專利名稱:自適應(yīng)上采樣濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及上采樣技術(shù),尤其涉及自適應(yīng)上采樣濾波器。
背景技術(shù):
上采樣是指將原信號(hào)的采樣頻率提高到指定頻率上。上采樣濾波器是 指將濾波器輸出信號(hào)采樣頻率提高到指定頻率上的濾波器。
傳統(tǒng)的上采樣濾波器通常工作在指定的時(shí)鐘頻率下,對(duì)指定輸入的信 號(hào)上采樣指定的倍數(shù)。如果工作時(shí)鐘頻率改變或者輸入信號(hào)的采樣頻率改 變,都不能正常工作。而音頻或者其他信號(hào)在進(jìn)行采樣頻率變換時(shí),通常 需要輸入多種頻率的采樣信號(hào)。如果利用傳統(tǒng)的上采樣濾波器,需要多個(gè) 濾波器同時(shí)使用,因此導(dǎo)致資源嚴(yán)重浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠解決以上問題的自適應(yīng)上采樣濾波器。
在第一方面,本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)上采樣濾波器,包括采樣周期 計(jì)數(shù)器和相位計(jì)數(shù)器。采樣周期計(jì)數(shù)器用于計(jì)數(shù)一個(gè)采樣周期內(nèi)高頻時(shí)鐘 脈沖數(shù)量。相位計(jì)數(shù)器接收來自采樣周期計(jì)數(shù)器的所述脈沖數(shù)量,并對(duì)該 數(shù)量與上采樣倍數(shù)相除取整進(jìn)而得到一個(gè)數(shù)值;相位計(jì)數(shù)器在每計(jì)數(shù)到所 述數(shù)值個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖時(shí),提供脈沖信號(hào)和相位信息以便該自適應(yīng)濾波器 基于該脈沖信號(hào)選擇輸入信號(hào),并基于該相位信息選擇濾波系數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,自適應(yīng)上采樣濾波器包括狀態(tài)控制器,該 狀態(tài)控制器用于接收來自相位計(jì)數(shù)器的脈沖信號(hào),并在接收到該脈沖信號(hào) 情況下發(fā)送選擇輸入信號(hào)的控制命令,以便該自適應(yīng)濾波器選擇輸入信號(hào)。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中,自適應(yīng)上采樣濾波器包括多路選擇器和 若干寄存器。若干寄存器相互串聯(lián),用于暫存輸入信號(hào)。多路選擇器用于 接收來自狀態(tài)控制器的控制命令,并根據(jù)該控制命令選擇所述若干寄存器 中的一個(gè)寄存器,進(jìn)而選擇該寄存器中的輸入信號(hào)。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中,自適應(yīng)上采樣濾波器包括相位控制器和
3濾波系數(shù)選擇控制器。相位控制器用于接收來自相位計(jì)數(shù)器的相位信息, 并根據(jù)該相位信息發(fā)送濾波系數(shù)選擇控制命令。濾波系數(shù)選擇控制器根據(jù) 該濾波系數(shù)選擇控制命令,選擇相應(yīng)濾波系數(shù)。
在本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施例中,自適應(yīng)上采樣濾波器包括乘加復(fù)用運(yùn)算 控制器,用于對(duì)所述輸入信號(hào)與所述濾波系數(shù)相乘并做累加。
本發(fā)明的上采樣濾波器能夠自適應(yīng)地將輸入信號(hào)上采樣到預(yù)定倍數(shù), 在工作時(shí)鐘頻率改變或輸入信號(hào)采樣率改變情況下仍舊能夠正常工作,因
此具有重要應(yīng)用價(jià)#_。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明,在附圖
中
圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)上采樣濾波器的系統(tǒng)框圖2是4M采樣信號(hào)與60M高頻時(shí)鐘信號(hào)關(guān)系示意圖3是一個(gè)采樣周期內(nèi)15個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖的3倍上采樣示意圖4是本發(fā)明的上采樣方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)上采樣濾波器的系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)包括采樣周 期計(jì)數(shù)器110、相位計(jì)數(shù)器120、狀態(tài)控制器130、若干寄存器、MUX (多路 選擇器)140、相位控制器150、濾波系數(shù)選擇控制器160、乘加復(fù)用運(yùn)算 控制器170。
