專利名稱：數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)處理系統(tǒng)，特別涉及一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
處理離散時(shí)間信號(hào)的數(shù)字濾波器廣泛使用于商業(yè)電子應(yīng)用中，如CD播放機(jī)、數(shù)字立體音響或其它音頻與非音頻信號(hào)處理的產(chǎn)品。為了使數(shù)字濾波器適于處理實(shí)時(shí)信息，其設(shè)計(jì)必須具備低運(yùn)算復(fù)雜度，能夠快速輸出信號(hào)。此外，許多產(chǎn)品要求信號(hào)通過濾波器通帶(pass band)時(shí)，其波形不能失真，因此所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器其頻率應(yīng)必須具有線性相位特性。
一般而言，數(shù)字濾波器可分為兩大類無限脈沖響應(yīng)濾波器(Infiniteimpulse response，IIR)與有限脈沖響應(yīng)濾波器(finite impulse response，F(xiàn)IR)，雖然各自的特性不同，不過通常都可依所要求的相同的頻率響應(yīng)值(magnitude)設(shè)計(jì)規(guī)范作設(shè)計(jì)。FIR濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)(transfer function)為Z-1的多項(xiàng)式，可表示為H(z)=Σn=1NBnz-n]]>其中，N為其階數(shù)(order)。由于其頻率響應(yīng)完全由零點(diǎn)(zero)決定，因此FIR濾波器永遠(yuǎn)不具有極點(diǎn)(pole)會(huì)出現(xiàn)在多平面單元圓外的不穩(wěn)定問題。因此，由于其脈沖響應(yīng)bn的對(duì)稱性，因此FIR濾波器擁有精確的線性相位響應(yīng)特性。圖1是以直接形式(direct form)實(shí)現(xiàn)的一種FIR濾波器結(jié)構(gòu)圖，具有加法器、乘法器與內(nèi)存(即Z-1)。一般而言，不管以任何形式實(shí)現(xiàn)，n階的FIR濾波器必須利用n個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)存過去的n個(gè)輸入信號(hào)值進(jìn)行運(yùn)算。IIR濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)則同時(shí)具有極點(diǎn)與零點(diǎn)，其表示式為H(z)=Σn=0NBnz-n1+Σn=1NAnz-n]]>
由于擁有接近通帶邊緣的極點(diǎn)與接近截止帶(stop band)邊緣的零點(diǎn)的組合，使得IIR濾波器能設(shè)計(jì)在通帶與截止帶之間具有非常窄頻的傳輸帶(transition band)。若要求相同的頻率響應(yīng)量值設(shè)計(jì)規(guī)范，因?yàn)榫哂袠O點(diǎn)的IIR濾波器，其頻率響應(yīng)量值會(huì)在通帶邊緣急劇減小，其階數(shù)會(huì)明顯低于FIR濾波器數(shù)倍。圖2為以直接形式實(shí)現(xiàn)的一種IIR濾波器結(jié)構(gòu)圖。僅需要N個(gè)內(nèi)存紀(jì)錄最近的N個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，信號(hào)通過IIR濾波器的速度優(yōu)于FIR濾波器。然而，IIR濾波器卻無法達(dá)到精確的線性相位響應(yīng)，并可能造成不穩(wěn)定。綜上所述，數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)必須兼顧IIR濾波器的運(yùn)算效率與FIR的線性相位響應(yīng)特性及穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法及其系統(tǒng)，其是以鏡像濾波器組的特性作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并使用具有對(duì)稱性的半頻濾波器，來作為分頻濾波系統(tǒng)的架構(gòu)，來提高數(shù)字濾波器運(yùn)算的效率、線性相位響應(yīng)特性及穩(wěn)定性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法及其系統(tǒng)，其系統(tǒng)包含一解析濾波端、一編碼/譯碼單元及一合成濾波端。解析濾波端進(jìn)一步包含輸入濾波器單元及輸入取樣單元。合成濾波端進(jìn)一步包含輸出濾波器單元及輸出取樣單元。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)輸入至分頻濾波系統(tǒng)中時(shí)，數(shù)字信號(hào)會(huì)同時(shí)分流至多個(gè)分支，產(chǎn)生多個(gè)分支解析串流信號(hào)。當(dāng)分支解析串流信號(hào)輸入至解析濾波端時(shí)，輸入濾波器單元會(huì)過濾這些分支解析串流信號(hào)，即將這些分支解析串流信號(hào)過濾產(chǎn)生頻率較低的分支解析串流信號(hào)，及頻率較高的分支解析串流信號(hào)。輸入濾波器單元將這些過濾后的分支解析串流信號(hào)，傳送至輸入取樣單元。
