異步采樣率轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異步采樣率轉(zhuǎn)換器和方法，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為重采樣的輸出信號(hào)。本發(fā)明公開了一種有效的且節(jié)省成本的采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將任意采樣率的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二采樣率的重采樣的輸出信號(hào)。本發(fā)明公開了一種節(jié)省硬件的采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將具有任意采樣率的音頻輸入信號(hào)重采樣為具有已知的采樣率的輸出音頻信號(hào)以在音頻處理器中使用。
【專利說(shuō)明】異步采樣率轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開致力于一種用于將數(shù)字輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)的信號(hào)處理器，并且更特別地，致力于一種具有異步采樣率轉(zhuǎn)換器的信號(hào)處理器。
【背景技術(shù)】
[0002]在全世界，移動(dòng)技術(shù)和消費(fèi)者電子設(shè)備(CED)在用途和范圍上持續(xù)發(fā)展，并且隨著持續(xù)激增，在設(shè)備硬件和組件方案引起了快速的技術(shù)進(jìn)步，導(dǎo)致計(jì)算能力增加，新的板載外圍設(shè)備的結(jié)合，以及設(shè)備尺寸和功耗等的減少。
[0003]這樣的設(shè)備必須常規(guī)地處理一定范圍類型的來(lái)自各種源的信號(hào)(例如，音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、感測(cè)數(shù)據(jù)等)。為了管理任意信號(hào)，對(duì)于這樣的系統(tǒng)，通常使用采樣率轉(zhuǎn)換器以從具有任意采樣率的第一信號(hào)轉(zhuǎn)換為可選的采樣率?？梢詫⑦@樣的采樣率轉(zhuǎn)換用于降低計(jì)算上的信號(hào)處理需求、使得信號(hào)采樣與系統(tǒng)時(shí)鐘同步、以最小的采樣率操作、轉(zhuǎn)換到已知的采樣率等。
[0004]進(jìn)一步，輸入信號(hào)典型地從具有其自有參考時(shí)鐘的不同的源提供，所述參考時(shí)鐘在頻率上不同，或根據(jù)可用的系統(tǒng)時(shí)鐘異步地操作。即使頻率中的變化可能較小，但出于眾多應(yīng)用中的穩(wěn)定性需求和性能要求，數(shù)據(jù)流仍然必須經(jīng)過(guò)采樣率轉(zhuǎn)換，從而在長(zhǎng)樣本流上維持同步和信號(hào)完整性。中間采樣率的使用還可以除去信號(hào)源的切換同步性的問(wèn)題。例如，當(dāng)將信號(hào)處理系統(tǒng)同步到輸入樣本流(而非獨(dú)立的或穩(wěn)定的時(shí)鐘)并且樣本流時(shí)鐘改變、波動(dòng)、或被移除時(shí)，所生成的輸出信號(hào)中會(huì)發(fā)生“小毛病”。
[0005]如上所述的這樣的問(wèn)題與音頻處理、視頻處理和遙測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域特別相關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開的一個(gè)目的是提供一種有效的且節(jié)省成本的采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將任意采樣率的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二采樣率的重采樣的輸出信號(hào)。另一目的是提供一種采樣率轉(zhuǎn)換器，用于從具有任意采樣率的輸入信號(hào)中生成具有穩(wěn)定的采樣率的重采樣的輸出信號(hào)。本公開的又一目的是提供一種節(jié)省硬件的采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將具有任意采樣率的音頻輸入信號(hào)重采樣為用于在音頻處理器中使用的具有已知的采樣率的輸出音頻信號(hào)。本公開的另一目的是提供一種采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換至以可選的不相關(guān)的輸出采樣率輸出的多個(gè)重采樣的輸出信號(hào)，而基本上沒(méi)有額外的硬件。本公開的又一目的是提供一種異步采樣率轉(zhuǎn)換器，用于提供具有可變(非周期的)采樣率的一個(gè)或多個(gè)輸出。
[0007]根據(jù)本公開，以上目的全部或部分地通過(guò)根據(jù)所附權(quán)利要求書的設(shè)備、系統(tǒng)、以及方法來(lái)滿足。根據(jù)本公開，在所附權(quán)利要求書中、在以下描述中、以及在所附附圖中提出多個(gè)特征和多個(gè)方案。
[0008]根據(jù)第一方案，提供了一種采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將具有第一采樣率的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)，該采樣率轉(zhuǎn)換器包括交叉使能單元、以及線性內(nèi)插單元。交叉使能單元配置成接受輸入信號(hào)和產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)。線性內(nèi)插單元配置成接受一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)，并且配置成產(chǎn)生按輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)。
[0009]交叉使能單元可以配置成從信號(hào)源(例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、SPDIF轉(zhuǎn)換器、I2S轉(zhuǎn)換器等的輸出)接受一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)(例如，數(shù)字信號(hào)、數(shù)字音頻流、遙測(cè)信號(hào)等)，并且產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘以及去抖動(dòng)的信號(hào)。輸入信號(hào)可以具有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的第一采樣率。交叉使能單元可以配置成接受和/或生成時(shí)鐘信號(hào)(例如，系統(tǒng)時(shí)鐘)。交叉使能單元可以配置成產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)，結(jié)合時(shí)鐘信號(hào)來(lái)從一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)中生成所述重采樣時(shí)鐘信號(hào)。
[0010]采樣率轉(zhuǎn)換器可以包括有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器模塊。FIR濾波器模塊可以放置在交叉使能單元和線性內(nèi)插單元之間。FIR濾波器模塊可以配置成從一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)中產(chǎn)生經(jīng)濾波的中間信號(hào)。線性內(nèi)插單元可以接受經(jīng)濾波的中間信號(hào)而非去抖動(dòng)的信號(hào)。
[0011]在多個(gè)方案中，重采樣時(shí)鐘信號(hào)的采樣率可以是平均的輸入采樣率的倍數(shù)(例如，整數(shù)倍、非整數(shù)倍、有理的非周期的可變倍數(shù)等)。
[0012]重采樣時(shí)鐘信號(hào)可以由采樣率轉(zhuǎn)換器內(nèi)的單元中的一個(gè)或多個(gè)(例如，F(xiàn)IR濾波器模塊、線性內(nèi)插單元等)來(lái)使用，以執(zhí)行采樣率轉(zhuǎn)換的多個(gè)方案。還可以提供重采樣時(shí)鐘信號(hào)，作為到其他系統(tǒng)的輸出(例如，用于進(jìn)一步的信號(hào)處理、定時(shí)操作、參數(shù)計(jì)算、輸入信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)等)。
[0013]交叉使能單元可以配置成產(chǎn)生大致根據(jù)第一采樣率的平均來(lái)采樣的去抖動(dòng)的信號(hào)和相關(guān)聯(lián)的去抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)。去抖動(dòng)的信號(hào)在以下應(yīng)用中會(huì)是有利的:其中輸入信號(hào)具有抖動(dòng)、異步、不可靠、或者其他情形下為可變采樣率，以及在以下應(yīng)用中會(huì)是有利的:其中對(duì)于系統(tǒng)的多個(gè)信號(hào)處理方案具有高性能要求。
