專利名稱：可編程卷積器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子處理裝置，特別涉及卷積器。
背景技術(shù)：
卷積器通常在多種信號(hào)處理裝置如通信裝置中使用。卷積器對(duì)一對(duì)信號(hào)執(zhí)行卷積運(yùn)算。濾波器是卷積器的一個(gè)子裝置，該卷積器在一個(gè)輸入信號(hào)和濾波器的脈沖響應(yīng)之間執(zhí)行卷積運(yùn)算。相關(guān)器是卷積器的另一個(gè)子裝置，其中該卷積器在一個(gè)第一輸入信號(hào)和一個(gè)第二輸入信號(hào)的反相(time inverse)之間執(zhí)行卷積運(yùn)算。為了簡化下面的描述，假定被卷積信號(hào)中的一個(gè)具有一個(gè)有限的持續(xù)時(shí)間。
連續(xù)時(shí)間(continuous time)模擬濾波器已經(jīng)使用了很長時(shí)間，其中上述模擬濾波器的輸入和輸出都是連續(xù)的模擬信號(hào)。連續(xù)時(shí)間模擬濾波器實(shí)際上是一個(gè)模擬卷積器，該模擬卷積器在一個(gè)連續(xù)時(shí)間模擬輸入和濾波器的一個(gè)脈沖響應(yīng)之間執(zhí)行卷積運(yùn)算。在某些約束條件下合成濾波器的脈沖響應(yīng)是公知的。然而，由于構(gòu)成模擬卷積器的電子部分(如電阻器和電容器)的不準(zhǔn)確性，從而引起模擬濾波器的不準(zhǔn)確。另外，制造可編程連續(xù)模擬濾波器也是很困難的。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的離散時(shí)間(discrete time)卷積器28。一個(gè)開關(guān)26以速率1/T對(duì)一個(gè)第一輸入信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣從而形成采樣信號(hào)x(n)。采樣信號(hào)x(n)被依次傳送通過一系列的延遲裝置20。乘法器22將來自每一個(gè)延遲裝置20的被延遲采樣信號(hào)x(n)與一個(gè)第二輸入信號(hào)h(t)的采樣信號(hào)h(n)相乘，然后通過一個(gè)加法器24將上述乘積相加從而得到輸出信號(hào)y(t)的被卷積采樣信號(hào)y(n)。
在一些卷積器中，常采用電荷耦合裝置(CCDs)來實(shí)現(xiàn)延遲裝置20，采樣信號(hào)x(n)和h(n)具有模擬(連續(xù))的值，乘法器22是模擬乘法器。CCD延遲裝置和模擬乘法器通常體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)算快并且耗電低。然而，通過CCD延遲裝置的采樣信號(hào)都會(huì)遭受降級(jí)，這樣就限制了串聯(lián)使用的延遲裝置的數(shù)量和/或降低了卷積器的精確性。
為了解決降級(jí)這一問題，有人建議采用如下方式將采樣信號(hào)x(n)保持在循環(huán)緩沖器中，并使h(j)采樣信號(hào)滑過(slide past)循環(huán)緩沖器從而實(shí)現(xiàn)乘法操作。目前還有一種時(shí)間離散可編程模擬值濾波器，該模擬值濾波器可利用電容器對(duì)濾波器執(zhí)行加法和乘法操作。
在其他的卷積器中，還可利用具有離散值的數(shù)字計(jì)錄器來實(shí)現(xiàn)延遲裝置20。這些卷積器中的采樣信號(hào)不會(huì)降級(jí)，但是其延遲裝置的耗電量相對(duì)較高。
所有上述的時(shí)間離散卷積器接收采樣的輸入x(n)和h(j)。為了不丟失信息，必須以一定的速率對(duì)連續(xù)信號(hào)x(t)和h(t)進(jìn)行采樣，上述速率至少是相應(yīng)信號(hào)帶寬的兩倍。在很多情況下需要非常高的采樣速率，這是因?yàn)閔(t)在時(shí)間上通常是有限的(finite)且?guī)挓o限(infinite)。在許多情況下非常高的采樣速率需要使用多個(gè)延遲裝置20。另外為了對(duì)采樣引起的混疊頻率進(jìn)行衰減還需要采用一種防混疊濾波器。


下面結(jié)合附圖并參考對(duì)實(shí)施例的說明，本發(fā)明將更為容易理解。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種卷積器的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的卷積器的示意性框圖；圖3為圖2中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的卷積器內(nèi)的信號(hào)的時(shí)間波形圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)復(fù)合卷積器的示意性框圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)復(fù)合乘法器的示意性框圖。