當(dāng)輸入取樣單元接收到這些分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)降低這些分支解析串流信號(hào)的取樣率，并將這些經(jīng)過降低取樣率的分支解析串流信號(hào)，分別傳送至編碼/譯碼單元。
當(dāng)編碼/譯碼單元接收到這些經(jīng)過濾及降低取樣率的分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)將這些分支解析串流信號(hào)作編碼以及譯碼的動(dòng)作，產(chǎn)生多個(gè)分支合成串流信號(hào)，并傳送至合成濾波端。
當(dāng)合成濾波端接收這些經(jīng)編碼及譯碼后的分支合成串流信號(hào)時(shí)，輸出取樣單元會(huì)增加這些分支合成串流信號(hào)的取樣率，并傳送至輸出濾波器單元來過濾，也就是說，將這些分支合成串流信號(hào)過濾產(chǎn)生高頻率的分支合成串流信號(hào)，及低頻率的分支合成串流信號(hào)。最后，這些經(jīng)增加取樣率及過濾后的分支合成串流信號(hào)，將會(huì)被合并成一個(gè)輸出信號(hào)，并輸出至分頻濾波系統(tǒng)外。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


圖1為直接形式實(shí)現(xiàn)的一種FIR濾波器結(jié)構(gòu)圖；圖2為直接形式實(shí)現(xiàn)的一種IIR濾波器結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明內(nèi)容的處理數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)的方塊示意圖；圖4A及圖4B為本發(fā)明內(nèi)容的第一輸入信號(hào)的等效路徑示意圖；圖5A及圖5B為本發(fā)明內(nèi)容的第一輸出信號(hào)的等效路徑示意圖；圖6為本發(fā)明內(nèi)容的解析濾波端的方塊示意圖；圖7為本發(fā)明內(nèi)容的合成濾波端的方塊示意圖。
其中，附圖標(biāo)記10分頻濾波系統(tǒng) 300解析濾波端310輸入濾波器單元311第一輸入濾波器312第二輸入濾波器320輸入取樣單元321第一輸入取樣裝置 322第二輸入取樣裝置330輸入延遲單元 331第一延遲單元332第二延遲單元 333第三延遲單元400編碼/譯碼單元 410第一輸入端420第二輸入端430第一輸出端440第二輸出端500合成濾波端510輸出濾波器單元511第一輸出濾波器512第二輸出濾波器520輸出取樣單元521第一輸出取樣裝置 522第二輸出取樣裝置530輸出延遲單元 531第四延遲單元
532第五延遲單元533第六延遲單元534第七延遲單元具體實(shí)施方式
如圖3所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的處理數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)的方塊示意圖。分頻濾波系統(tǒng)10包含一解析濾波端300、一編碼/譯碼單元400及一合成濾波端500。
解析濾波端300，用以接收數(shù)字信號(hào)X(n)，將數(shù)字信號(hào)X(n)先分流至多個(gè)分支，產(chǎn)生多個(gè)分支解析串流信號(hào)，經(jīng)過處理后，輸出這些分支解析串流信號(hào)至編碼/譯碼單元400。解析濾波端300，包含一輸入濾波器單元310及一輸入取樣單元320。
輸入濾波器單元310，包含一第一輸入濾波器311及第二輸入濾波器312。第一輸入濾波器311用以低通過濾分支解析串流信號(hào)，產(chǎn)生低頻率的分支解析串流信號(hào)，故第一輸入濾波器311可以是一低通濾波器。第二輸入濾波器312用以將高通過濾分支解析串流信號(hào)，產(chǎn)生高頻率的分支解析串流信號(hào)，故第二輸入濾波器312可以是一高通濾波器。
輸入取樣單元320用以降低分支解析串流信號(hào)的取樣率，輸入取樣單元320包含一第一輸入取樣裝置321及第二輸入取樣裝置322。
編碼/譯碼單元400，其包含第一輸入端410、一第二輸入端420、一第一輸出端430及一第二輸出端440。編碼/譯碼單元400用以將解析濾波端300所輸入的多個(gè)分支解析串流信號(hào)，分別經(jīng)過編碼以及譯碼的動(dòng)作之后，產(chǎn)生多個(gè)分支合成串流信號(hào)，并輸出至合成濾波端500。
合成濾波端500，用以接收編碼/譯碼單元400所輸入的多個(gè)分支合成串流信號(hào)，來產(chǎn)生一輸出信號(hào)Y(n)。合成濾波端500包含一輸出濾波器單元510及一輸出取樣單元520。
