專利名稱：頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器及其均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及一種數(shù)字濾波器及其衡器，更具體地，涉及一種通帶可重構(gòu)數(shù)字濾波器及其均衡器。
背景技術(shù)：
數(shù)字濾波器的集成性、微型化和制造成本低且可靠度高，因此與模擬濾波器相比較具有很大的優(yōu)點。特別地，數(shù)字濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域隨著高速的通信速度的實現(xiàn)以及通信量的增強而擴大。數(shù)字濾波器使用在諸如移動通信系統(tǒng)中的基帶模塊的發(fā)射器和接收器等裝置內(nèi)。
數(shù)字濾波器通常劃分為有限脈沖響應(yīng)濾波器(Finite Impulse Response FIR)和無限脈沖響應(yīng)濾波器(Infinite Impulse Response :IIR)。有限脈沖響應(yīng)濾波器使用的特性是當脈沖響應(yīng)被輸進該濾波器時，該脈沖響應(yīng)具有有限的長度，這是因為有限脈沖響應(yīng)濾波器沒有使用任何的反饋。沒有使用反饋的有限脈沖響應(yīng)濾波器不需要反饋回路，因此保證了該濾波器的穩(wěn)定性。特別地，因為有限脈沖響應(yīng)濾波器具有線性相位的特性，所以，該有限脈沖響應(yīng)濾波器已經(jīng)廣泛地使用在波形傳輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域中。但是，如果通過使用該有限脈沖響應(yīng)濾波器的波幅，以獲得與無限脈沖響應(yīng)濾波器大體相同的波幅的話，那么就會更進一步地提升該有限脈沖響應(yīng)濾波器的階數(shù)。結(jié)果是，該有限脈沖響應(yīng)濾波器給加法器和乘法器的硬件壓力。該有限脈沖響應(yīng)濾波器可以通過在頻域內(nèi)的設(shè)計方法和在時域內(nèi)的設(shè)計方法進行設(shè)計，并且，當該有限脈沖響應(yīng)濾波器通過在頻域內(nèi)的設(shè)計方法被設(shè)計時，主要使用的是窗函數(shù)法和頻率采樣法等。在該時域中的濾波器的設(shè)計比在頻域中的濾波器的設(shè)計更簡單，因為在時域內(nèi)的濾波器的設(shè)計中的脈沖響應(yīng)對應(yīng)于該濾波器的系數(shù)。線性規(guī)劃(linear programming)廣泛地被視為類似于傳遞函數(shù)的一種方法，在存在有最佳解決方案的情況下，可以通過有限的計算算出該最佳解決方案。特別地，有限脈沖響應(yīng)濾波器的輸出界限允許省略不會生成輸出大幅下降的計算程序或不會在內(nèi)插輸出中生成預(yù)定值的計算程序，因此，當進行內(nèi)插或抽取以便提高或降低例如信號的采樣率等多速率應(yīng)用程序時，這在計算方面很有效率。由于該有限脈沖響應(yīng)濾波器的抽頭和系數(shù)等的數(shù)量是固定的，如果該有限脈沖響應(yīng)濾波器設(shè)計為實現(xiàn)一定的通帶，那么就難重構(gòu)通帶的特性。圖7是示出通過濾波器的系數(shù)改變來重構(gòu)頻率的傳統(tǒng)濾波器的實例的視圖。參考圖7，傳統(tǒng)的頻率可重構(gòu)濾波器包括系數(shù)存儲部100、復(fù)用器102、乘法器104和加法器106。系數(shù)存儲部100存儲多個通帶的系數(shù)信息。根據(jù)用戶所選擇的頻帶抽取系數(shù)信息，該抽取的系數(shù)信息提供給復(fù)用器102，以便生成對應(yīng)于所選擇的頻帶的脈沖響應(yīng)。所生成的脈沖響應(yīng)應(yīng)用于輸入函數(shù)x(n)，因此，通過濾波該輸入函數(shù)X (η)生成輸出信號y (η)。傳統(tǒng)的可重構(gòu)方法限制了可重構(gòu)的頻帶，雖然頻率被重構(gòu)，但是只改變了該濾波器的系數(shù)，因此，很難適當?shù)刂貥?gòu)該頻率。不能在頻帶中重構(gòu)頻率，除非該頻率對應(yīng)于預(yù)存儲的該濾波器的系數(shù)。相應(yīng)地，該濾波器的系數(shù)需要一個個地存儲，以便重構(gòu)該頻率，因此，該濾波器應(yīng)當具有用于存儲大量信息的存儲器。最近，均衡器通常用于助聽器和聲源游戲等，根據(jù)用戶的喜好重構(gòu)通帶是該均衡器最重要的功能之一。提供改進的均衡器對該濾波器的頻率重構(gòu)是必要的
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供了頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器及其均衡器，以便只通過改變非常少的參數(shù)就可以實現(xiàn)各種帶通的特性。此外，本發(fā)明提供了可以自由改變通帶的數(shù)字濾波器及其均衡器。此外，本發(fā)明提供一種可以通過結(jié)合多個圖像來改變通帶以使用戶可以容易地改變該濾波器的通帶的數(shù)字濾波器。此外，本發(fā)明提供一種頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，用于通過改變參數(shù)的簡單方法來改變通帶的特性，所述參數(shù)通過使用時域內(nèi)的閉合形式的響應(yīng)來改變。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過下列的實施例可以容易了解本發(fā)明的其他方面。