采樣周期計(jì)數(shù)器110用于計(jì)數(shù)一個(gè)采樣周期內(nèi)的高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)量。 具體地,采樣信號(hào)頻率例如為4MHz,高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率例如為60MHz。 圖2是4M采樣信號(hào)與60M高頻時(shí)鐘信號(hào)關(guān)系示意圖。如圖2所示,采樣周 期計(jì)數(shù)器110從采樣信號(hào)的一個(gè)采樣脈沖到下一個(gè)采樣脈沖共計(jì)數(shù)15個(gè)高 頻時(shí)鐘脈沖,原因是高頻時(shí)鐘信號(hào)頻率60圖z除以采樣信號(hào)頻率4MHz等于 15。則采樣周期計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 一個(gè)采樣周期內(nèi)有15個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖。
相位計(jì)數(shù)器120接收來自采樣周期計(jì)數(shù)器110的所述數(shù)量,根據(jù)用戶 設(shè)定的上采樣倍數(shù)進(jìn)而得出新增上采樣點(diǎn)所處相位,同時(shí)通知狀態(tài)控制器130新進(jìn)相位并將該相位信息發(fā)送到相位控制器150。
具體地,用戶通過設(shè)定相位計(jì)數(shù)器120的參數(shù)調(diào)整上采樣倍數(shù)。相位計(jì) 數(shù)器120在接收到來自采樣周期計(jì)數(shù)器110的脈沖數(shù)量后,將該數(shù)量與上 采樣倍數(shù)相除取整后得到一個(gè)數(shù)值。相位計(jì)數(shù)器110在每計(jì)數(shù)到該數(shù)值個(gè) 高頻時(shí)鐘脈沖時(shí),向狀態(tài)控制器130發(fā)送一個(gè)脈沖同時(shí)向相位控制器150 發(fā)送相^(立信息。
下面以3倍上采樣, 一個(gè)采樣周期內(nèi)15個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖為例,闡述相 位計(jì)數(shù)器120的工作原理。首先用戶通過調(diào)整相位計(jì)數(shù)器120的參數(shù)將自 適應(yīng)上采樣濾波器配置成3倍上采樣。當(dāng)相位計(jì)數(shù)器120接收到采樣周期 計(jì)數(shù)器110發(fā)送的數(shù)量15后(該數(shù)量15是由采樣周期計(jì)數(shù)器120計(jì)數(shù)的一 個(gè)采樣周期內(nèi)存在15個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖),相位計(jì)數(shù)器120用該數(shù)量15除以 上采樣倍數(shù)3,進(jìn)而得出每5個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖需要上采樣一次。因此相位計(jì) 數(shù)器120在每計(jì)數(shù)到5個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖后,向狀態(tài)控制器130發(fā)送一個(gè)脈沖 以便狀態(tài)控制器130控制選擇輸入信號(hào),同時(shí)向相位控制器150發(fā)送相位 信息以便相位控制器150控制選擇濾波系數(shù)。圖3是一個(gè)采樣周期內(nèi)15個(gè) 高頻時(shí)鐘脈沖的3倍上采樣示意圖,其中圓形框表示原采樣點(diǎn),菱形框表 示新增上采樣點(diǎn)。該圖表示原采樣信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)存在15個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖, 每5個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖新進(jìn)一個(gè)上采樣點(diǎn),因此原采樣信號(hào)一個(gè)周期新增兩 個(gè)上采樣點(diǎn)后采樣頻率提高3倍。
狀態(tài)控制器130根據(jù)相位計(jì)算器120的觸發(fā),發(fā)送控制命令到MUX140, 以便圖X140選擇串聯(lián)寄存器組中的輸入信號(hào),并且狀態(tài)控制器130也具有 控制乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170運(yùn)算的功能。
MUX140用于選擇串聯(lián)寄存器組中某個(gè)寄存器進(jìn)而得到該寄存器中的輸 入信號(hào)。串聯(lián)寄存器組由若干寄存器串聯(lián)組成,具有延時(shí)寄存功能。