實(shí)施例的詳細(xì)說明本發(fā)明的一些實(shí)施例的一個(gè)方面涉及一種卷積器，該卷積器對(duì)連續(xù)的輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算操作。一個(gè)第一信號(hào)與第二信號(hào)一個(gè)時(shí)間反相(inversion)的多個(gè)相應(yīng)的時(shí)間偏移形式(time shifted version)相乘。在第二信號(hào)(或者當(dāng)?shù)诙盘?hào)是無限時(shí)它的主要部分)的持續(xù)期間對(duì)乘積的結(jié)果進(jìn)行積分。上述積分的結(jié)果作為卷積的采樣信號(hào)輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，卷積器包括多個(gè)時(shí)間連續(xù)的乘法器和相應(yīng)的積分器。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，卷積器中乘法器的數(shù)目要大于第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間和卷積的采樣信號(hào)之間所需的采樣時(shí)間的比值。作為選擇，乘法器的數(shù)目是大于上述比值的最小整數(shù)。需注意的是在許多情況下卷積信號(hào)的帶寬小于輸入信號(hào)的帶寬，因此卷積信號(hào)的所需采樣速率通常小于輸入信號(hào)所需的采樣速率。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的卷積器30的示意性框圖。同時(shí)還參考圖3，其中圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的卷積器30之內(nèi)的信號(hào)的波形圖，上述卷積器30具有四個(gè)乘法器。卷積器30對(duì)一對(duì)連續(xù)的輸入信號(hào)x(t)和h(t)60執(zhí)行卷積運(yùn)算。信號(hào)x(t)在時(shí)間上可以是有限的或者無限的，而信號(hào)h(t)在時(shí)間上是有限的并具有一個(gè)長度Th。需注意的是，信號(hào)h(t)可以是一個(gè)近似的無限信號(hào)，其中該無限信號(hào)的大多數(shù)能量位于長度Th之內(nèi)。多個(gè)乘法器34反復(fù)地將線路32上的信號(hào)x(t)與線路36上的乘積信號(hào)(multiplication signal)f(t)的多個(gè)時(shí)間偏移(shifted)形式{fk(t)}＝{f1(t)，f2(t)，...fM(t)}(M是卷積器30中的乘法器34的數(shù)目)相乘。乘積信號(hào)f(t)在選擇上可以是信號(hào)h(t)的時(shí)間反相形式(time inversed version)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，時(shí)間偏移信號(hào)fk(t)是相互之間均勻地偏移一個(gè)時(shí)間間隔Ts(通常以秒計(jì))，即f4(t)＝f3(t-Ts)＝f2(t-2Ts)＝f1(t-3Ts)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，Ts可選擇為連續(xù)輸出采樣信號(hào)y(k)之間所需的時(shí)間間隔。例如Ts可根據(jù)輸出信號(hào)y(t)的帶寬進(jìn)行選擇，這樣即可由采樣信號(hào)y(k)來構(gòu)造出y(t)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，Ts比Th短，這樣時(shí)間偏移信號(hào)fk(t)在時(shí)間上是重疊的。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)fk(t)由一個(gè)處理器40數(shù)字化地產(chǎn)生。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，處理器40每M*Ts秒周期性地產(chǎn)生信號(hào)fk(t)，這樣形成具有無限特性(infinite nature)的周期信號(hào){Fk(t)}＝{F1(t)，F(xiàn)2(t)，...FM(t)}(圖3中的62)。這樣，產(chǎn)生的信號(hào)Fk(t)包括由如下公式描述的信號(hào)fk(t)的無限拼接(infinite concatenation)Fk(t)=Σl=0∞h(TS(k+lM)+Th-t).]]>需注意的是，當(dāng)Th不能被Ts整除時(shí)，在相應(yīng)的周期信號(hào)Fk(t)之內(nèi)產(chǎn)生fk(t)的之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)間隙64。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)信號(hào)Fk(t)由處理器40獨(dú)立地產(chǎn)生。作為選擇，處理器40可產(chǎn)生單一的一個(gè)信號(hào)，再將該信號(hào)通過多個(gè)具有適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間的模擬或數(shù)字延遲裝置，從而重所產(chǎn)生的信號(hào)接收信號(hào)Fk(t)。