技術(shù)方案一方面，本發(fā)明提供了一種頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，包括用于對模型濾波器的響應(yīng)進行以采樣常數(shù)縮放的上采樣，以及用于生成以一定的周期反復(fù)形成的多圖像的響應(yīng)；互補轉(zhuǎn)換部，配置成生成多互補圖像的響應(yīng)，所述多互補圖像在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)以一定的周期反復(fù)形成，所述多互補圖像具有與所述多圖像相同的特性；以及圖像響應(yīng)操作部，配置成操作對應(yīng)于在所述多互補圖像和所述多圖像之間選擇的頻帶的圖像的響應(yīng)。該頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器進一步包括濾波器響應(yīng)操作部，配置成生成所述濾波器的響應(yīng)，如果所選擇的頻帶對應(yīng)于多個多圖像或多互補圖像，通過求和對應(yīng)于所述選擇的頻帶的各圖像的響應(yīng)來生成所述濾波器的響應(yīng)。所述采樣常數(shù)和多圖像數(shù)量作為采樣內(nèi)核的變量。采樣內(nèi)核K α I (n，k)通過下列方程式表達
權(quán)利要求
1.一種頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，包括 采樣內(nèi)核存儲部，配置成存儲采樣內(nèi)核，所述采樣內(nèi)核用于對模型濾波器的響應(yīng)進行以采樣常數(shù)縮放的上采樣，以及用于生成以一定的周期反復(fù)形成的多圖像的響應(yīng)； 互補轉(zhuǎn)換部，配置成生成多互補圖像的響應(yīng)，所述多互補圖像在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)以一定的周期反復(fù)形成，所述多互補圖像具有與所述多圖像相同的特性；以及 圖像響應(yīng)操作部，配置成操作對應(yīng)于在所述多互補圖像和所述多圖像之間選擇的頻帶的圖像的響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，進一步包括 濾波器響應(yīng)操作部，配置成生成所述濾波器的響應(yīng)，如果所選擇的頻帶對應(yīng)于多個多圖像或多互補圖像，通過求和對應(yīng)于所述選擇的頻帶的各圖像的響應(yīng)來生成所述濾波器的響應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，所述采樣常數(shù)和多圖像數(shù)量作為采樣內(nèi)核的變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，所述采樣內(nèi)核Kaa(n，k)通過下列方程式表達
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，使用所述采樣內(nèi)核對模型濾波器的響應(yīng)進行上采樣以及多圖像的生成通過下列方程式實現(xiàn)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，所述互補轉(zhuǎn)換部通過在z域內(nèi)以^延遲用于生成所述多圖像的響應(yīng)而生成多個多互補圖像，N是所述模型濾波器的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，所述圖像響應(yīng)操作部通過從用于生成L個多圖像或多互補圖像的響應(yīng)中減去用于生成(L-I)個多圖像或多互補圖像的響應(yīng)來操作所述圖像的響應(yīng)，以便操作所選擇的第L個多圖像或多互補圖像的響應(yīng)。
8.—種頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，包括 多圖像響應(yīng)操作部，配置成操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多圖像的響應(yīng)，所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器的響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中生成以一定的周期反復(fù)生成的多圖像；以及 多互補圖像響應(yīng)操作部，配置成操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多互補圖像的響應(yīng)，所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)生成以一定的周期反復(fù)生成的多互補圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，進一步包括 濾波器響應(yīng)操作部，配置成生成該濾波器的響應(yīng)，如果該選擇的頻帶對應(yīng)于多個多圖像或多互補圖像，通過求和對應(yīng)于該選擇的頻帶的各多圖像或多互補圖像的響應(yīng)來生成該濾波器的響應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，用于生成所述多圖像的所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)以下列方程式表達 這里，a是所述采樣常數(shù)，h[n]是所述模型濾波器的響應(yīng)，L是所述多圖像數(shù)量，Ka,L(n, k)是以采樣常數(shù)縮放的采樣內(nèi)核，并且所述多圖像數(shù)量對應(yīng)于所述L。