[0014]在多個(gè)方案中，根據(jù)本公開的交叉使能單元可以包括計(jì)數(shù)器、FIFO緩沖器、取平均部件、第一三角積分(sigma-delta)環(huán)、和/或重采樣時(shí)鐘生成器。計(jì)數(shù)器可以配置成對(duì)輸入信號(hào)的相鄰樣本之間的時(shí)鐘信號(hào)上的時(shí)鐘周期的數(shù)量計(jì)數(shù)，以形成計(jì)數(shù)差異信號(hào)。FIFO緩沖器可以配置成存儲(chǔ)輸入信號(hào)的樣本和/或與輸入信號(hào)的每一個(gè)樣本相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)差異信號(hào)，以由交叉使能單元中的其他部件來(lái)使用。取平均部件可以配置成計(jì)算計(jì)數(shù)差異信號(hào)的滑動(dòng)平均，以形成平均的計(jì)數(shù)差異信號(hào)。第一三角積分環(huán)可以配置成從平均的計(jì)數(shù)差異信號(hào)中生成應(yīng)該以期望的重采樣率來(lái)插入到各樣本之間的時(shí)鐘周期的數(shù)量。重采樣時(shí)鐘生成器可以配置成從第一三角積分環(huán)的輸出中構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)(例如，一個(gè)或多個(gè)中間時(shí)鐘信號(hào)、去抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)等)。此外或相結(jié)合地，可以將去抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)用作反饋，以根據(jù)去抖動(dòng)的采樣率來(lái)從FIFO緩沖器中釋放對(duì)應(yīng)的輸入樣本。
[0015]在多個(gè)方案中，重采樣時(shí)鐘生成器可以包括多個(gè)抽取器(decimator)，每一個(gè)抽取器和/或全體抽取器配置成生成一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)(例如，最高輸出采樣率的整除、最高輸出采樣率的非整除等)。
[0016]在多個(gè)方案中，可以將去抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)反饋到FIFO緩沖器、取平均部件、以及第一三角積分環(huán)，使得對(duì)交叉使能單元內(nèi)的計(jì)算進(jìn)行同步并且提供比可以從輸入信號(hào)中獲得的速率更穩(wěn)定的速率。通過(guò)基本上去除抖動(dòng)導(dǎo)致的誤差傳播，這一方法對(duì)于提高系統(tǒng)性能將是有利的，否則所述抖動(dòng)導(dǎo)致的誤差傳播會(huì)沿著信號(hào)處理系統(tǒng)等穿行。[0017]在多個(gè)方案中，取平均部件可以包括滑動(dòng)平均濾波器、Boxcar濾波器、其組合或類似物。濾波器可以配置成基本上減少來(lái)自計(jì)數(shù)差異信號(hào)的可變性，和/或配置成產(chǎn)生表示第一采樣率和時(shí)鐘信號(hào)之間的關(guān)系的穩(wěn)定數(shù)值。
[0018]在多個(gè)方案中，取平均部件可以包括帶非單一 DC增益調(diào)整的取平均功能，其配置成產(chǎn)生計(jì)數(shù)差異信號(hào)的非單一表征。這樣的安排可以適于形成于重采樣時(shí)鐘信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)上的非整數(shù)重采樣率。在多個(gè)方案中，可調(diào)增益還可以用作到交叉使能單元的其他元件(例如，F(xiàn)IFO緩沖器)的反饋控制信號(hào)。在多個(gè)中，取平均部件可以包括具有可調(diào)增益參數(shù)的滑動(dòng)平均濾波器。FIFO緩沖器可以包括與FIFO緩沖器的填充水平成比例的填充值。可調(diào)增益參數(shù)可以可控制地關(guān)聯(lián)到填充值。因而，去抖動(dòng)的采樣率可以隨著FIFO緩沖器的填充水平而變化，可以建立參數(shù)之間的關(guān)系以使得系統(tǒng)自穩(wěn)定，使得FIFO緩沖器填充到中間點(diǎn)并且在操作期間維持在中間點(diǎn)。
[0019]在多個(gè)方案中，第一三角積分環(huán)可以包括一個(gè)或多個(gè)適于修改計(jì)數(shù)差異值的參數(shù)，和/或平均計(jì)數(shù)差異值重采樣的暫時(shí)糾正值。在一個(gè)非限制性的示例中，第一三角積分環(huán)可以包括整數(shù)值參數(shù)，諸如2的冪次(例如，16)。在另一非限制性的示例中，第一三角積分環(huán)可以包括非周期的、可能地為隨機(jī)數(shù)生成器(例如，偽隨機(jī)高斯噪聲生成器)。這樣的配置對(duì)于生成擴(kuò)頻采樣率而言會(huì)是有利的。
[0020]交叉使能單元可以包括若干以上元件(例如，F(xiàn)IFO緩沖器、三角積分環(huán)、取平均部件等)，設(shè)置所述元件以使得形成一定范圍的多速率重采樣的信號(hào)、非整數(shù)重采樣的信號(hào)
坐寸ο
[0021 ] 交叉使能可以進(jìn)一步包括抽取單元，用于向下采樣信號(hào)以產(chǎn)生具有比輸入信號(hào)的采樣率更少的采樣率的一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)?？蛇x地、額外地、或相結(jié)合地，交叉使能單元可以包括低通濾波器(例如，線性相位濾波器、FIR濾波器等)，配置所述低通濾波器以使得在交叉使能中從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)中去除鏡像。在多個(gè)方案中，鏡像去除可以通過(guò)展開低通濾波器中一個(gè)或多個(gè)系數(shù)集(即，為了形成自適應(yīng)鏡像抑制濾波器)來(lái)解決，使得低通濾波器可以配置成通過(guò)系數(shù)集的一個(gè)或多個(gè)元素的選擇來(lái)起到可變低通濾波器的作用。在多個(gè)方案中，可以取決于在任意特定應(yīng)用中選擇的輸入到輸出(input-to-output)采樣率來(lái)選擇系數(shù)集的一個(gè)或多個(gè)元素。
[0022]交叉使能可適于為多個(gè)異步輸入信號(hào)同時(shí)地管理去抖動(dòng)和/或重采樣時(shí)鐘信號(hào)生成。這樣的配置對(duì)于傳感器融合應(yīng)用可以是有利的，在所述傳感器融合應(yīng)用中，必須維持從一定范圍的感測(cè)輸入中獲取的若干、可能地為多速率的輸入信號(hào)之間的共同的相位延遲。
[0023]在多個(gè)方案中，有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器模塊可以配置成接受一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)。FIR濾波器模塊可以配置成產(chǎn)生按中間采樣率的經(jīng)濾波的中間信號(hào)，所述中間采樣率對(duì)應(yīng)于重采樣時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)。FIR濾波器模塊可以包括FIR濾波器，所述FIR濾波器根據(jù)對(duì)應(yīng)于重采樣時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)的速率來(lái)對(duì)去抖動(dòng)的信號(hào)進(jìn)行采樣。FIR濾波器可以配置為低通濾波器、帶通濾波器、其組合、或類似物。在一個(gè)非限制性的示例中，F(xiàn)IR濾波器可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算上有效的多相FIR濾波器。
[0024]在多個(gè)方案中，F(xiàn)IR濾波器可以是自適應(yīng)和/或可重構(gòu)的濾波器，所述濾波器的屬性可以通過(guò)外部系統(tǒng)、通過(guò)自適應(yīng)算法、參數(shù)集、或類似物來(lái)調(diào)整。可以將可重構(gòu)的濾波器參數(shù)存儲(chǔ)在采樣率轉(zhuǎn)換器中和/或可以為外部地或內(nèi)部地、可能地為實(shí)時(shí)更新的可重構(gòu)的濾波器參數(shù)。
[0025]重采樣時(shí)鐘信號(hào)生成器可以從外部源接受可重配置的參數(shù)?？蛇x地、相結(jié)合地、或另外，重采樣時(shí)鐘生成器可以包括非周期的速率轉(zhuǎn)換元件(例如，偽隨機(jī)數(shù)生成器等)。非周期的速率轉(zhuǎn)換元件可以用于創(chuàng)建擴(kuò)頻采樣率、或類似物。這樣的多個(gè)方案對(duì)于減少?gòu)牟蓸酉到y(tǒng)等可操作地發(fā)射的峰值電磁輻射而言是有利的。
[0026]在多個(gè)方案中，F(xiàn)IR濾波器可以以硬件描述語(yǔ)言(HDL)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以提供具有固有的可變精度的結(jié)構(gòu)。HDL實(shí)現(xiàn)對(duì)于將采樣率轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)單包括在信號(hào)處理專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、或類似物中而言可以是有利的。
[0027]在一個(gè)非限制性的示例中，F(xiàn)IR濾波器可以包括逆系統(tǒng)模型的多個(gè)方案，該逆系統(tǒng)模型帶有低通功能，所述低通功能對(duì)于從上采樣輸入信號(hào)中去除混疊偽影(aliasingartifact)是有用的。這樣的FIR濾波器配置對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有基本上最小化的相位延遲、改進(jìn)的計(jì)算上的效率等的補(bǔ)償功能而言將是有利的。