產(chǎn)生的信號(hào)可選擇地通過數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)42和低通濾波器(LPF)44，這樣就能清除掉由于從時(shí)間離散采樣信號(hào)中產(chǎn)生信號(hào)而導(dǎo)致的混疊效應(yīng)。另外，卷積器30包括一個(gè)能對(duì)其接收的信號(hào)x(t)進(jìn)行濾波的低通濾波器44′。
多個(gè)積分器38，每一個(gè)積分器都對(duì)應(yīng)于一個(gè)乘法器34，對(duì)相乘后的信號(hào)在偏移的乘積信號(hào)fk(t)的相應(yīng)長度之上進(jìn)行積分運(yùn)算。采樣器54在乘積信號(hào)fk(t)的相應(yīng)末端將積分結(jié)果傳送到一個(gè)數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46，該數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46將積分結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化從而得到數(shù)值y(k)。來自數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46的數(shù)值y(k)由如下公是進(jìn)行定義y(k)=∫tktk+Thh(tk+Th-τ)x(τ)dτ]]>(tk為采樣k的時(shí)間)，其是x(t)和h(t)的卷積運(yùn)算后的采樣信號(hào)。需注意的是，采樣器54對(duì)來自積分器38的采樣信號(hào)多路傳送到數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字化值y(k)是作為卷積器30的輸出。當(dāng)卷積運(yùn)算的結(jié)果被傳送以便進(jìn)行附加的數(shù)字處理時(shí)，該實(shí)施例是特別有用的。另外，也可不使用數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46并且卷積器30提供了非數(shù)字化的采樣信號(hào)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)再現(xiàn)器48將采樣(sampling)y(k)轉(zhuǎn)換為一個(gè)模擬形式y(tǒng)(t)。該實(shí)施例可以采用或不采用數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46。可選的是，再現(xiàn)器48包括一個(gè)重建濾波器。另外，再現(xiàn)器48包括一個(gè)位于重建濾波器之后的采樣信號(hào)保持裝置或者數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，處理器40或一個(gè)附加或其他處理器產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)對(duì)積分器38和/或采樣器54的操作進(jìn)行計(jì)數(shù)?？蛇x擇的是，線路50之上的轉(zhuǎn)儲(chǔ)信號(hào)(dump signal)Dk(t)在積分器各自的乘積信號(hào)fk(t)的開始處對(duì)積分器38的存儲(chǔ)器進(jìn)行清空。轉(zhuǎn)儲(chǔ)信號(hào)Dk(t)可選擇地由如下方程進(jìn)行調(diào)整Dk(t)=Σl=0∞δ[t-Ts(k+lM)],]]>其中δ(t)表示一個(gè)脈沖函數(shù)，上述脈沖函數(shù)在除了t＝0之外的所有時(shí)間都等于0。需注意的是，當(dāng)積分器接收的轉(zhuǎn)儲(chǔ)信號(hào)Dk(t)具有一個(gè)非零值時(shí)，積分器38的存儲(chǔ)器將被清空。線路52之上的采樣信號(hào)Sk(t)可選擇地激活信號(hào)fk(t)的各自末端上的采樣器54。采樣信號(hào)Sk(t)可選擇地遵守如下公式Sk(t)=Σl=0∞δ[t-Ts(k+lM)-Th].]]>當(dāng)采樣信號(hào)Sk(t)的值是非零時(shí)，執(zhí)行采樣操作。
卷積器30中的乘法器34和積分器38的數(shù)目M可選擇大于Th和Ts的比值，其中Th為乘積信號(hào)f(t)的長度，上述Ts為時(shí)間偏移信號(hào)fk(t)之間的時(shí)間間隔。乘法器的數(shù)目允許同時(shí)對(duì)x(t)與M進(jìn)行相乘從而部分地重疊乘積信號(hào)fk(t)。可選擇的是，乘法器的數(shù)目是大于Th和Ts比值的最小整數(shù)。
需注意的是，雖然在上面的描述中乘法器34和積分器38是分別示出的，但在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可通過積分電路來完成乘法操作。例如，積分器38可具有一個(gè)可變的輸入增益，該輸入增益由h(t)控制或者以h(t)的形式進(jìn)行預(yù)編程。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，信號(hào)h(t)是濾波器的一個(gè)脈沖響應(yīng)?？蛇x擇的是，脈沖響應(yīng)由處理器40基于用戶的編程規(guī)劃而產(chǎn)生，這是本領(lǐng)域所公知的。另外，信號(hào)h(t)是處理器40的一個(gè)輸入信號(hào)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，信號(hào)h(t)經(jīng)數(shù)字化后存儲(chǔ)在處理器40的存儲(chǔ)器中并用來產(chǎn)生信號(hào)Fk(t)。將h(t)的數(shù)字化形式存儲(chǔ)在處理器40內(nèi)就能容易地產(chǎn)生Fk(t)的延遲形式(delayed version)并可對(duì)h(t)進(jìn)行簡單的替換(replacement)。