輸出取樣單元520用以提高分支合成串流信號(hào)的取樣率，其包含一第一輸出取樣裝置521及第二輸出取樣裝置522。
輸出濾波器單元510，用以過濾分支合成串流信號(hào)，其包含一第一輸出濾波器511及第二輸出濾波器512。第一輸出濾波器511，用以低通過濾分支合成串流信號(hào)，故第一輸出濾波器511為一低通濾波器。第二輸出濾波器512，用以高通過濾分支合成串流信號(hào)，故第二輸出濾波器512為一高通濾波器。
其中，分頻濾波系統(tǒng)10利用鏡像濾波器組(quadrature mirror FIRfilters，QMF filters)為架構(gòu)所組合而成，且輸入濾波器單元310及輸出濾波器單元510由半頻濾波器所組成。QMF的特性如下式H1(z)＝H0(-z)，G0(z)＝H0(z)，G1(z)＝-H1(z)|T0(ejw)|=Y(z)X(z)=12[|H0(ejw)|2+|H1(ejw)|2]]]>H0(z)代表第一輸入濾波器311，H1(z)代表第二輸入濾波器312，G0(z)代表第一輸出濾波器511，G1(z)代表第二輸出濾波器512。當(dāng)H0(z)確定后，即可找到H1(z)、G0(z)及G1(z)。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)X(n)輸入至分頻濾波系統(tǒng)10中時(shí)，數(shù)字信號(hào)X(n)會(huì)同時(shí)分流至多個(gè)分支，產(chǎn)生多個(gè)分支解析串流信號(hào)。當(dāng)分支解析串流信號(hào)輸入至分頻濾波系統(tǒng)10中的解析濾波端300時(shí)，解析濾波端300中的輸入濾波器單元310會(huì)過濾這些分支解析串流信號(hào)，即輸入濾波器單元310中的第一輸入濾波器311會(huì)將分支解析串流信號(hào)低通過濾，產(chǎn)生頻率較低的分支解析串流信號(hào)，第二輸入濾波器312會(huì)將分支解析串流信號(hào)高通過濾，產(chǎn)生頻率較高的分支解析串流信號(hào)。輸入濾波器單元310將頻率較高的分支解析串流信號(hào)及頻率較低的分支解析串流信號(hào)，傳送至輸入取樣單元320。
當(dāng)輸入取樣單元320接收到這些分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)降低這些分支解析串流信號(hào)的取樣率。也就是說，輸入取樣單元320內(nèi)的第一輸入取樣裝置321會(huì)降低頻率較低的分支解析串流信號(hào)的取樣率，產(chǎn)生降低取樣率后的分支解析串流信號(hào)，即為第一輸入信號(hào)，第二輸入取樣裝置322會(huì)降低頻率較高的分支解析串流信號(hào)的取樣率，也產(chǎn)生降低取樣率后的分支解析串流信號(hào)，即為第二輸入信號(hào)。輸入取樣單元320會(huì)將這些經(jīng)過降低取樣率的分支解析串流信號(hào)，即第一輸入信號(hào)及第二輸入信號(hào)，分別傳送至編碼/譯碼單元400。
當(dāng)編碼/譯碼單元400接收到這些經(jīng)過濾及降低取樣率的分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)將這些分支解析串流信號(hào)作編碼以及譯碼的動(dòng)作，產(chǎn)生多個(gè)分支合成串流信號(hào)。也就是說，編碼/譯碼單元400內(nèi)的第一輸入端410會(huì)接收由解析濾波端300所輸入的經(jīng)過濾且降低取樣率的分支解析串流信號(hào)，即第一輸入信號(hào)，第二輸入端420會(huì)接收由解析濾波端300所輸入的經(jīng)過濾且降低取樣率的分支解析串流信號(hào)，即第二輸入信號(hào)，第一輸入信號(hào)及第二輸入信號(hào)經(jīng)過編碼及譯碼后，產(chǎn)生第一輸出信號(hào)及第二輸出信號(hào)，且分別由編碼/譯碼單元400中的第一輸出端430及第二輸出端440來傳送至合成濾波端500。
當(dāng)合成濾波端500接收這些經(jīng)編碼及譯碼后的分支合成串流信號(hào)時(shí)，合成濾波端500中的輸出取樣單元520會(huì)增加這些分支合成串流信號(hào)的取樣率，并傳送至輸出濾波器單元510。也就是說，輸出取樣單元520中的第一輸出取樣裝置521會(huì)增加第一輸出信號(hào)的取樣率，第二輸出取樣裝置522也會(huì)增加第二輸出信號(hào)的取樣率，而這些經(jīng)過增加取樣率的分支合成串流信號(hào)，即經(jīng)過增加取樣率的第一輸出信號(hào)及第二輸出信號(hào)，將傳送至輸出濾波器單元510。
當(dāng)輸出濾波器單元510接收到這些經(jīng)增加取樣率的分支合成串流信號(hào)時(shí)，輸出濾波器單元510會(huì)將這些分支合成串流信號(hào)過濾。也就是說，輸出濾波器單元510內(nèi)的第一輸出濾波器511，會(huì)低通過濾已增加取樣率的第一輸出信號(hào)，產(chǎn)生頻率較低的分支合成串流信號(hào)，即頻率較低的第一輸出信號(hào)，第二輸出濾波器512，會(huì)高通過濾已增加取樣率的第二輸出信號(hào)，產(chǎn)生頻率較高的分支合成串流信號(hào)，即頻率較高的第二輸出信號(hào)。這些經(jīng)增加取樣率及過濾后的分支合成串流信號(hào)，將會(huì)被合并成一個(gè)輸出信號(hào)Y(n)，并輸出至分頻濾波系統(tǒng)10外。