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，用于生成所述多互補圖像的所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)以下列方程式表達 這里，a是所述采樣常數(shù)，h[n]是所述模型濾波器的響應(yīng)，L是多圖像數(shù)量，Kaa(n，k)是以采樣常數(shù)縮放的互補采樣內(nèi)核，并且所述多圖像數(shù)量對應(yīng)于所述L。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，所述多圖像響應(yīng)操作部通過從用于生成L個多圖像的響應(yīng)中減去用于生成(L-I)個多圖像的響應(yīng)來操作所選擇的第L個所述多圖像的響應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器，其中，所述多互補圖像響應(yīng)操作部通過從用于生成L個多互補圖像的響應(yīng)中減去用于生成(L-I)個多互補圖像的響應(yīng)來操作所選擇的第L個所述多互補圖像的響應(yīng)。
14.一種頻率可重構(gòu)均衡器，包括 采樣內(nèi)核存儲部，配置成存儲采樣內(nèi)核，所述采樣內(nèi)核用于對模型濾波器的響應(yīng)進行以采樣常數(shù)縮放的上采樣，以及用于生成以一定的周期反復(fù)形成的多圖像的響應(yīng)； 互補轉(zhuǎn)換部，配置成生成多互補圖像的響應(yīng)，所述多互補圖像在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)以一定的周期反復(fù)形成，所述多互補圖像具有與所述多圖像相同的特性；以及 圖像響應(yīng)操作部，配置成操作對應(yīng)于在所述多互補圖像和所述多圖像之間選擇的頻帶的圖像的響應(yīng)； 增益設(shè)定部，配置成設(shè)定所述圖像的增益；以及 均衡器部，配置成通過求和以所述增益所設(shè)定的圖像的響應(yīng)生成最終輸出響應(yīng)。
15.一種頻率可重構(gòu)均衡器，包括 多圖像響應(yīng)操作部，配置成操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多圖像的響應(yīng)，所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器的響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中生成以一定的周期反復(fù)生成的多圖像； 多互補圖像響應(yīng)操作部，配置成操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多互補圖像的響應(yīng)，所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)生成以一定的周期反復(fù)生成的多互補圖像； 增益設(shè)定部，配置成對在所述多圖像響應(yīng)操作部內(nèi)或在所述多互補圖像響應(yīng)操作部內(nèi)響應(yīng)操作的所述圖像分別進行增益設(shè)定；以及 均衡器部，配置成通過求和以所述增益所設(shè)定的圖像的響應(yīng)生成最終輸出響應(yīng)。
16.一種頻率可重構(gòu)濾波方法，包括 操作多圖像的響應(yīng)，以通過對模型濾波器的響應(yīng)進行以采樣常數(shù)縮放的采樣內(nèi)核而生成以一定的周期反復(fù)形成的多圖像的響應(yīng)； 操作多互補圖像的響應(yīng)，其中，所述多互補圖像在頻域中沒有生成所述多互補圖像的部分內(nèi)以一定的周期反復(fù)形成，并且所述多互補圖像具有與所述多圖像相同的特性；以及 操作圖像的響應(yīng)，所述圖像對應(yīng)于在所述多互補圖像和所述多圖像之間中選擇的頻帶。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，進一步包括 生成所述濾波器的響應(yīng)，如果所述選擇的頻帶對應(yīng)于多個多圖像或多互補圖像，通過求和對應(yīng)于所述選擇的頻帶的各圖像的響應(yīng)來生成所述濾波器的響應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，所述采樣常數(shù)和多圖像數(shù)量作為采樣內(nèi)核的變量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，所述采樣內(nèi)核Kaa(n，k)通過下列方程式表達
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，用于生成所述多互補圖像的所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)以下列方程式表達
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，操作所述多互補圖像的響應(yīng)的步驟包括通過在z域內(nèi)以延遲用于生成所述多圖像的響應(yīng)，N是所述模型濾波器的長度。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，操作對應(yīng)于所述選擇的頻帶的所述圖像的響應(yīng)的步驟包括通過從用于生成L個多圖像或多互補圖像的響應(yīng)中減去用于生成(L-I)個多圖像或多互補圖像的響應(yīng)來操作所述圖像的響應(yīng)，以便操作所選擇的第L個多圖像或多互補圖像的響應(yīng)。