當(dāng)x(t)是一個(gè)無限信號(hào)時(shí)，乘法器34和積分器38可選擇連續(xù)運(yùn)行并產(chǎn)生一個(gè)無限輸出信號(hào)y(k)。當(dāng)x(t)是一個(gè)有限信號(hào)時(shí)，乘法器34和積分器38可選擇連續(xù)運(yùn)行直至x(t)的末端后少許y(n)變?yōu)檫B續(xù)的零信號(hào)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在一個(gè)有限輸入信號(hào)x(t)的末端，線路32上輸入一個(gè)恒零信號(hào)。
雖然在上面的描述中，處理器40用來產(chǎn)生周期性信號(hào)Fk(t)，但是也可以使用其它任何裝置產(chǎn)生Fk(t)，例如一個(gè)或多個(gè)模擬轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater)。
注意，雖然為了使卷積器30更為簡化，信號(hào)fk(t)彼此之間可選擇成均勻地偏移，但是該要求不是必要的。即，采樣器54可以以非均勻的間隔通過積分結(jié)果。可選擇的是，在該情況下再現(xiàn)器48基于采樣信號(hào)y(n)之間的間隔而執(zhí)行加權(quán)的再現(xiàn)(reconstruction)。另外，本領(lǐng)域中任何其他公知的補(bǔ)償方法都可用來對(duì)非均勻采樣間隔進(jìn)行補(bǔ)償。
雖然在上面的描述中，卷積器30重復(fù)地將x(t)與相同的信號(hào)f(t)相乘，但在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，卷積器30用來將x(t)與不同的信號(hào)hΘ(t)進(jìn)行卷積運(yùn)算，其中Θ表示hΘ(t)的時(shí)間間隔Th(Θ)的開始時(shí)刻。在這些實(shí)施例中，F(xiàn)k(t)不是周期性的而是hΘ(t)信號(hào)的各自乘積信號(hào)fΘ(t)的串聯(lián)形式。這樣Fk(t)可以表示為Fk(t)=Σl=0∞hTs(k+lM)(Ts(k+lM)+Th-t),]]>其中k表示卷積器100的一個(gè)相應(yīng)分支(即乘法器和積分器)，M表示卷積器100中分支的數(shù)目，Ts是兩個(gè)輸出采樣信號(hào)之間的時(shí)間。
例如在自適應(yīng)濾波器中可使用具有可變信號(hào)hΘ(t)的卷積運(yùn)算，其中在任何特定時(shí)間所使用的特定函數(shù)hΘ(t)是時(shí)間、輸入信號(hào)和/或卷積器特定運(yùn)行模式的函數(shù)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，卷積器30用來實(shí)現(xiàn)一個(gè)在時(shí)變信道(time varying channel)中運(yùn)行的匹配濾波器，在任何特定時(shí)間所使用的特定函數(shù)hΘ(t)的是特定時(shí)間信道響應(yīng)(channelresponse)的函數(shù)。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在卷積器30中所用的乘法器34的數(shù)目是可變的。例如，在時(shí)刻Θ時(shí)當(dāng)hΘ(t)的長度Th相對(duì)較短時(shí)，則有一個(gè)或多個(gè)乘法器34并不投入使用，例如從輸出x(t)的線路32上斷開，這樣可降低卷積器30的耗電量?？蛇x擇的是，每次使用一個(gè)新的hΘ(t)信號(hào)時(shí)，要確定出信號(hào)的長度，并據(jù)此確定所用乘法器34的數(shù)目。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，兩個(gè)信號(hào)fk(t)之間的時(shí)間間隔Ts在卷積器30的運(yùn)行過程中可以變化的，例如是Th的函數(shù)。延長Ts可以減少所需乘法器的數(shù)目，從而降低卷積器30的耗電量。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可通過如下方式來改變Ts調(diào)整線路50和52之上的控制信號(hào)之間的時(shí)間(timing)、調(diào)整信號(hào)F的時(shí)間、還可選擇設(shè)定再現(xiàn)器48的時(shí)間和/或運(yùn)行參數(shù)。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，時(shí)間間隔Ts是作為卷積信號(hào)y(t)帶寬的函數(shù)而被調(diào)整，其是x(t)和h(t)帶寬的函數(shù)。