相位控制器150根據(jù)相位計(jì)數(shù)器120發(fā)送的具體相位信息,控制濾波 系數(shù)選擇控制器160選擇濾波系數(shù)。濾波系數(shù)選擇控制器160根據(jù)來自相 位控制器150的控制命令,選擇存儲(chǔ)在該濾波系數(shù)選擇控制器160中濾波 系數(shù)。
乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170是對(duì)來自MUX140的輸入信號(hào)與來自濾波系數(shù) 選擇控制器160的濾波系數(shù)做乘積然后再做累加。數(shù)字濾波器實(shí)際就是對(duì)輸入信號(hào)與濾波系數(shù)進(jìn)行乘加復(fù)用運(yùn)算的裝 置。數(shù)字濾波器中寄存器數(shù)量等于該濾波器的階數(shù)。本發(fā)明的自適應(yīng)上采
樣濾波器中,乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170、濾波系數(shù)選擇控制器160、圖X140 與串聯(lián)寄存器組用于完成對(duì)輸入信號(hào)與濾波系數(shù)的乘加復(fù)用運(yùn)算功能。本 發(fā)明通過濾波系數(shù)選擇控制器160選擇濾波系數(shù),通過MUX140和串聯(lián)寄存 器組選擇輸入信號(hào),通過乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170對(duì)該輸入信號(hào)與相應(yīng)濾 波系數(shù)做乘加復(fù)用運(yùn)算,進(jìn)而完成了濾波功能。
下面以三階濾波器為例詳細(xì)闡述本發(fā)明的上采樣方法。由于是三階濾 波器,因此串聯(lián)寄存器組中寄存器數(shù)量為三。圖4是本發(fā)明的上采樣方法 流程圖。
在步驟410中,采樣信號(hào)經(jīng)過采樣周期計(jì)數(shù)器110后,經(jīng)過采樣周期 計(jì)數(shù)器110的計(jì)數(shù)得出一個(gè)采樣周期內(nèi)高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)量。
在步驟420中,相位計(jì)數(shù)器120接收來自采樣周期計(jì)數(shù)器110的所述 高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)量,根據(jù)用戶設(shè)定的上采樣倍數(shù)進(jìn)而得出新增上采樣點(diǎn)所 處相位;并且相位計(jì)數(shù)器120每計(jì)數(shù)到一個(gè)新增上采樣相位就向狀態(tài)控制 器130發(fā)送一個(gè)脈沖用以表示新進(jìn)一個(gè)相位,同時(shí)向相位控制器150發(fā)送 該新進(jìn)上采樣相位的相位信息。
在步驟430中,狀態(tài)控制器130接收來自相位計(jì)數(shù)器120的用以表示 新增相位的脈沖后,向MUX140發(fā)送選擇輸入信號(hào)的控制命令。
在步驟431中,MUX140根據(jù)狀態(tài)控制器130的控制命令,選擇串聯(lián)寄 存器組中的相應(yīng)寄存器,并將該寄存器中的輸入信號(hào)發(fā)送到乘加復(fù)用運(yùn)算 控制器170。
如何選擇串聯(lián)寄存器組中某個(gè)寄存器的輸入信號(hào)的方法有多種,舉例 如最先進(jìn)入最先被選擇,也就是最先進(jìn)入串聯(lián)寄存器組的輸入信號(hào)最先被 圖X140選中并發(fā)送到乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170。
在步驟440中,相位控制器150接收來自相位計(jì)數(shù)器120的具體相位 信息后,根據(jù)該相位信息發(fā)送濾波系數(shù)選擇控制命令。
在步驟441中,濾波系數(shù)選擇控制器160接收到來自相位控制器150 的濾波系數(shù)選擇控制命令后,選擇存儲(chǔ)在該濾波系數(shù)選擇控制器160中的 相應(yīng)濾波系數(shù)。濾波器確定系數(shù)方法有多種,如申請(qǐng)?zhí)枮?00610060649.8,發(fā)明名稱 為一種確定濾波器系數(shù)的方法,該方法包括以下步驟
(1) 根據(jù)發(fā)送芯片和接收芯片輸出的波形數(shù)據(jù)計(jì)算通道特性;
(2) 模擬產(chǎn)生與發(fā)送芯片的驅(qū)動(dòng)波形的邊沿相同的發(fā)送脈沖信號(hào);
(3) 遍歷濾波器系數(shù)組合,基于每一個(gè)濾波器系數(shù)組合、結(jié)合所述通 道特性和所述發(fā)送脈沖信號(hào)獲取與所述濾波器系數(shù)組合對(duì)應(yīng)的脈沖響應(yīng)或 者眼(4) 比較所述眼圖的眼高幅度,確定濾波器系數(shù);或,比較所述脈沖 相應(yīng)的波形幅度和碼間串?dāng)_指標(biāo),確定濾波器系數(shù)。
在步驟450中,乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170將來自MUX140的輸入信號(hào)與 來自濾波系數(shù)選擇控制器160的相應(yīng)濾波系數(shù)相乘,并將該乘積做累加。