[0028]在多個(gè)方案中，線性內(nèi)插單元可以配置成接受一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)、經(jīng)濾波的中間信號(hào)、或與其相關(guān)的信號(hào)。線性內(nèi)插單元配置成產(chǎn)生按輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)。線性內(nèi)插單元可以包括濾波器元件以在重采樣到輸出采樣率之后去除混疊偽影。
[0029]在多個(gè)方案中，線性內(nèi)插單元可以包括第二三角積分環(huán)，所述第二三角積分環(huán)配置成從經(jīng)濾波的中間信號(hào)的相關(guān)聯(lián)的和/或相鄰的樣本中生成連續(xù)的輸出樣本。三角積分環(huán)可以配置成取決于重采樣時(shí)鐘信號(hào)和經(jīng)濾波的中間信號(hào)的采樣率而計(jì)算糾正信號(hào)。一般地，糾正信號(hào)可以包括整數(shù)部分和余數(shù)部分。在輸出采樣率的每一個(gè)周期，可以將糾正信號(hào)的整數(shù)部分添加到之前的重采樣的輸出信號(hào)樣本，以形成當(dāng)前的重采樣的輸出信號(hào)樣本，而可以將余數(shù)部分添回糾正信號(hào)，以在時(shí)間上維持轉(zhuǎn)換過(guò)程的完整性。
[0030]在多個(gè)方案中，接著可以從采樣率轉(zhuǎn)換器中輸出具有相關(guān)聯(lián)的輸出采樣率的對(duì)應(yīng)的重采樣的輸出信號(hào)，以在信號(hào)處理系統(tǒng)中的其他處使用，傳送到PWM模塊、變換器驅(qū)動(dòng)電路、或類似物。
[0031]根據(jù)另一方案，提供了一種采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將按第一采樣率的異步輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為按可變(非周期的)采樣率的一個(gè)或多個(gè)重采樣的輸出信號(hào)。根據(jù)本公開，采樣率轉(zhuǎn)換器包括交叉使能單元、線性內(nèi)插單元和FIR濾波器模塊中的每一個(gè)。交叉使能單元可以包括非周期信號(hào)生成器，可以將所述非周期信號(hào)生成器的輸出整合入重采樣過(guò)程(例如，添加到計(jì)數(shù)差異信號(hào)中)，以形成非周期的重采樣時(shí)鐘信號(hào)。
[0032]根據(jù)又一方案，提供了一種米樣率轉(zhuǎn)換器，用于將按第一米樣率的異步輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有基本上最大化的采樣率的重采樣的輸出信號(hào)。采樣率轉(zhuǎn)換器包括頻率合成器，所述頻率合成器配置成產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，和/或接收時(shí)鐘信號(hào)的裝置(例如，高頻系統(tǒng)時(shí)鐘)。采樣率轉(zhuǎn)換器包括交叉使能單元，所述交叉使能單元配置成接受時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)，并且配置成生成按基本上第一采樣率的平均來(lái)采樣的計(jì)數(shù)差異信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)，以及線性內(nèi)插單元，期配置成按時(shí)鐘信號(hào)的采樣率生成重采樣的輸出信號(hào)。線性內(nèi)插單元配置成接受去抖動(dòng)的信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、以及計(jì)數(shù)差異信號(hào)。線性內(nèi)插單元包括三角積分環(huán)。線性內(nèi)插單元配置成在去抖動(dòng)的信號(hào)的每一個(gè)時(shí)鐘周期上計(jì)算去抖動(dòng)的信號(hào)的連續(xù)樣本之間的差并且將該差輸入到三角積分環(huán)。三角積分環(huán)配置成用計(jì)數(shù)差異信號(hào)來(lái)除以該差，以形成糾正信號(hào)。糾正信號(hào)具有整數(shù)部分和余數(shù)部分。三角積分環(huán)配置成在時(shí)鐘信號(hào)的每一個(gè)周期上將整數(shù)部分添加到之前的重采樣的輸出信號(hào)，從而生成重采樣的輸出信號(hào)的當(dāng)前的樣本。三角積分環(huán)配置成將余數(shù)部分再循環(huán)到糾正信號(hào)中，以在后續(xù)周期上使用(例如，以維持完美的轉(zhuǎn)換)。
[0033]根據(jù)另一方案，提供了一種方法，用于從一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)中生成具有期望的采樣率的一個(gè)或多個(gè)重采樣的輸出信號(hào)。所述方法包括:從輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)中計(jì)算計(jì)數(shù)差異信號(hào)，計(jì)數(shù)差異信號(hào)涉及時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)之間的采樣率中的差；從計(jì)數(shù)差異信號(hào)中生成暫時(shí)糾正信號(hào)，暫時(shí)糾正信號(hào)對(duì)應(yīng)于期望的采樣率的至少一部分；使用暫時(shí)糾正信號(hào)來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)；以及根據(jù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)的采樣率來(lái)對(duì)輸入信號(hào)和/或一個(gè)或多個(gè)中間信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，以形成重采樣的輸出信號(hào)的至少一部分。
[0034]所述方法可以包括從輸入信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)重米樣時(shí)鐘信號(hào)中計(jì)算一個(gè)或多個(gè)中間信號(hào)的步驟。中間信號(hào)可以通過(guò)向上采樣和使用低通濾波器、FIR濾波器、低通多相FIR濾波器、其組合、或類似物來(lái)計(jì)算。
[0035]計(jì)算計(jì)數(shù)差異信號(hào)可以通過(guò)比較輸入信號(hào)的連續(xù)樣本之間的時(shí)鐘信號(hào)的周期的數(shù)量來(lái)完成。
[0036]生成暫時(shí)糾正信號(hào)可以通過(guò)使用根據(jù)本公開的第一三角積分環(huán)來(lái)完成。
[0037]使用暫時(shí)糾正信號(hào)來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)可以通過(guò)使用根據(jù)本公開的時(shí)鐘生成器來(lái)完成。
[0038]對(duì)輸入信號(hào)和/或一個(gè)或多個(gè)中間信號(hào)的內(nèi)插可以至少部分地通過(guò)使用根據(jù)本公開的第二三角積分環(huán)來(lái)完成。
[0039]在多個(gè)方案中，所述方法可以包括在計(jì)算暫時(shí)糾正信號(hào)之前對(duì)計(jì)數(shù)差異信號(hào)進(jìn)行濾波。濾波可以通過(guò)低通濾波器、滑動(dòng)平均濾波器、低通多相FIR濾波器、其組合、或類似物來(lái)完成。
[0040]在多個(gè)方案中，所述方法可以包括添加非周期的信號(hào)到計(jì)數(shù)差異信號(hào)。這樣的非周期的信號(hào)可以通過(guò)隨機(jī)數(shù)生成器、熱數(shù)生成器等來(lái)提供。這樣的非周期的添加對(duì)于形成一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)頻重采樣的輸出信號(hào)而言是有利的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]能夠關(guān)于以下附圖更好地理解本公開的若干方案。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記在整個(gè)若干示圖中標(biāo)記對(duì)應(yīng)的部件。
[0042]圖1示出了根據(jù)本公開的采樣率轉(zhuǎn)換器。
[0043]圖2示出了根據(jù)本公開的交叉使能單元。
[0044]圖3示出了根據(jù)本公開的有限沖擊響應(yīng)濾波器。
[0045]圖4示出了根據(jù)本公開的線性內(nèi)插單元和三角積分部件。
[0046]圖5示出了根據(jù)本公開的描繪了輸入信號(hào)的連續(xù)的輸入采樣轉(zhuǎn)換到重采樣的輸出信號(hào)的時(shí)序圖。[0047]圖6示出了根據(jù)本公開的具有集成的采樣率轉(zhuǎn)換器的用于音頻應(yīng)用的信號(hào)處理系統(tǒng)。