可選擇的是，Ts是作為y(t)當(dāng)前帶寬的函數(shù)而被周期性調(diào)整。當(dāng)y(t)的帶寬例如由于x(t)帶寬的減小，則Ts增加從而降低卷積器30的耗電量。另一方面，當(dāng)y(t)的帶寬增大時(shí)而減小時(shí)，Ts減小從而允許由采樣信號(hào)y(n)以足夠的精確度重現(xiàn)y(t)。另外，Ts是作為h(t)當(dāng)前帶寬的函數(shù)而被調(diào)整的，例如在每一個(gè)h(t)變化時(shí)才改變Ts。比如，當(dāng)Ts增加時(shí)，h(t)的帶寬通常減小。待使用的乘法器34的數(shù)目是根據(jù)h(t)的長度Th及其帶寬來確定的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，即使在h(t)改變時(shí)，待使用的乘法器34的數(shù)目通常也保持為基本不變。當(dāng)h(t)的長度增加時(shí)，Ts也同樣地增加，這樣Th和Ts之間的比率保持基本恒定。當(dāng)h(t)的長度增加時(shí)，y(t)的帶寬通常會(huì)減小。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的復(fù)合卷積器100的示意性框圖。該復(fù)合型卷積器100除了執(zhí)行復(fù)合的卷積運(yùn)算外與上面所描述的任一實(shí)施例中的卷積器30類似。復(fù)合卷積器100在復(fù)合信號(hào)(complex signal)xc(t)＝{xr(t)，xi(t)}和hc(t)＝{hr(t)，hi(t)}之間執(zhí)行一個(gè)復(fù)合卷積運(yùn)算從而得到卷積信號(hào)yc(t)＝{yr(t)，yi(t)}。復(fù)合卷積器100接收到輸入線路132上的一個(gè)實(shí)信號(hào)xr(t)和輸入線路130上的一個(gè)虛信號(hào)xi(t)。一處理器140利用上面描述的任一個(gè)與卷積器30相關(guān)方法分別從用戶編程或輸入信號(hào)hr(t)和hy(t)中產(chǎn)生一個(gè)實(shí)信號(hào)Fkr(t)和一個(gè)虛信號(hào)Fki(t)?？蛇x擇的是，所生成的信號(hào)Fkr(t)和Fki(t)是數(shù)字信號(hào)并通過各自的數(shù)-模轉(zhuǎn)換器(DAC)142以及可能存在的各自濾波器144。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，一對(duì)信號(hào)Fkr(t)和Fki(t)的DACs142和/或?yàn)V波器144包含在一單個(gè)的單元中。
多個(gè)(M)復(fù)合乘法器134接收xr(t)和xi(t)的拷貝以及相應(yīng)的信號(hào)Fkr(t)和Fki(t)，其中k＝1...M(即一個(gè)第一復(fù)合乘法器接收F1r(t)和F1i(t)，一個(gè)第二復(fù)合乘法器接收F2r(t)和F2i(t)等等)，并提供輸出信號(hào)Or(t)和Oi(t)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，輸出信號(hào)Or(t)和Oi(t)提供給相應(yīng)的積分器138，上述積分器138獨(dú)立地對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行積分，而且積分結(jié)果經(jīng)雙路開關(guān)(double switch)154采樣。最后根據(jù)上面描述的關(guān)于卷積器30的定時(shí)規(guī)則輸出采樣信號(hào)。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，采樣信號(hào)通過ADC數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46和/或再現(xiàn)器48從而提供卷積信號(hào)yr(t)，或者提供采樣信號(hào)輸出。另外，所提供的虛輸出信號(hào)在形式上不同于實(shí)輸出信號(hào)。例如，虛輸出信號(hào)可以通過一個(gè)ADC數(shù)字化轉(zhuǎn)換器46和一個(gè)再現(xiàn)器48而提供一個(gè)模擬信號(hào)，而實(shí)輸出信號(hào)則作為采樣信號(hào)被輸出。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的復(fù)合乘法器134的示意性框圖。復(fù)合乘法器134執(zhí)行如下信號(hào)操作Or(t)＝xr(t)·Fkr(t)-xi(t)·Fki(t)Oi(t)＝xr(t)·Fki(t)+xi(t)·Fkr(t)(1)在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，復(fù)合乘法器134包括用來執(zhí)行方程(1)的四個(gè)乘法器34和兩個(gè)加法器112。另外，在每一個(gè)乘法器112的輸出端都有一個(gè)積分器，并且加法器112對(duì)積分器的輸出進(jìn)行求和。而且，一些計(jì)算由不同的部件如聯(lián)合部件來完成。例如，加法器112可具有可變?cè)鲆娴妮斎霃亩鴣泶娉朔ㄆ?4。