除此之外，在解析濾波端300中，這些分支解析串流信號(hào)也可以先由輸入取樣單元320來降低取樣率后，再傳送至輸入濾波器單元310來過濾，而分支合成串流信號(hào)也可以先由輸出濾波器單元510來過濾，再傳送至輸出取樣單元520來增加取樣率。
為了更清楚地闡述本發(fā)明的目的，根據(jù)圖3所示的處理數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)的方塊示意圖，再提出一進(jìn)一步實(shí)施例，如圖4A所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的第一輸入信號(hào)的等效方塊示意圖。解析濾波端300還進(jìn)一步包含一輸入延遲單元330，輸入延遲單元330用以延遲分支解析串流信號(hào)。
當(dāng)?shù)谝惠斎霝V波器311接收到分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)低通過濾分支解析串流信號(hào)，產(chǎn)生頻率較低的分支解析串流信號(hào)，并傳送分支解析串流信號(hào)至第一輸入取樣裝置321來降低取樣率。當(dāng)輸入延遲單元330接收到分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)延遲分支解析串流信號(hào)，并傳送至第二輸入濾波器312。當(dāng)?shù)诙斎霝V波器312接收到經(jīng)延遲的分支解析串流信號(hào)時(shí)，第二輸入濾波器312會(huì)高通過率分支解析串流信號(hào)，產(chǎn)生頻率較高的分支解析串流信號(hào)低頻信號(hào)，并傳送至第二輸入取樣裝置322來降低取樣率。最后這些已過濾且降低取樣率的分支解析串流信號(hào)將被合并成一第一輸入信號(hào)。
同理，如圖4B所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的第一輸入信號(hào)的等效路徑示意圖。當(dāng)?shù)谝惠斎肴友b置321接收到分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)降低分支解析串流信號(hào)的取樣率，并傳送至第一輸入濾波器311來進(jìn)行低通過濾的處理。當(dāng)輸入延遲單元330接收到分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)延遲分支解析串流信號(hào)，并傳送至第二輸入取樣裝置322。當(dāng)?shù)诙斎肴友b置322接收到已延遲的分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)降低分支解析串流信號(hào)的取樣率，并傳送至第二輸入濾波器312來進(jìn)行高通過濾的處理。最后這些已過濾且降低取樣率的分支解析串流信號(hào)將被合并成一第一輸入信號(hào)。
同樣地，為了更清楚地闡述本發(fā)明的目的，根據(jù)圖3所示的處理數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)的方塊示意圖，再提出一進(jìn)一步實(shí)施例，如圖5A所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的第一輸出信號(hào)的等效路徑示意圖。合成濾波端500，還進(jìn)一步包含輸出延遲單元530，輸出延遲單元530用以延遲分支合成串流信號(hào)。
當(dāng)?shù)谝惠敵鋈友b置521接收到第一輸出信號(hào)時(shí)，會(huì)提升第一輸出信號(hào)的取樣率，即增加分支合成串流信號(hào)的取樣率，并傳送至第一輸出濾波器511來進(jìn)行低通過濾的動(dòng)作。過濾后，再傳送至輸出延遲單元530作延遲的動(dòng)作。當(dāng)?shù)诙敵鋈友b置522接收到第一輸出信號(hào)時(shí)，會(huì)增加第一輸出信號(hào)的取樣率，即增加分支合成串流信號(hào)的取樣率，并傳送至第二輸出濾波器512來作高通過濾的動(dòng)作。最后這些已過濾且增加取樣率的分支合成串流信號(hào)將被合并成一輸出信號(hào)Y(n)。
同理，如圖5B所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的第一輸出信號(hào)的等效路徑示意圖。當(dāng)?shù)谝惠敵鰹V波器511接收到第一輸出信號(hào)時(shí)，會(huì)將第一輸出信號(hào)低通過濾，即將分支合成串流信號(hào)低通過濾，并傳送至第一輸出取樣裝置521來增加取樣率，增加取樣率后，輸出延遲單元530會(huì)延遲分支合成串流信號(hào)。當(dāng)?shù)诙敵鰹V波器512接收到第一輸出信號(hào)時(shí)，會(huì)將第一輸出信號(hào)高通過濾，即將分支合成串流信號(hào)高通過濾，并傳送至第二輸出取樣裝置522來增加取樣率。最后這些已過濾且增加取樣率的分支合成串流信號(hào)將被合并成一輸出信號(hào)Y(n)。