[0048]圖7示出了根據(jù)本公開的多信號(hào)采樣率轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0049]這里，下面關(guān)于所附附圖描述本公開的特定實(shí)施例；但是，所公開的實(shí)施例僅僅是本公開的示例并且可以具體化為各種形式。沒(méi)有具體描述眾所周知的功能或構(gòu)造，以避免以不必要的細(xì)節(jié)來(lái)模糊本公開。因此，不將這里公開的具體結(jié)構(gòu)上和功能上的細(xì)節(jié)解釋為限制，而僅僅解釋為權(quán)利要求書的基礎(chǔ)和解釋為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以實(shí)際上任意適當(dāng)?shù)木唧w結(jié)構(gòu)來(lái)多方案地采用本公開的代表性的基礎(chǔ)。在整個(gè)圖的描述中，同樣的附圖標(biāo)記可以指代相似的或相同的要素。
[0050]這里描述的某些方案與“任意”采樣率(例如，任意源或目標(biāo)采樣率)相關(guān)聯(lián)。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“任意的”可以指沒(méi)有預(yù)先確定的任意采樣率(例如，當(dāng)設(shè)計(jì)采樣率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)時(shí)是未知的)。
[0051]此外，如這里所使用的，小寫變量將表明時(shí)域序列，而大寫變量將表示頻率表征(例如，X是在時(shí)域中表示的序列，而X是在頻域中表示的同樣的變量)。下標(biāo)口 ?用于表示時(shí)域中的序列的時(shí)間索引(例如，χη)。不同的下標(biāo)字母用于表示涉及時(shí)域中的序列的時(shí)間索引的不同的采樣率(例如，xn> yb、zk等)。
[0052]圖1示出了根據(jù)本公開的采樣率轉(zhuǎn)換器100。采樣率轉(zhuǎn)換器100適于將具有第一采樣率的輸入信號(hào)I轉(zhuǎn)換為具有輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)150，并且包括交叉使能單元110、有限沖擊響 應(yīng)(FIR)濾波器模塊130、以及線性內(nèi)插單元140。采樣率轉(zhuǎn)換器100可以配置成接受、或內(nèi)部地生成時(shí)鐘信號(hào)3，所述時(shí)鐘信號(hào)3可以在轉(zhuǎn)換過(guò)程期間使用。交叉使能單元110配置成接受輸入信號(hào)I并且產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120和去抖動(dòng)的信號(hào)115。FIR濾波器模塊130可以配置成根據(jù)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120中的一個(gè)或多個(gè)(可選地為時(shí)鐘信號(hào)3)、以及去抖動(dòng)的信號(hào)115來(lái)產(chǎn)生經(jīng)濾波的中間信號(hào)135。線性內(nèi)插單元140可以配置成接受一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120和經(jīng)濾波的中間信號(hào)135，并且配置成產(chǎn)生根據(jù)輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)150。
[0053]盡管圖1示出了單個(gè)輸入信號(hào)1、去抖動(dòng)的信號(hào)115、經(jīng)濾波的中間信號(hào)135、以及重采樣的輸出信號(hào)150，但是，多個(gè)信號(hào)也可認(rèn)為是在本公開的精神內(nèi)，并且特別對(duì)于下文的討論來(lái)說(shuō)信號(hào)通常指的是單個(gè)或多個(gè)的形式的信號(hào)。
[0054]盡管圖1示出了連接在交叉使能單元110和線性內(nèi)插單元140之間的FIR濾波器模塊130，在一個(gè)非限制性的示例中，F(xiàn)IR濾波器模塊130可以去除并且去抖動(dòng)的信號(hào)115直接連接到線性內(nèi)插單元140，而不改變本公開的范圍。在這一示例中，替代經(jīng)濾波的中間信號(hào)135，線性內(nèi)插單元140可以配置成直接接受去抖動(dòng)的信號(hào)115。
[0055]交叉使能單元110可以配置成從信號(hào)源(例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、SroiFR換器、I2S轉(zhuǎn)換器等的輸出)接受一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)I (例如，數(shù)字信號(hào)、數(shù)字音頻流、遙測(cè)信號(hào)等)，并且配置成產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120和去抖動(dòng)的信號(hào)115。輸入信號(hào)I具有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的第一采樣率。交叉使能單元110還可以接受時(shí)鐘信號(hào)3和/或內(nèi)部地生成時(shí)鐘信號(hào)3 (例如，系統(tǒng)時(shí)鐘)。交叉使能單元110可以配置成產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120，結(jié)合時(shí)鐘信號(hào)3來(lái)從輸入信號(hào)I中的一個(gè)或多個(gè)中生成所述重采樣時(shí)鐘信號(hào)120。
[0056]在多個(gè)方案中，時(shí)鐘信號(hào)3可以具有比輸入信號(hào)1、重采樣的輸出信號(hào)150或在轉(zhuǎn)換過(guò)程期間生成的中間信號(hào)明顯更高的采樣率?？梢酝ㄟ^(guò)頻率合成器、PLL、RC振蕩器、晶體振蕩器、其組合、或類似物來(lái)生成時(shí)鐘信號(hào)3。
[0057]在多個(gè)方案中，重采樣時(shí)鐘信號(hào)120的采樣率可以預(yù)配置為與輸入信號(hào)I相關(guān)聯(lián)的平均輸入采樣率的倍數(shù)(例如，整數(shù)倍、非整數(shù)倍、有理的非周期的可變倍數(shù)等)?？蛇x地，重采樣時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)可以確定地涉及時(shí)鐘信號(hào)3，從而不論第一采樣率中的偏移和/或波動(dòng)而提供已知采樣率。
[0058]重采樣時(shí)鐘信號(hào)120可以由采樣率轉(zhuǎn)換器100內(nèi)的單元(例如，F(xiàn)IR濾波器模塊130、線性內(nèi)插單元140等)中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)使用，以執(zhí)行采樣率轉(zhuǎn)換的多個(gè)方案。還可以提供重采樣時(shí)鐘信號(hào)120作為到其他系統(tǒng)的輸出(例如，用于進(jìn)一步的信號(hào)處理、定時(shí)操作、參數(shù)計(jì)算、輸入信號(hào)質(zhì)量評(píng)價(jià)等)。
[0059]在多個(gè)方案中，交叉使能單元110可以配置成產(chǎn)生去抖動(dòng)的信號(hào)115和相關(guān)聯(lián)的去抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)(例如，重采樣時(shí)鐘信號(hào)120)，其基本上根據(jù)第一采樣率的平均值來(lái)采樣。去抖動(dòng)的信號(hào)115在以下應(yīng)用中可以是有利的，其中輸入信號(hào)I具有抖動(dòng)、異步、不可靠、或其他情形下為可變的第一采樣率，以及在以下應(yīng)用中可以是有利的，其中對(duì)于系統(tǒng)的各個(gè)信號(hào)處理方案中有較高的性能要求。
[0060]在多個(gè)方案中，F(xiàn)IR濾波器模塊130可以包括FIR濾波器(未明確示出)和用于調(diào)整FIR濾波器的屬性的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)155。FIR濾波器可以配置為低通濾波器、帶通濾波器、或類似物。在一個(gè)非限制性的示例中，F(xiàn)IR濾波器可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算上有效的低通多相FIR濾波器。FIR濾波器可以是自適應(yīng)和/或可重構(gòu)濾波器，可以通過(guò)外部系統(tǒng)、通過(guò)自適應(yīng)算法、參數(shù)155、或類似物來(lái)調(diào)整所述濾波器的屬性。在一個(gè)非限制性的示例中，可重構(gòu)濾波器參數(shù)155可以存儲(chǔ)在采樣率轉(zhuǎn)換器中和/或外部地或內(nèi)部地、可能地為可實(shí)時(shí)更新。
[0061]在多個(gè)方案中，交叉使能單元110和/或FIR濾波器模塊130可以包括低通濾波器(例如，線性相位濾波器、FIR濾波器等)，配置所述低通濾波器，從而在交叉使能中從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)中去除鏡像。在多個(gè)方案中，鏡像去除可以通過(guò)展開低通濾波器中的一個(gè)或多個(gè)系數(shù)集來(lái)解決(即，為了形成自適應(yīng)鏡像抑制濾波器)，使得其可以配置成通過(guò)系數(shù)集的一個(gè)或多個(gè)元素的選擇來(lái)起到可變低通濾波器的作用。在多個(gè)方案中，可以取決于在任意特定應(yīng)用中選擇的輸入到輸出采樣率來(lái)選擇系數(shù)集的一個(gè)或多個(gè)元素。