另外，可使用具有多個(gè)輸入的積分器來代替加法器112。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，復(fù)合卷積器100可用來進(jìn)行復(fù)合卷積運(yùn)算也可用來進(jìn)行實(shí)卷積運(yùn)算。當(dāng)復(fù)合卷積器100執(zhí)行實(shí)卷積運(yùn)算時(shí)，輸入線路130和虛信號(hào)Fki(t)被設(shè)定為一個(gè)恒零信號(hào)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，復(fù)合卷積器100也可通過在輸入線路130上提供恒零信號(hào)而在一個(gè)實(shí)輸入信號(hào)x(t)和一個(gè)復(fù)合產(chǎn)生的信號(hào)h(t)之間進(jìn)行卷積運(yùn)算，或者通過提供一個(gè)恒零信號(hào)而不是虛信號(hào)Fki(t)而在一個(gè)復(fù)合輸入信號(hào)和一個(gè)產(chǎn)生的實(shí)信號(hào)h(t)之間進(jìn)行卷積運(yùn)算。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，一個(gè)卷積器最初是用來在實(shí)信號(hào)和虛信號(hào)之間進(jìn)行卷積運(yùn)算。這樣的一種卷積器可由復(fù)合卷積器100中去掉不必要的線路即始終負(fù)載零信號(hào)的線路來實(shí)現(xiàn)。該卷積器的復(fù)合乘法器可選擇包括兩個(gè)乘法器且不包括加法器。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的卷積器基本可用在需要一個(gè)卷積器的任何裝置中，這包括通信裝置如無線電接收機(jī)。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，具有一個(gè)實(shí)輸入和一個(gè)虛輸入的一個(gè)卷積器作為接收機(jī)中中頻(IF)信號(hào)的濾波器來使用，其中上述接收機(jī)使用IF信號(hào)進(jìn)行檢測。根據(jù)接收機(jī)的特定輸入信號(hào)和/或運(yùn)行模式，用來表示濾波器h(t)信號(hào)的可編程性允許卷積器在配置作為一種具有不同帶寬和/或不同濾波整形的濾波器來使用。
在本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例中，具有一個(gè)復(fù)合輸入和一個(gè)表示濾波器的實(shí)h(t)信號(hào)的卷積器在對(duì)信號(hào)進(jìn)行I-Q解調(diào)之后用來對(duì)接收機(jī)的基帶信號(hào)進(jìn)行濾波。
需注意的是，復(fù)合卷積器100的實(shí)信號(hào)和虛信號(hào)不必同相。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，一個(gè)具有實(shí)信號(hào)X(t)和復(fù)合信號(hào)F(t)的卷積器用于無線電接收機(jī)中從而同時(shí)對(duì)一個(gè)RF或者中頻(IF)信號(hào)進(jìn)行濾波和采樣。在特定時(shí)刻取出采樣信號(hào)，這樣該采樣信號(hào)可以基帶頻率重構(gòu)I和Q信號(hào)。在該實(shí)施例中，1/Ts可選擇為等于輸出基帶信號(hào)所需的采樣速率，其中采樣速率通常根據(jù)基帶信號(hào)的帶寬來選擇。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，F(xiàn)ki(t)相對(duì)于Fky(t)偏移TRF/4，其中1/TRF是RF和IF信號(hào)的頻率。因?yàn)镕ki(t)相對(duì)于Fky(t)偏移，因此實(shí)和虛輸出信號(hào)的采樣可同時(shí)進(jìn)行，這樣即簡化了卷積器100和接收機(jī)。
可以理解的是，可以對(duì)上述方法進(jìn)行許多方式的改變，該改變方式可包括步驟順序的改變、使用精確的實(shí)行方式。而且，上述方法和裝置可被解釋為包括實(shí)施該方法的裝置和使用該裝置的方法。
上面，通過舉例的方式對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了非限制性的詳細(xì)描述從而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但這不意味著是本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)。而且，當(dāng)將“包含”、“包括”、“具有”及其變化形式用在權(quán)利要求書中時(shí)，其意義為“包括但不限于”。