為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的目的，本發(fā)明再提出一解析濾波端的進(jìn)一步實(shí)施例，如圖6所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的解析濾波端的方塊示意圖。解析濾波端300，其包含一輸入濾波器單元310、一輸入取樣單元320及一輸入延遲單元330。輸入濾波器單元310包含一第一輸入濾波器311及一第二輸入濾波器312。輸入取樣單元320包含一第一輸入取樣裝置321及一第二輸入取樣裝置322。輸入延遲單元330包含一第一延遲單元331、一第二延遲單元332及一第三延遲單元333。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)X(n)輸入至解析濾波端300時(shí)，數(shù)字信號(hào)X(n)先分流至多個(gè)分支，產(chǎn)生多個(gè)分支解析串流信號(hào)，這些分支解析串流信號(hào)將同時(shí)流向分支上的第一輸入取樣裝置321及第一延遲單元331。
當(dāng)?shù)谝惠斎肴友b置321接收到分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)降低分支解析串流信號(hào)的取樣率，即第一奇數(shù)信號(hào)，并分別同時(shí)傳送至第一輸入濾波器311及第三延遲單元333。
當(dāng)?shù)谝谎舆t單元331接收到分支解析串流信號(hào)時(shí)，會(huì)延遲分支解析串流信號(hào)，并傳送至第二輸入取樣裝置322來降低取樣率，產(chǎn)生第一偶數(shù)信號(hào)，并分別同時(shí)傳送至第二輸入濾波器312及第二延遲單元332。
當(dāng)?shù)谝惠斎霝V波器311接收到第一奇數(shù)信號(hào)時(shí)，會(huì)低通過濾第一奇數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生第一低頻奇數(shù)信號(hào)。當(dāng)?shù)诙舆t單元332接收到第一偶數(shù)信號(hào)時(shí)，會(huì)延遲第一偶數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生第一偶數(shù)延遲信號(hào)。第一偶數(shù)延遲信號(hào)乘以一HN值后，與第一低頻奇數(shù)信號(hào)相加，以產(chǎn)生上述的第一輸入信號(hào)。
當(dāng)?shù)诙斎霝V波器312接收到第一偶數(shù)信號(hào)時(shí)，會(huì)高通過濾第一偶數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生第一高頻偶數(shù)信號(hào)。當(dāng)?shù)谌舆t單元333接收到第一奇數(shù)信號(hào)時(shí)，會(huì)延遲第一奇數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生第一奇數(shù)延遲信號(hào)。第一奇數(shù)延遲信號(hào)乘以一HN值后，與第一高頻偶數(shù)信號(hào)相減，以產(chǎn)生上述的第二輸入信號(hào)。
其中，第一輸入取樣裝置321及第二輸入取樣裝置322的取樣系數(shù)為二分之一，即第一輸入取樣裝置321及第二輸入取樣裝置322將所接收到的數(shù)字信號(hào)X(n)的取樣資料量，降低至二分之一。
第一延遲單元331的延遲系數(shù)為-1，即將數(shù)字信號(hào)X(n)延遲一個(gè)單位時(shí)間。第二延遲單元332的延遲系數(shù)為-4，即將分支解析串流信號(hào)延遲四個(gè)單位時(shí)間。第三延遲單位333的延遲系數(shù)為-5，即將分支解析串流信號(hào)延遲五的單位時(shí)間。HN值，為第一輸入濾波器311、第二輸入濾波器312、第一輸出濾波器511及第二輸出濾波器512所濾波的分支解析串流信號(hào)及分支合成濾波信號(hào)中最大的峰值。
除此之外，第一輸入濾波器311與第一輸入取樣裝置321的位置可以互換，即先低通過濾分支解析串流信號(hào)，再增加分支解析串流信號(hào)的取樣率。同樣地，第二輸入濾波器312與第二輸入取樣裝置322的位置可以互換，即先高通過濾分支解析串流信號(hào)，再增加分支解析串流信號(hào)的取樣率。
如此一來，解析濾波端300將數(shù)字信號(hào)X(n)分成高頻率的分支解析串流信號(hào)，及低頻率的分支解析串流信號(hào)，再重復(fù)使用此架構(gòu)后，可以將數(shù)字信號(hào)X(n)的頻帶依序分解為二的次方數(shù)頻帶。