[0062]圖2示出了根據(jù)本公開的交叉使能單元110。交叉使能單元110包括計(jì)數(shù)器210、FIFO緩沖器220、取平均部件230、第一三角積分環(huán)240、重采樣時(shí)鐘生成器250、以及FIFO填充控制260 (等效地包括在FIFO緩沖器220內(nèi))。計(jì)數(shù)器210可以配置成對(duì)輸入信號(hào)I的相鄰樣本之間的時(shí)鐘信號(hào)3上的時(shí)鐘周期的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，以形成計(jì)數(shù)差異信號(hào)215。計(jì)數(shù)器210可以配置成直接接受輸入信號(hào)I和/或輸入信號(hào)使能位Ia(如所示的)。
[0063]FIFO緩沖器220可以配置成存儲(chǔ)輸入信號(hào)I和/或與輸入信號(hào)I的每一個(gè)采樣相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)差異信號(hào)215的采樣，以由交叉使能單元110中的一個(gè)或多個(gè)部件使用。FIFO緩沖器220可以配置成傳遞計(jì)數(shù)差異采樣225到取平均部件230。FIFO緩沖器220還可以配置成生成填充值227和/或輸入信號(hào)I的對(duì)應(yīng)的樣本，所述填充值227對(duì)應(yīng)于FIFO緩沖器220的計(jì)數(shù)差異值225有多滿。
[0064]取平均部件230可以配置成計(jì)算計(jì)數(shù)差異值225的滑動(dòng)平均，以形成平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)235。取平均部件230可以包括FIR濾波器、Boxcar平均、無(wú)限沖擊響應(yīng)(IIR)低通濾波器、其組合、或類似物，以達(dá)到這一功能性。第一三角積分環(huán)240可以配置成接受時(shí)鐘信號(hào)3、平均的計(jì)數(shù)差異信號(hào)235和/或一個(gè)或多個(gè)中間時(shí)鐘信號(hào)120η(如從重采樣時(shí)鐘生成器250所反饋的)。從這些輸入中，第一三角積分環(huán)240可以配置成從平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)235中生成應(yīng)該插入到根據(jù)期望的重采樣率的輸入樣本之間的時(shí)鐘周期的數(shù)量，以形成暫時(shí)糾正信號(hào)245。重采樣時(shí)鐘生成器250可以配置成接受暫時(shí)糾正信號(hào)245、時(shí)鐘信號(hào)
3、或類似物，并且配置成構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120(例如，一個(gè)或多個(gè)中間時(shí)鐘信號(hào)120η、去抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)120a等)。
[0065]此外或相結(jié)合地，去抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)120a可以用作反饋以根據(jù)去抖動(dòng)的采樣率來(lái)從FIFO緩沖器220中釋放對(duì)應(yīng)的輸入樣本。
[0066]FIFO填充控制260可以配置成通常在操作期間保持FIFO緩沖器220免于下溢或上溢。為了達(dá)到這一功能，F(xiàn)IFO填充控制260可以配置成從FIFO緩沖器220接受填充值227、去抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)120a、以及時(shí)鐘信號(hào)3，和/或計(jì)算填充率參數(shù)265。填充率參數(shù)265可以用于有利地對(duì)到FIFO緩沖器220中的采樣的釋放計(jì)時(shí)，以防止低填充或過(guò)填充。
[0067]在多個(gè)方案中，F(xiàn)IFO填充控制260可以包括在滑動(dòng)平均部件230中或在FIFO緩沖器220和滑動(dòng)平均部件230之間。FIFO填充控制260可以配置成在提供計(jì)數(shù)差異信號(hào)到取平均部件230之前改變與每一個(gè)釋放的音頻樣本相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)差異信號(hào)225。FIFO填充控制260可以配置成基于FIFO緩沖器220的填充水平來(lái)改變計(jì)數(shù)差異信號(hào)225。當(dāng)FIFO緩沖器220為半滿時(shí)，F(xiàn)IFO填充控制260可以配置成維持計(jì)數(shù)差異信號(hào)225在大致穩(wěn)定值。這樣，F(xiàn)IFO釋放時(shí)鐘120a可以配置成加速或降速，以維持FIFO緩沖器220在期望的填充水平。
[0068]可以將去抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)120a反饋到FIFO填充控制260、到FIFO緩沖器220、取平均部件230、以及第一三角積分環(huán)240中，作為觸發(fā)信號(hào)以對(duì)交叉使能單元110內(nèi)的計(jì)算進(jìn)行同步并且提供比可以直接從輸入信號(hào)I中獲取的采樣率更穩(wěn)定的信號(hào)處理的采樣率。通過(guò)基本上從輸入信號(hào)I中去除抖動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)誤傳播，這一方法對(duì)于提高系統(tǒng)性能可以是有利的，否則所述抖動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)誤傳播會(huì)沿著信號(hào)處理系統(tǒng)等穿行。
[0069]在多個(gè)方案中，第一三角積分環(huán)240可以配置成從取平均部件230中接受平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)235，并且配置成生成多個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換點(diǎn)，以在一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)之間等待重米樣時(shí)鐘生成器250。一般,第一三角積分環(huán)240可以配置成輸出待插入在系統(tǒng)中的最高重采樣時(shí)鐘速率之間的時(shí)鐘周期變換的數(shù)量。第一三角積分環(huán)240可以配置成保持這一信息作為內(nèi)部值，該內(nèi)部值可以包括整數(shù)部分和余數(shù)部分?？梢砸詴簳r(shí)糾正值245的形式將整數(shù)部分傳遞到重采樣時(shí)鐘生成器250，而余數(shù)部分可以內(nèi)部循環(huán)以在后續(xù)采樣上展開。這樣，第一三角積分環(huán)240可以配置成在若干樣本上展開信號(hào)轉(zhuǎn)換的多個(gè)異步方案，而在平均時(shí)間意義上基本上執(zhí)行完美的轉(zhuǎn)換。
[0070]在多個(gè)方案中，重采樣時(shí)鐘生成器250可以配置成接受通常涉及系統(tǒng)中的最大重采樣時(shí)鐘率的暫時(shí)糾正值245，并且配置成生成一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘率120，以由系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)單元使用。重采樣時(shí)鐘生成器250可以包括整除器(integer divider)、非整除器、其組合、或類似物。
[0071]圖3示出了根據(jù)本公開的FIR濾波器模塊130。FIR濾波器模塊130包括控制器310、FIR濾波器320以及限制器330。FIR濾波器模塊130可以配置成接受時(shí)鐘信號(hào)3、一個(gè)或多個(gè)去抖動(dòng)的信號(hào)115、一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120、或類似物。FIR濾波器模塊130可以配置成產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)經(jīng)濾波的中間信號(hào)135?？刂破?10可以配置成接受時(shí)鐘信號(hào)3和一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120，并且配置成產(chǎn)生中間時(shí)鐘信號(hào)315以驅(qū)動(dòng)FIR濾波器320。FIR濾波器320可以配置成接受按中間時(shí)鐘信號(hào)315確定的采樣率的一個(gè)或多個(gè)去抖動(dòng)的信號(hào)115，并且配置成產(chǎn)生第一經(jīng)濾波的信號(hào)325。限制器330可以配置成接受第一經(jīng)濾波的信號(hào)325并且配置成實(shí)現(xiàn)飽和功能，以防止信號(hào)的溢出。限制器330可以配置成輸出一個(gè)或多個(gè)經(jīng)濾波的中間信號(hào)135。
[0072]FIR濾波器模塊130可以包括一個(gè)或多個(gè)參數(shù)155。參數(shù)155可以用于配置FIR濾波器320和/或限制器330的系數(shù)。
[0073]圖4示出了根據(jù)本公開的線性內(nèi)插單元140，其配置成接受一個(gè)或多個(gè)經(jīng)濾波的中間信號(hào)135、時(shí)鐘信號(hào)3、以及一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)120a-b，并且配置成產(chǎn)生按輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)150。