23.一種頻率可重構(gòu)濾波方法，包括 操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多圖像的響應(yīng)，其中，該轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器的響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中生成以一定的周期反復(fù)生成的多圖像；以及 操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多互補圖像的響應(yīng)，其中，該轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)生成以一定的周期反復(fù)形成的多互補圖像。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，進一步包括 操作濾波器的響應(yīng)，如果所選擇的頻帶對應(yīng)于多個多圖像或多互補圖像，通過求和對應(yīng)于所述選擇的頻帶的各圖像的響應(yīng)來生成所述濾波器的響應(yīng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，用于生成所述多圖像的所述響應(yīng)以下列方程式表達
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，用于生成所述多互補圖像的所述響應(yīng)以下列方程式表達
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，如果選擇了第L個多圖像的情況下，所選擇的第L個多圖像的響應(yīng)通過從用于生成L個多圖像的響應(yīng)中減去用于生成(L-I)個多圖像的響應(yīng)來生成。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的頻率可重構(gòu)濾波方法，其中，如果選擇了第L個多互補圖像的情況下，所選擇的第L個多互補圖像的響應(yīng)通過從用于生成L個多互補圖像的響應(yīng)中減去用于生成(L-I)個多互補圖像的響應(yīng)來生成。
29.一種設(shè)計頻率可重構(gòu)均衡器的方法，包括 操作多圖像的響應(yīng)，以通過對模型濾波器的響應(yīng)進行以采樣常數(shù)縮放的采樣內(nèi)核而生成以一定的周期反復(fù)形成的多圖像的響應(yīng)； 操作多互補圖像的響應(yīng)，其中，所述多互補圖像在頻域中沒有生成所述多互補圖像的部分內(nèi)以一定的周期反復(fù)形成，并且所述多互補圖像具有與所述多圖像相同的特性；以及操作圖像的響應(yīng)，所述圖像對應(yīng)于在所述多互補圖像和所述多圖像之間中選擇的頻帶；以及 對響應(yīng)操作的所述圖像進行增益設(shè)定；以及 通過求和所述圖像的響應(yīng)來操作最終的輸出響應(yīng)，所述增益設(shè)定到所述圖像上。
30.一種設(shè)計頻率可重構(gòu)均衡器的方法，包括 操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多圖像的響應(yīng)，所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器的響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中生成以一定的周期反復(fù)生成的多圖像； 操作來自轉(zhuǎn)換響應(yīng)的所選擇的多互補圖像的響應(yīng)，所述轉(zhuǎn)換響應(yīng)對模型濾波器響應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，從而在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)生成以一定的周期反復(fù)生成的多互補圖像。
對響應(yīng)操作的所述圖像進行增益設(shè)定；以及 通過求和以所述增益所設(shè)定的圖像的響應(yīng)操作最終輸出響應(yīng)。
31.一種可通過數(shù)字處理器讀取并具有命令程序的記錄媒介，所述命令程序用于執(zhí)行權(quán)利要求16至30中任一項所述的方法。
全文摘要
公開了一種頻率可重構(gòu)數(shù)字濾波器及其均衡器。該數(shù)字濾波器包括采樣內(nèi)核存儲部，配置成存儲采樣內(nèi)核，所述采樣內(nèi)核用于對模型濾波器的響應(yīng)進行以采樣常數(shù)縮放的上采樣，以及用于生成以一定的周期反復(fù)形成的多圖像的響應(yīng)；互補轉(zhuǎn)換部，配置成生成多互補圖像的響應(yīng)，所述多互補圖像在頻域中沒有生成所述多圖像的部分內(nèi)以一定的周期反復(fù)形成，所述多互補圖像具有與所述多圖像相同的特性；以及圖像響應(yīng)操作部，配置成操作對應(yīng)于在所述多互補圖像和所述多圖像之間選擇的頻帶的圖像的響應(yīng)。所述濾波器重構(gòu)頻率以便只通過改變數(shù)量非常少的參數(shù)就可實現(xiàn)各種帶通特性，并且，用戶可以輕易地改變所述濾波器的頻帶。
文檔編號H03H17/02GK102812637SQ201180011198
公開日2012年12月5日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者南尚沅, 金景在, 鄭盛日 申請人:漢陽大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團