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)一個(gè)第一信號(hào)和一個(gè)第二信號(hào)進(jìn)行卷積運(yùn)算的方法，包括產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)于第二信號(hào)的乘積信號(hào)，將第一信號(hào)和乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式相乘；對(duì)第一信號(hào)和乘積信號(hào)時(shí)間偏移形式的乘積進(jìn)行積分，執(zhí)行上述積分運(yùn)算的時(shí)間間隔大于至少兩個(gè)時(shí)間偏移形式之間的時(shí)間差，基于乘積的積分結(jié)果提供一個(gè)輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生乘積信號(hào)的步驟包括產(chǎn)生一個(gè)在有限的時(shí)間間隔內(nèi)為非零的信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生乘積信號(hào)的步驟包括產(chǎn)生第二信號(hào)的一個(gè)時(shí)間反相(time inversion)信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將第一信號(hào)和乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式相乘的步驟包括執(zhí)行一個(gè)模擬量的時(shí)間連續(xù)的乘法運(yùn)算。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中同時(shí)執(zhí)行的是將第一信號(hào)至少與乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式中的兩個(gè)部分相乘。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將第一信號(hào)和乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式相乘的步驟包括將第一信號(hào)與多個(gè)彼此之間均勻偏移的時(shí)間偏移形式(time shifted version)相乘。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)乘積進(jìn)行積分的步驟包括在乘積信號(hào)的長度上進(jìn)行積分。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供輸出信號(hào)的步驟包括對(duì)乘積的積分結(jié)果進(jìn)行采樣。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供輸出信號(hào)的步驟包括對(duì)乘積的積分結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化采樣。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供輸出信號(hào)的步驟包括提供一系列的采樣信號(hào)，其中至少兩個(gè)相鄰采樣信號(hào)之間的時(shí)間差短于第二信號(hào)的長度。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中提供輸出信號(hào)的步驟包括提供一個(gè)重構(gòu)的時(shí)間連續(xù)的信號(hào)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式中的至少兩個(gè)在時(shí)間上至少部分重疊(overlapping)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一和第二信號(hào)包括復(fù)合信號(hào)，每一個(gè)復(fù)合信號(hào)由一對(duì)實(shí)信號(hào)和虛信號(hào)構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中乘法包括執(zhí)行復(fù)合乘法。
15.一種對(duì)一個(gè)第一信號(hào)和一個(gè)第二信號(hào)進(jìn)行卷積運(yùn)算的方法，包括產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)于第二信號(hào)的乘積信號(hào)；以及提供一個(gè)輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)響應(yīng)于第一信號(hào)和乘積信號(hào)的時(shí)間偏移形式乘積的積分結(jié)果，執(zhí)行上述積分運(yùn)算的時(shí)間間隔大于至少兩個(gè)時(shí)間偏移形式之間的時(shí)間差。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式中的至少兩個(gè)在時(shí)間上至少部分重疊。
17.一種卷積器，包括多個(gè)乘法器，該乘法器適于將一個(gè)第一信號(hào)與多個(gè)乘積信號(hào)相乘；多個(gè)積分器，該積分器適于對(duì)上述多個(gè)乘法器的乘積結(jié)果分別進(jìn)行積分運(yùn)算；以及至少一個(gè)采樣器，該采樣器適于對(duì)積分器的輸出進(jìn)行采樣。
18.如權(quán)利要求17所述的卷積器，其中多個(gè)乘法器中的每一個(gè)乘法器都將第一信號(hào)與乘積信號(hào)中的至少兩個(gè)相乘。