[0074]線性內(nèi)插單元140可以包括一個(gè)或多個(gè)寄存器410、420、440以存儲(chǔ)信號(hào)?？梢詫r(shí)鐘信號(hào)3提供給線性內(nèi)插單元140內(nèi)的寄存器410、420、440和部件430中的每一個(gè)，作為定時(shí)源。如圖4中所示，可以在第一重采樣時(shí)鐘信號(hào)120a的每一個(gè)周期上將經(jīng)濾波的中間信號(hào)135存儲(chǔ)在寄存器410中，以形成經(jīng)延遲的信號(hào)460?？梢詮慕?jīng)濾波的中間信號(hào)135中減去經(jīng)延遲的信號(hào)460,以形成差信號(hào)461。差信號(hào)461可以在第一重米樣時(shí)鐘信號(hào)120a的每一個(gè)周期上存儲(chǔ)在寄存器420中。所存儲(chǔ)的差信號(hào)462可以在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上由三角積分環(huán)430采樣。三角積分環(huán)430可以配置成在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上產(chǎn)生輸出遞增信號(hào)468?？梢栽诘诙夭蓸訒r(shí)鐘信號(hào)120b上將輸出遞增信號(hào)468添加到重米樣的輸出信號(hào)150,以形成存儲(chǔ)在寄存器440中的中間輸出信號(hào)469，還可以在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上存儲(chǔ)中間輸出信號(hào)469。因而，線性內(nèi)插單元140可以配置成生成按輸出采樣率的重采樣的輸出信號(hào)150。
[0075]圖4還示出了根據(jù)本公開的三角積分環(huán)430的示例。三角積分環(huán)430可以配置成接受時(shí)鐘信號(hào)3和第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b。三角積分環(huán)430可以配置成在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上采樣所存儲(chǔ)的差信號(hào)462，并且配置成從差信號(hào)462中減去表示糾正信號(hào)465的整數(shù)部分的余數(shù)信號(hào)467，以產(chǎn)生第一 SDL中間信號(hào)463，可以將所述第一 SDL中間信號(hào)463加至糾正信號(hào)465，結(jié)果為第二 SDL中間信號(hào)464，接著在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上將所述第二 SDL中間信號(hào)464存儲(chǔ)在寄存器450中?？梢詫⒓m正信號(hào)465除以預(yù)先確定的值(取決于期望的輸出采樣率)以創(chuàng)建整數(shù)部分466。在多個(gè)方案中，整數(shù)部分466可以通過(guò)2的冪來(lái)除(例如由32來(lái)除)來(lái)生成，其通過(guò)比特移位來(lái)達(dá)到。在非限制性的示例中，其中目標(biāo)是提供最大的重采樣的輸出信號(hào)，這一除的速率是實(shí)時(shí)可變的，其隨著輸入信號(hào)I的每一個(gè)采樣而更新?？梢詫⒄麛?shù)部分466轉(zhuǎn)換為合適的精度，以在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上創(chuàng)建輸出遞增信號(hào)468。
[0076]在多個(gè)方案中，線性內(nèi)插單元140可以包括第二三角積分環(huán)430，其配置成從經(jīng)濾波的中間信號(hào)135的相關(guān)聯(lián)的和/或相鄰的樣本中生成連續(xù)的輸出采樣。三角積分環(huán)430可以配置成在重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上計(jì)算糾正信號(hào)465。一般地，糾正信號(hào)可以包括465整數(shù)部分466以及余數(shù)部分(示為第二 SDL中間信號(hào)464的一部分)。在第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)120b的每一個(gè)周期上，可以將輸出遞增信號(hào)468加到重采樣的輸出信號(hào)150的之前的樣本，以生成當(dāng)前的重采樣的輸出信號(hào)樣本，而可以將余數(shù)部分反饋到三角積分環(huán)，以在時(shí)間上維持轉(zhuǎn)換過(guò)程的完整性。
[0077]圖5示出了非限制性的示例的時(shí)序圖以顯示第一三角積分環(huán)和第二三角積分環(huán)的組合效果。將時(shí)間軸分成時(shí)鐘信號(hào)3的周期。在這一非限制性的示例中，F(xiàn)IR濾波器模塊130配置以統(tǒng)一采樣率并且就此而言不影響系統(tǒng)響應(yīng)。將幅度軸分成最低有效位，表示信號(hào)的期望的精度。在這一示例中，示出了 22個(gè)時(shí)鐘周期。輸入信號(hào)的時(shí)間序列由連續(xù)的采樣\和sn+1來(lái)表示。在這一非限制性的示例中，將輸入采樣sn+1和\用22個(gè)時(shí)鐘周期分開。重采樣的輸出信號(hào)的時(shí)間序列由連續(xù)的采樣Vk到vk+4表示。
[0078]第一三角積分環(huán)從暫時(shí)時(shí)間序列η中生成序列k的暫時(shí)間隔以及序列k和序列η采樣率之間的期望的比例(在該例中為整數(shù)值4)。如圖5中所見的，分別以5、6、5、和6個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)間隔重采樣的輸出信號(hào)采樣。第二三角積分環(huán)從輸入樣本中生成輸出樣本的幅度和輸入信號(hào)與重采樣的輸出信號(hào)的采樣率之間的比例。如圖5中所見的，輸出采樣幅度分別為2、5 、7、和10。在以下進(jìn)一步闡明三角積分環(huán)的功能。
[0079]表1:三角積分示例:具有內(nèi)插因子4的兩個(gè)三角積分環(huán)
[0080]第一三角積分單元(暫時(shí)的)第二三角積分單元(幅度)
[0081]采樣時(shí)間差為:采樣幅度差為:
[0082]T_Diff = Tn+1Tn = 22S_Diff = sn+1sn = 10
[0083]T_DiffDiv = T_Diff/4 = 5.5 S_DiffDiv = S_Diff/4 = 2.5
[0084]因而，對(duì)于每一個(gè)新的內(nèi)插的采因而，對(duì)于每一個(gè)新的內(nèi)插的采樣，應(yīng)該將時(shí)間增加5.5個(gè)CLK樣，應(yīng)該將信號(hào)幅度增加2.5個(gè)幅周期以在采樣sn+1-sn之間均勻地度步長(zhǎng)以在sn+1-sn之間均勻地展展開它們。為了對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的輸開它們。為了保持系統(tǒng)精度等于出進(jìn)行同步，三角積分將僅僅在輸入信號(hào)，三角積分將僅僅生成整數(shù)值處生成樣本，并且在樣本用于每個(gè)增量的整數(shù)值，并且在上展開截?cái)嗾`差。樣本上展開截?cái)嗾`差。
[0085]由第一三角積分生成的樣本之間由第二三角積分生成的輸出增的要等待的輸出時(shí)鐘周期:量:
[0086]vk+1:5vk+1:2
[0087]vk+2:6vk+2:3
[0088]vk+3: 5vk+3: 2
[0089]sn+1:6sn+1:3
[0090]疊加到圖上的是描述假定的實(shí)際信號(hào)(實(shí)線)和理想線性內(nèi)插(點(diǎn)劃線)的曲線。如圖5中可見的，內(nèi)插的采樣點(diǎn)vk+1到vk+3在幅度和時(shí)間上近似線性內(nèi)插。第一三角積分環(huán)確保轉(zhuǎn)換是時(shí)間上完美的，在于在環(huán)中維持來(lái)自每一個(gè)近似的余數(shù)，用于貢獻(xiàn)到后續(xù)樣本。類似地，將第二三角積分環(huán)的子LSB幅度變化維持作為余數(shù)，用于貢獻(xiàn)到后續(xù)樣本。
[0091]圖6示出了根據(jù)本公開的具有集成的采樣率轉(zhuǎn)換器100的用于音頻應(yīng)用的信號(hào)處理系統(tǒng)600。音頻增強(qiáng)系統(tǒng)600包括參數(shù)可配置處理(PCP)部件620、異步采樣率轉(zhuǎn)換器(ASRC) 100和數(shù)字驅(qū)動(dòng)(DD)部件630。音頻增強(qiáng)系統(tǒng)600可以配置成從音頻源接受一個(gè)或多個(gè)音頻輸入信號(hào)I。在示出的示意圖中，ASRC部件100可以配置成接受輸入信號(hào)I并且配置成產(chǎn)生重采樣的輸出信號(hào)150。可以將重采樣的輸出信號(hào)150提供到PCP部件620，所述PCP部件620產(chǎn)生增強(qiáng)的信號(hào)625。DD部件630可以配置成將增強(qiáng)的信號(hào)625轉(zhuǎn)換為一個(gè)或多個(gè)音頻輸出信號(hào)625a-n,以適于驅(qū)動(dòng)變換器5或變換模塊6。變換模塊6可以包括驅(qū)動(dòng)集成電路7和變換器9。