為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的目的，本發(fā)明內(nèi)容再提出一合成濾波端的進(jìn)一步實(shí)施例，如圖7所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的合成濾波端的方塊示意圖。合成濾波端500，其包含一輸出濾波器單元510、一輸出取樣單元520及一輸出延遲單元530。輸出濾波器單元510，包含一第一輸出濾波器511及第二輸出濾波器512。輸出取樣單元520，包含一第一輸出取樣裝置521、一第二輸出取樣裝置522、一第三輸出取樣裝置523及一第四輸出取樣裝置524。輸出延遲單元530包含一第四延遲單元531、第五延遲單元532、一第六延遲單元533及一第七延遲單元534。
當(dāng)?shù)谝惠敵鲂盘?hào)傳送至合成濾波端500時(shí)，第一輸出信號(hào)會(huì)同時(shí)流向第一輸出濾波器511及第四延遲單元531。
當(dāng)?shù)谝惠敵鰹V波器511接收到第一輸出信號(hào)時(shí)，即接收到分支合成串流信號(hào)時(shí)，會(huì)低通過濾第一輸出信號(hào)，產(chǎn)生低頻率的第一輸出信號(hào)，并傳送至第一輸出取樣裝置521來作增加取樣率的動(dòng)作。在增加取樣率之后，第六延遲單元533會(huì)將增加取樣率后的第一輸出信號(hào)作延遲的動(dòng)作，產(chǎn)生第二低頻奇數(shù)信號(hào)。
當(dāng)?shù)谒难舆t單元531接收到第一輸出信號(hào)時(shí)，即收到分支合成串流信號(hào)時(shí)，會(huì)延遲第一輸出信號(hào)，產(chǎn)生第一延遲信號(hào)，第一延遲信號(hào)在乘以一HN值后，傳送到第二輸出取樣裝置522來進(jìn)行增加取樣率的動(dòng)作，以產(chǎn)生第二偶數(shù)延遲信號(hào)。第二偶數(shù)延遲信號(hào)與第二低頻奇數(shù)信號(hào)相加之后，產(chǎn)生第一合成信號(hào)。
當(dāng)?shù)诙敵鲂盘?hào)傳送至合成濾波端500時(shí)，第二輸出信號(hào)會(huì)同時(shí)流向第五延遲單元532及第二輸出濾波器512。
當(dāng)?shù)诙敵鰹V波器512接收到第二輸出信號(hào)時(shí)，即接收到分支合成串流信號(hào)，會(huì)高通過濾第二輸出信號(hào)，產(chǎn)生高頻率的分支合成串流信號(hào)，以傳送至第四輸出取樣裝置524來進(jìn)行增加取樣的動(dòng)作，產(chǎn)生第二高頻偶數(shù)信號(hào)。
當(dāng)?shù)谖逖舆t單元532接收到第二輸出信號(hào)時(shí)，即接收到分支合成串流信號(hào)，會(huì)延遲第二輸出信號(hào)，以產(chǎn)生第二延遲信號(hào)。第二延遲信號(hào)在乘以一HN值后，傳送至第三輸出取樣裝置523來增加取樣率，以及提供第七延遲單元534來作延遲的動(dòng)作，產(chǎn)生第二奇數(shù)延遲信號(hào)。第二奇數(shù)延遲信號(hào)與第二高頻偶數(shù)信號(hào)相減，產(chǎn)生第二合成信號(hào)。
第一合成信號(hào)與第二合成信號(hào)相加，即產(chǎn)生上述分頻濾波系統(tǒng)10所輸出的輸出信號(hào)Y(n)。
其中，第一輸出取樣裝置521至第四輸出取樣裝置524的取樣系數(shù)為2，即第一輸出取樣裝置521至第四輸出取樣裝置524將所接收到的分支合成串流信號(hào)的取樣資料量，增加為原來的二倍。
第四延遲單元531的延遲系數(shù)為-5，即將所接收到的分支合成串流信號(hào)延遲五個(gè)單位時(shí)間。第五延遲單元532的延遲系數(shù)為-4，即將所接收到的分支合成串流信號(hào)延遲四個(gè)單位時(shí)間。第六延遲單元533的延遲系數(shù)為-1，即將所接收到的分支合成串流信號(hào)延遲一個(gè)單位時(shí)間。第七延遲單元534的延遲系數(shù)為-1，即將所接收到的分支合成串流信號(hào)延遲一個(gè)單位時(shí)間。
除此之外，第一輸出濾波器511與第一輸出取樣裝置521的位置可以互換，即先增加分支合成串流信號(hào)的取樣率，再低通過濾分支合成串流信號(hào)。同樣地，第二輸出濾波器512與第四輸出取樣裝置524的位置可以互換，即先增加分支合成串流信號(hào)的取樣率，再高通過濾分支合成串流信號(hào)。
如此一來，合成濾波端500把已經(jīng)被解析濾波端300所分解成的分支解析串流信號(hào)，重新還原并組合回原本的信號(hào)，即由分支解析串流信號(hào)經(jīng)編碼/譯碼單元400處理后，產(chǎn)生分支合成串流信號(hào)，再重新還原并組合這些分支合成串流信號(hào)回原本的信號(hào)，即輸出信號(hào)Y(n)，在此架構(gòu)中，數(shù)字信號(hào)X(n)的失真會(huì)大幅地減少。
綜上所述，本發(fā)明為一數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法及其系統(tǒng)，是以利用一鏡像濾波器組為架構(gòu)，且采用半頻濾波器來過濾數(shù)字信號(hào)，以達(dá)到IIR濾波器的高運(yùn)算效率，與FIR良好的線性相位響應(yīng)特性及穩(wěn)定性。