19.如權(quán)利要求17所述的卷積器，其中乘積信號(hào)包括一個(gè)公共信號(hào)(common signal)的偏移形式。
20.如權(quán)利要求19所述的卷積器，其中至少有一個(gè)采樣器包括多個(gè)采樣器，這些采樣器組合起來提供具有時(shí)間間隔的采樣結(jié)果，該時(shí)間間隔要比相鄰采樣信號(hào)之間至少一些乘積信號(hào)的長度短。
21.如權(quán)利要求20所述的卷積器，其中乘法器的數(shù)目為一個(gè)最小整數(shù)，該最小整數(shù)大于乘積信號(hào)的長度和相鄰采樣間時(shí)間間隔的比值。
22.如權(quán)利要求17所述的卷積器，包括一個(gè)再現(xiàn)器，該再現(xiàn)器至少由一個(gè)采樣器提供的采樣結(jié)果中產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)。
23.如權(quán)利要求17所述的卷積器，包括一個(gè)數(shù)字化轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字化轉(zhuǎn)換器由至少一個(gè)采樣器提供的采樣結(jié)果產(chǎn)生具有離散值的采樣值。
24.如權(quán)利要求17所述的卷積器，其中至少有一個(gè)乘法器包括一個(gè)復(fù)合乘法器。
25.如權(quán)利要求18所述的卷積器，至少包括一個(gè)乘法和積分的組合電路，上述電路包括一個(gè)乘法器和一個(gè)積分器。
26.如權(quán)利要求18所述的卷積器，其中乘法器包括模擬乘法器。
27.如權(quán)利要求18所述的卷積器，其中積分器適于在不同的時(shí)間開始積分運(yùn)算。
28.一種卷積運(yùn)算的方法，包括將一個(gè)第一信號(hào)與多個(gè)時(shí)間有限信號(hào)相乘，其是根據(jù)至少一個(gè)第二信號(hào)而產(chǎn)生的，并可同時(shí)執(zhí)行至少一些乘法運(yùn)算中的至少一部分；以及通過對(duì)在被乘的時(shí)間有限信號(hào)的相應(yīng)長度上對(duì)乘積結(jié)果進(jìn)行積分而提供出一個(gè)輸出信號(hào)。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中時(shí)間有限信號(hào)包括一個(gè)單信號(hào)的時(shí)間偏移形式。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中將第一信號(hào)與多個(gè)時(shí)間有限信號(hào)相乘包括周期性地選擇時(shí)間有限信號(hào)與第一信號(hào)相乘。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述提供輸出信號(hào)的步驟包括提供一系列地采樣結(jié)果。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中一系列采樣結(jié)果中的每兩個(gè)相鄰采樣間的時(shí)間差是恒定的。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中提供輸出信號(hào)的步驟包括以可變的速率提供采樣。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中以可變的速率提供采樣包括以一種速率提供采樣，該速率可根據(jù)被提供的輸出信號(hào)的帶寬而被調(diào)節(jié)。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其中提供輸出信號(hào)的步驟包括提供出的采樣在一系列采樣中至少兩個(gè)采樣信號(hào)之間的時(shí)間差短于時(shí)間有限信號(hào)中的至少一個(gè)。
全文摘要
一種對(duì)一個(gè)第一信號(hào)(32)與第二信號(hào)進(jìn)行卷積運(yùn)算的方法。該方法包括產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)于第二信號(hào)的乘積信號(hào)、將第一信號(hào)與乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式相乘(34)、對(duì)第一信號(hào)與乘積信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移形式相乘的結(jié)果進(jìn)行積分運(yùn)算(38)、執(zhí)行積分運(yùn)算的時(shí)間間隔大于至少兩個(gè)時(shí)間偏移形式間的時(shí)間差、根據(jù)積分的結(jié)果而提供出一個(gè)輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)G06G7/19GK1409850SQ00816921
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2000年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月10日
發(fā)明者D·賴尼什 申請(qǐng)人:Dspc技術(shù)有限公司