[0092]音頻增強(qiáng)系統(tǒng)600可以進(jìn)一步包括時(shí)鐘生成器610，所述時(shí)鐘生成器610可以內(nèi)部地生成時(shí)鐘信號(hào)3或從外部時(shí)鐘源接受系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)3b。時(shí)鐘信號(hào)3可以提供到音頻增強(qiáng)系統(tǒng)600中的任意部件，但是特別地提供到ASRC部件100，其用來(lái)計(jì)算重采樣的輸出信號(hào)150。
[0093]圖7示出了多輸入多輸出(MMO)采樣率轉(zhuǎn)換器700，包括交叉使能單元710、FIR濾波器模塊730、以及多個(gè)線性內(nèi)插單元740a-m。MIMO采樣率轉(zhuǎn)換器700可以配置成接受多個(gè)輸入la-k和時(shí)鐘信號(hào)3。時(shí)鐘信號(hào)3可以指向系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方案并且可以在整個(gè)MIMO采樣率轉(zhuǎn)換器700中用作穩(wěn)定的和已知的時(shí)間間隔。
[0094]交叉使能710可以配置成接受多個(gè)輸入信號(hào)la-k和時(shí)鐘信號(hào)3，并且配置成生成多個(gè)去抖動(dòng)的信號(hào)715a-j和一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)720?？梢愿鶕?jù)大致對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)la-k的平均米樣率來(lái)米樣去抖動(dòng)的信號(hào)715a_j?？梢愿鶕?jù)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)la_k米樣率的整數(shù)倍或非整數(shù)倍來(lái)生成重采樣時(shí)鐘信號(hào)720。重采樣時(shí)鐘信號(hào)720中的一個(gè)或多個(gè)可以對(duì)應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)3的非整除或整除。
[0095]在多個(gè)方案中，F(xiàn)IR濾波器模塊730可以包括多個(gè)FIR濾波器(例如，低通多相FIR濾波器)、以及可選地為一個(gè)或多個(gè)參數(shù)755。參數(shù)755可以用于配置FIR濾波器等。FIR濾波器模塊730可以配置成接受多個(gè)去抖動(dòng)的信號(hào)715a-j、一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)720、時(shí)鐘信號(hào)3、其組合、或類似物，并且配置成產(chǎn)生多個(gè)經(jīng)濾波的中間信號(hào)735a-m。FIR濾波器可以并行設(shè)置，分別作用在相關(guān)聯(lián)的去抖動(dòng)的信號(hào)715a-j上，或者可以配置為MMO濾波器，適于同時(shí)作用在若干去抖動(dòng)的信號(hào)715a-j上。經(jīng)濾波的中間信號(hào)735a-m通常是相關(guān)聯(lián)的去抖動(dòng)的信號(hào)715a-j的重采樣的和經(jīng)濾波的版本。FIR濾波器模塊可以配置成提供這樣的重采樣功能性，而不顯著地給信號(hào)帶來(lái)相位失真。
[0096]線性內(nèi)插單元740a_m可以配置成接受經(jīng)濾波的中間信號(hào)735a_m、重采樣時(shí)鐘信號(hào)720和時(shí)鐘信號(hào)3、其組合、或類似物。線性內(nèi)插單元740a-m可以配置成根據(jù)期望的輸出采樣率來(lái)生成多個(gè)重采樣的輸出信號(hào)750a-n。線性內(nèi)插單元740a_m可以包括一個(gè)或多個(gè)三角積分環(huán)，用于提供內(nèi)插功能。
[0097]示例:
[0098]在一個(gè)非限制性的示例中，交叉使能單元包括FIFO緩沖器，適于存儲(chǔ)16個(gè)連續(xù)的樣本。交叉使能單元包括對(duì)每一個(gè)輸入樣本之間的時(shí)鐘周期的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，因而形成根據(jù)輸入采樣率更新的計(jì)數(shù)差異信號(hào)。計(jì)數(shù)器發(fā)送計(jì)數(shù)差異信號(hào)到FIFO緩沖器?？梢詫?duì)應(yīng)于相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)差異采樣的輸入樣本一起存儲(chǔ)在FIFO緩沖器內(nèi)。這可以用于隨著信號(hào)經(jīng)過(guò)交叉使能單元信號(hào)隊(duì)列而保持一切的同步。
[0099]取平均部件包括8階滑動(dòng)平均濾波器，以從存儲(chǔ)在FIFO緩沖器中的連續(xù)的計(jì)數(shù)差異采樣中計(jì)算平均計(jì)數(shù)差異值。因而，取平均部件的輸出是穩(wěn)定的計(jì)數(shù)差異信號(hào)，表示時(shí)鐘信號(hào)采樣率和平均輸入采樣率之間的差。接著將平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)輸入到第一三角積分環(huán)。第一三角積分環(huán)根據(jù)平均去抖動(dòng)的采樣率接受計(jì)數(shù)差異信號(hào)，結(jié)合期望的重采樣率，以形成暫時(shí)糾正值。在這一非限制性的示例中，交叉使能單元產(chǎn)生具有16x平均輸入采樣率的采樣率的第一重采樣時(shí)鐘信號(hào)、具有512x平均輸入采樣率的采樣率的第二重采樣時(shí)鐘信號(hào)，以及具有1x平均輸入采樣率的采樣率的去抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。因而，三角積分環(huán)暫時(shí)糾正值通過(guò)將平均計(jì)數(shù)差異值除以512(在這一情況下，9比特的比特移位)來(lái)形成。
[0100]暫時(shí)糾正值的整數(shù)和余數(shù)部分在第一三角積分環(huán)中分離。將暫時(shí)糾正值的整數(shù)部分發(fā)送到重采樣時(shí)鐘生成器，其使用這一值來(lái)在512X重采樣時(shí)鐘信號(hào)的連續(xù)的樣本之間插入適當(dāng)數(shù)量的時(shí)鐘周期。維持暫時(shí)糾正值的余數(shù)部分并且將其接連地添回到暫時(shí)糾正值，以維持完美的轉(zhuǎn)換。重采樣時(shí)鐘生成器對(duì)每512x重采樣時(shí)鐘信號(hào)的樣本提供一次反饋給第一三角積分環(huán)，使得觸發(fā)第一三角積分環(huán)的迭代。
[0101]重采樣時(shí)鐘生成器從暫時(shí)糾正值和時(shí)鐘信號(hào)中構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)。在這一非限制性的示例中，重采樣時(shí)鐘生成器形成512X重采樣時(shí)鐘信號(hào)以及16x和Ix重采樣時(shí)鐘信號(hào)。16x和1x重采樣時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)由對(duì)512x重采樣時(shí)鐘信號(hào)的抽取來(lái)形成。Ix重采樣時(shí)鐘信號(hào)是去抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)并且可以用作采樣率轉(zhuǎn)換器內(nèi)的反饋，使得以基本上穩(wěn)定的采樣率來(lái)觸發(fā)每一個(gè)部件中的事件。
[0102]繼續(xù)這一非限制性的示例，F(xiàn)IR濾波器模塊接受lx、16x、以及重采樣時(shí)鐘信號(hào)，連同去抖動(dòng)的信號(hào)。FIR濾波器模塊包括低通多相位FIR濾波器,其將去抖動(dòng)的信號(hào)向上米樣到16x重采樣率。
[0103]N階L-分支多相FIR濾波器傳遞函數(shù)可計(jì)算如下:
[0104]
【權(quán)利要求】
1.一種采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為重采樣的輸出信號(hào)，包括: -用于生成時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘源和/或用于接受時(shí)鐘信號(hào)的裝置； -計(jì)數(shù)器，其配置成根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)生成計(jì)數(shù)差異信號(hào)； -第一三角積分單元，其配置成根據(jù)計(jì)數(shù)差異信號(hào)計(jì)算暫時(shí)糾正值； -重采樣時(shí)鐘生成器，其配置成根據(jù)暫時(shí)糾正值生成一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)；以及 -第二三角積分單元，其配置成根據(jù)輸入信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)生成重采樣的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，包括FIFO緩沖器，所述FIFO緩沖器連接到計(jì)數(shù)器和輸入信號(hào)，并配置成存儲(chǔ)計(jì)數(shù)差異信號(hào)和輸入信號(hào)的連續(xù)樣本。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，包括FIFO填充控制器，所述FIFO填充控制器連接到重采樣時(shí)鐘生成器和FIFO緩沖器，并配置成將FIFO緩沖器的填充水平控制在大致的期望的目標(biāo)填充水平。