本發(fā)明所提供的優(yōu)點(diǎn)在于，利用鏡像濾波器組為架構(gòu)所組合而成，且輸入濾波器單元及輸出濾波器單元由半頻濾波器所組成。
本發(fā)明所提供的另一優(yōu)點(diǎn)在于，解析濾波端將數(shù)字信號(hào)分成高頻率的分支解析串流信號(hào)，及低頻率的分支解析串流信號(hào)。
本發(fā)明所提供的再一優(yōu)點(diǎn)在于，重復(fù)地使用解析濾波端的架構(gòu)，可以將數(shù)字信號(hào)的頻率分解成二的次方數(shù)頻帶。
本發(fā)明所提供的又一優(yōu)點(diǎn)在于，合成濾波端把經(jīng)編碼/譯碼單元處理后的分支解析串流信號(hào)，即分支合成串流信號(hào)，還原成原本的數(shù)字信號(hào)，即輸出信號(hào)，以達(dá)到降低輸出信號(hào)的失真度。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，以一解析濾波端接收并處理一數(shù)字信號(hào)，產(chǎn)生一第一輸入信號(hào)及一第二輸入信號(hào)，來提供一譯碼/編碼單元作編碼及譯碼的動(dòng)作，并產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)及一第二輸出信號(hào)至一合成濾波端來處理，以產(chǎn)生一輸出信號(hào)，該解析濾波端處理該數(shù)字信號(hào)的步驟包含接收該數(shù)字信號(hào)，并同時(shí)降低該數(shù)字信號(hào)的取樣率，產(chǎn)生一第一奇數(shù)信號(hào)，以及延遲該數(shù)字信號(hào)，并降低取樣率后，產(chǎn)生一第一偶數(shù)信號(hào)；低通過濾該第一奇數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生一第一低頻奇數(shù)信號(hào)，以產(chǎn)生該第一輸入信號(hào)；延遲該第一偶數(shù)信號(hào)，以產(chǎn)生一第一偶數(shù)延遲信號(hào)，該第一偶數(shù)延遲信號(hào)乘上一HN值后，與該第一低頻奇數(shù)信號(hào)相加，以提供該第一輸入信號(hào)；高通過濾該第一偶數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生一第一高頻偶數(shù)信號(hào)，以產(chǎn)生該第二輸入信號(hào)；以及延遲該第一奇數(shù)信號(hào)，產(chǎn)生一第一奇數(shù)延遲信號(hào)，該第一奇數(shù)延遲信號(hào)乘上該HN值后，與該第一高頻偶數(shù)信號(hào)相減，以提供該第二輸入信號(hào)；其中，該HN值是該數(shù)字信號(hào)的最大峰值，且該解析濾波端及該合成濾波端是以一鏡像濾波器組為架構(gòu)，該鏡像濾波器組包含多個(gè)半頻濾波器。
2.一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，以一解析濾波端接收并處理一數(shù)字信號(hào)，以產(chǎn)生一第一輸入信號(hào)及一第二輸入信號(hào)，來提供一譯碼/編碼單元作編碼及譯碼的動(dòng)作，產(chǎn)生一第一輸出信號(hào)及一第二輸出信號(hào)至一合成濾波端來處理，以產(chǎn)生一輸出信號(hào)，該合成濾波端產(chǎn)生該輸出信號(hào)的步驟包含接收該第一輸出信號(hào)及該第二輸出信號(hào)；低通過濾該第一輸出信號(hào)、增加該第一輸出信號(hào)的取樣率，并延遲該第一輸出信號(hào)，以產(chǎn)生一第二低頻奇數(shù)信號(hào)，以提供一第一合成信號(hào)；延遲該第一輸出信號(hào)，以產(chǎn)生一第一延遲信號(hào)，該第一延遲信號(hào)乘以一HN值后，經(jīng)過增加取樣率，產(chǎn)生一第二偶數(shù)延遲信號(hào)，該第二偶數(shù)延遲信號(hào)與該第二低頻奇數(shù)信號(hào)相加，產(chǎn)生該第一合成信號(hào)；高通過濾該第二輸出信號(hào)，并增加該第二輸出信號(hào)的取樣率，以產(chǎn)生一第二高頻偶數(shù)信號(hào)，以提供一第二合成信號(hào)；延遲該第二輸出信號(hào)，產(chǎn)生一第二延遲信號(hào)，該第二延遲信號(hào)乘以該HN值后，再經(jīng)過增加取樣及延遲，產(chǎn)生一第二奇數(shù)延遲信號(hào)，該第二奇數(shù)延遲信號(hào)與該第二高頻偶數(shù)信號(hào)相減，即產(chǎn)生該第二合成信號(hào)；以及該第一合成信號(hào)與該第二合成信號(hào)相加，產(chǎn)生該輸出信號(hào)；其中HN值為該第一輸出信號(hào)及該第二輸出信號(hào)中最大的峰值。