具體地,狀態(tài)控制器130控制乘加復(fù)用運(yùn)算控制器170存儲(chǔ)乘加結(jié)果, 并在所有輸入信號(hào)與相應(yīng)濾波系數(shù)乘加完成后控制濾波輸出。此時(shí)輸出信 號(hào)采樣頻率已經(jīng)提高到預(yù)定頻率,完成了上采樣功能。
顯而易見,在不偏離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的前提下,在此描述的 本發(fā)明可以有許多變化。因此,所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的 改變,都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的 范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1. 一種自適應(yīng)上采樣濾波器,包括采樣周期計(jì)數(shù)器(110)、相位計(jì)數(shù)器(120);采樣周期計(jì)數(shù)器(110)用于計(jì)數(shù)一個(gè)采樣周期內(nèi)高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)量;相位計(jì)數(shù)器(120)接收來自采樣周期計(jì)數(shù)器(110)的所述脈沖數(shù)量,并對(duì)該數(shù)量與上采樣倍數(shù)相除取整進(jìn)而得到一個(gè)數(shù)值;相位計(jì)數(shù)器(110)在每計(jì)數(shù)到所述數(shù)值個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖時(shí),提供脈沖信號(hào)和相位信息以便該自適應(yīng)濾波器基于該脈沖信號(hào)選擇輸入信號(hào),并基于該相位信息選擇濾波系數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)上采樣濾波器,包括狀態(tài)控制器 (130),所述狀態(tài)控制器(130)用于接收來自相位計(jì)數(shù)器(120)的所述脈沖信號(hào),并在接收到該脈沖信號(hào)情況下發(fā)送選擇輸入信號(hào)的控制命令, 以便該自適應(yīng)濾波器選擇輸入信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)上采樣濾波器,包括多路選擇器 (140)和若干寄存器;所述若干寄存器相互串聯(lián),用于暫存輸入信號(hào);所述多路選擇器(140)用于接收來自所述狀態(tài)控制器(130)的控制 命令,并根據(jù)該控制命令選擇所述若干寄存器中的一個(gè)寄存器,進(jìn)而選擇 該寄存器中的輸入信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)上采樣濾波器,包括相位控制器 (150)和濾波系數(shù)選擇控制器(160),所述相位控制器(150)用于接收來自相位計(jì)數(shù)器(120)的相位信息,并根據(jù)該相位信息發(fā)送濾波系數(shù)選擇 控制命令;所述濾波系數(shù)選擇控制器(160)根據(jù)該濾波系數(shù)選擇控制命令, 選擇相應(yīng)濾波系數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)上采樣濾波器,包括乘加復(fù)用運(yùn)算 控制器(170),用于對(duì)所述輸入信號(hào)與所述濾波系數(shù)相乘并做累加。
全文摘要
本發(fā)明涉及上采樣技術(shù),尤其涉及自適應(yīng)上采樣濾波器及上采樣方法。本發(fā)明首先通過計(jì)數(shù)一個(gè)采樣周期內(nèi)高頻時(shí)鐘脈沖數(shù)量,并對(duì)該數(shù)量與上采樣倍數(shù)相除取整后得到一個(gè)數(shù)值;然后在每計(jì)數(shù)到該數(shù)值個(gè)高頻時(shí)鐘脈沖后發(fā)送脈沖和相位信息,以便選擇輸入信號(hào)和濾波系數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)該輸入信號(hào)與濾波系數(shù)的乘加復(fù)用。本發(fā)明的上采樣濾波器及上采樣方法能夠自適應(yīng)地將輸入信號(hào)上采樣到預(yù)定倍數(shù),在工作時(shí)鐘頻率改變或輸入信號(hào)采樣率改變情況下仍舊能夠正常工作,因此具有重要應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H03H21/00GK101521497SQ20091008186
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者尹寶林 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司