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，包括:取平均部件，所述取平均部件連接到計(jì)數(shù)器或FIFO緩沖器以及第一三角積分環(huán)，并配置成根據(jù)計(jì)數(shù)差異信號(hào)計(jì)算平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)，第一三角積分環(huán)配置成接受平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中，取平均部件包括滑動(dòng)平均濾波器，其配置成計(jì)算平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中，重采樣時(shí)鐘生成器配置成對(duì)輸入信號(hào)重采樣以形成具有大致穩(wěn)定的采樣率的去抖動(dòng)的信號(hào)。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，包括連接到重采樣時(shí)鐘生成器和第二三角積分環(huán)的低通濾波器，低通濾波器配置成接受重采樣時(shí)鐘信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)和輸入信號(hào)或去抖動(dòng)的信號(hào)，并且配置成計(jì)算經(jīng)濾波的中間信號(hào)，第二三角積分環(huán)配置成接受經(jīng)濾波的中間信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中低通濾波器是低通多相FIR濾波器。
9.一種采樣率轉(zhuǎn)換器，用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為重采樣的輸出信號(hào)，包括: -時(shí)鐘源和/或用于接受時(shí)鐘信號(hào)的裝置； -交叉使能單元，其配置成根據(jù)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)生成一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)和去抖動(dòng)的信號(hào)；以及 -線性內(nèi)插單元，其配置成根據(jù)去抖動(dòng)的信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、以及一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)生成重米樣的輸出信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，包括FIR濾波器模塊，所述FIR濾波器模塊包括低通濾波器，F(xiàn)IR濾波器模塊配置成根據(jù)去抖動(dòng)的信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、以及一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)生成經(jīng)濾波的中間信號(hào)，線性內(nèi)插單元配置成接受經(jīng)濾波的中間信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中包括在FIR濾波器模塊中的低通濾波器是低通多相FIR濾波器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中FIR濾波器模塊包括限制器，其配置成防止經(jīng)濾波的中間信號(hào)的溢出。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項(xiàng)所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中交叉使能單元包括:-計(jì)數(shù)器，其配置成根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)生成計(jì)數(shù)差異信號(hào)； -第一三角積分單元，其配置成根據(jù)計(jì)數(shù)差異信號(hào)計(jì)算暫時(shí)糾正值；以及 -重采樣時(shí)鐘生成器，其配置成根據(jù)暫時(shí)糾正值生成所述一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，交叉使能單元進(jìn)一步包括FIFO緩沖器，其配置成存儲(chǔ)計(jì)數(shù)差異信號(hào)和輸入信號(hào)的樣本，并且配置成釋放樣本到第一三角積分環(huán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項(xiàng)所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中交叉使能單元包括: -計(jì)數(shù)器，其配置成根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)生成計(jì)數(shù)差異信號(hào)； -取平均部件，其配置成根據(jù)計(jì)數(shù)差異信號(hào)生成平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)； -第一三角積分單元，其配置成根據(jù)平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)計(jì)算暫時(shí)糾正值；以及 -重采樣時(shí)鐘生成器，其配置成根據(jù)暫時(shí)糾正值生成所述一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，交叉使能單元進(jìn)一步包括FIFO緩沖器，其配置成存儲(chǔ)計(jì)數(shù)差異信號(hào)和輸入信號(hào)的樣本，并且配置成釋放樣本到取平均部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中取平均部件包括滑動(dòng)平均FIR濾波器，其配置成至少部分地計(jì)算平均計(jì)數(shù)差異信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求9-17中的任一項(xiàng)所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，其中線性內(nèi)插單元包括三角積分單元，所述三角積分單元配置成計(jì)算重采樣的輸出信號(hào)。
19.一種用于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)生成一個(gè)或多個(gè)具有期望的采樣率的重采樣的輸出信號(hào)的方法，包括: -根據(jù)輸入信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)計(jì)算計(jì)數(shù)差異信號(hào)，計(jì)數(shù)差異信號(hào)涉及時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)之間的采樣率的差； -根據(jù)計(jì)數(shù)差異信號(hào)生成暫時(shí)糾正信號(hào)，暫時(shí)糾正信號(hào)對(duì)應(yīng)期望的采樣率的至少一部分； -使用暫時(shí)糾正信號(hào)來(lái)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)；以及-根據(jù)對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)重采樣時(shí)鐘信號(hào)的采樣率來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插，以形成重米樣的輸出信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括在計(jì)算暫時(shí)糾正信號(hào)之前對(duì)計(jì)數(shù)差異信號(hào)進(jìn)行濾波。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中至少部分地通過(guò)使用第一三角積分環(huán)來(lái)完成生成暫時(shí)糾正信號(hào)的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的任一項(xiàng)所述的方法，其中至少部分地通過(guò)使用第二三角積分環(huán)來(lái)完成對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-22中的任一項(xiàng)所述的方法，包括添加非周期的信號(hào)到計(jì)數(shù)差異信號(hào)中的步驟。
24.一種用于處理音頻流的音頻處理器，包括根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任一項(xiàng)所述的采樣率轉(zhuǎn)換器，該采樣率轉(zhuǎn)換器配置 成對(duì)音頻流進(jìn)行重采樣。
25.使用根據(jù)權(quán)利要求1-18中的任一項(xiàng)所述的采樣率轉(zhuǎn)換器來(lái)處理音頻流、數(shù)據(jù)流和/或視頻流的用途。
【文檔編號(hào)】H03H17/06GK103907287SQ201280052835
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月25日
【發(fā)明者】埃里克·林達(dá)爾, 帕埃爾·貢納斯·里斯貝里 申請(qǐng)人:Actiwave公司