3.一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，輸入一數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)同時(shí)流入多個(gè)分支，產(chǎn)生多個(gè)分支解析串流信號(hào)，該些分支解析串流信號(hào)流入一輸入濾波器單元；過濾該流入該輸入濾波器單元的分支解析串流信號(hào)，并傳送至一輸入取樣裝置；降低該輸入至該輸入取樣裝置的分支解析串流信號(hào)的取樣率，并輸出至一編碼/譯碼單元；編碼并譯碼該輸出至該編碼/譯碼單元的分支解析串流信號(hào)，以產(chǎn)生多個(gè)分支合成串流信號(hào)，并傳送至一輸出取樣單元；增加傳送至該輸出取樣單元的該分支合成串流信號(hào)的取樣率，并且經(jīng)過一輸出濾波器單元過濾后，合并成一輸出信號(hào)；以及輸出該輸出信號(hào)；其中，該輸入濾波器單元、該輸入取樣單元、該輸出濾波器單元及該輸出取樣單元以一鏡像濾波器組為架構(gòu)所組合而成，且該輸入濾波器單元及該輸出濾波器單元利用多個(gè)半頻濾波器所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，該輸入濾波器單元用以將該分支解析串流信號(hào)分別過濾，產(chǎn)生至少一個(gè)低頻率的分支解析串流信號(hào)，及至少一個(gè)高頻率的分支解析串流信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，該輸出濾波器單元用以將該分支合成串流信號(hào)分別過濾，產(chǎn)生至少一個(gè)高頻率的分支合成串流信號(hào)及至少一個(gè)低頻率的分支合成串流信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，該分支解析串流信號(hào)先由該輸入取樣單元來降低取樣率，再由該輸入濾波器單元來過濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法，其特征在于，該分支合成串流信號(hào)先由該輸出濾波器單元來過濾后，再由該輸出取樣單元來增加取樣率。
8.一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)，其特征在于，包括一解析濾波端，用以接收一數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生多個(gè)分支解析串流信號(hào)，該解析濾波端包含一輸入濾波器單元，用以過濾該分支解析串流信號(hào)，一輸入取樣單元，用以降低該分支解析串流信號(hào)的取樣率，而該輸入取樣單元包含至少一個(gè)輸入取樣裝置；一編碼/譯碼單元，其連結(jié)于該解析濾波端，用以編碼并譯碼經(jīng)過濾及降低取樣率后的該分支解析串流信號(hào)，產(chǎn)生多個(gè)分支合成串流信號(hào)；一合成濾波端，其連結(jié)于該編碼/譯碼單元，用以接收該分支合成串流信號(hào)，輸出一輸出信號(hào)，該合成濾波端包含，一輸出取樣單元，用以增加該分支合成串流信號(hào)的取樣率，一輸出濾波器單元，用以過濾該分支合成串流信號(hào)，而該輸出取樣單元包含至少一個(gè)輸出取樣裝置；其中，該輸入濾波器單元、該輸入取樣單元、該輸出濾波器單元及該輸出取樣單元以一鏡像濾波器組為架構(gòu)所組合而成，且該輸入濾波器單元及該輸出濾波器單元利用多個(gè)半頻濾波器所組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)，其特征在于，該輸入濾波器單元及該輸出濾波器單元都包含至少一個(gè)低通濾波器，用以低通過濾該分支解析串流信號(hào)，及至少一個(gè)高通濾波器，用以高通過濾該分支解析串流信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字信號(hào)的分頻濾波系統(tǒng)，其特征在于，該解析濾波端及該合成濾波端都還進(jìn)一步包含至少一延遲單元，用以分別延遲該分支解析串流信號(hào)及該分支合成串流信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字信號(hào)的分頻濾波方法及其系統(tǒng)，該方法先將數(shù)字信號(hào)分成多個(gè)分支解析串流信號(hào)，經(jīng)過處理產(chǎn)生多個(gè)分支合成串流信號(hào)，最后再由這些分支合成串流信號(hào)合并成輸出信號(hào)，以達(dá)到無限脈沖響應(yīng)濾波器的高運(yùn)算效率，與有限脈沖響應(yīng)良好的線性相位響應(yīng)特性及穩(wěn)定性。該分頻濾波系統(tǒng)以一鏡像濾波器組為架構(gòu)，且采用半頻濾波器來過濾這些分支解析串流信號(hào)及分支合成串流信號(hào)。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101072018SQ200610079169
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者蕭詩駿 申請(qǐng)人:揚(yáng)智科技股份有限公司