng)地得出的線(xiàn)性濾波器參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中每個(gè)線(xiàn)性濾波器都具有使用最小均方擬合得到的線(xiàn)性濾波器參數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中每個(gè)線(xiàn)性濾波器都具有使用反向傳播得到的線(xiàn)性濾波器參數(shù)。
12.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中該非線(xiàn)性傳遞函數(shù)是多維的。
13.如權(quán)利要求1所述的非線(xiàn)性濾波器，其中該非線(xiàn)性濾波器用于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中。
14.一種用于提供非線(xiàn)性輸出的方法，包括接收輸入信號(hào)；將輸入信號(hào)發(fā)送到具有多個(gè)濾波器輸出的多個(gè)線(xiàn)性濾波器；將濾波器輸出發(fā)送到用于產(chǎn)生多個(gè)非線(xiàn)性輸出的多個(gè)非線(xiàn)性元件；組合非線(xiàn)性輸出。
15.一種模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器；連接到該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的自適應(yīng)濾波器；其中該自適應(yīng)濾波器以前饋配置連接到該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
16.如權(quán)利要求15所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中自適應(yīng)濾波器是非線(xiàn)性的。
17.如權(quán)利要求15所述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中自適應(yīng)濾波器是如權(quán)利要求1中所述的非線(xiàn)性濾波器。
18.一種用于產(chǎn)生非線(xiàn)性輸出的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中并且包括進(jìn)行如下操作的計(jì)算機(jī)指令接收輸入信號(hào)；將輸入信號(hào)發(fā)送到具有多個(gè)濾波器輸出的多個(gè)線(xiàn)性濾波器；將濾波器輸出發(fā)送到用于產(chǎn)生多個(gè)非線(xiàn)性輸出的多個(gè)非線(xiàn)性元件；以及組合非線(xiàn)性輸出。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于具有非線(xiàn)性傳遞函數(shù)的非線(xiàn)性濾波器的系統(tǒng)和方法。該非線(xiàn)性濾波器包括分別具有濾波器輸出的多個(gè)線(xiàn)性濾波器(202，204)；分別連接到該多個(gè)線(xiàn)性濾波器(202，204)之一的多個(gè)非線(xiàn)性元件(208，210)；以及連接到該多個(gè)非線(xiàn)性元件(208，210)的組合網(wǎng)絡(luò)(230)。非線(xiàn)性元件(208，210)用于產(chǎn)生非線(xiàn)性效應(yīng)以及產(chǎn)生多個(gè)非線(xiàn)性輸出，且組合網(wǎng)絡(luò)(230)對(duì)非線(xiàn)性輸出進(jìn)行組合。
文檔編號(hào)H03H17/02GK1754315SQ200380109853
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者R·G·巴特魯尼 申請(qǐng)人:奧普蒂科倫公司