信號濾波裝置以及信號濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種信號濾波裝置，包含：一控制電路；以及一濾波器，用以接收一傳輸后輸入信號。濾波器包含多個(gè)濾波抽頭，分別以不同濾波系數(shù)處理不同時(shí)序下的該傳輸后輸入信號以產(chǎn)生一輸出信號。控制電路對所述濾波抽頭中，具有小于一預(yù)定值的該濾波系數(shù)的低響應(yīng)濾波的至少一部分進(jìn)行一濾波抽頭刪減動(dòng)作。
【專利說明】信號濾波裝置以及信號濾波方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)信號濾波裝置以及信號濾波方法，特別有關(guān)于可刪減濾波抽頭數(shù)的信號濾波裝置以及信號濾波方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在使用音頻系統(tǒng)(例如麥克風(fēng))時(shí)，可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)備或環(huán)境因素而形成回音(echo)，而使正確的音頻信號難以被辨識(shí)。因此會(huì)需要一種校正回音的機(jī)制。其中一種校正機(jī)制是使用自適性濾波器(adaptive filter)來校正。
[0003]第I團(tuán)繪示了已知技術(shù)的以自適性濾波器校正信號的示意圖。如圖1所示，自適性濾波器101接收一傳輸后輸入信號TIN。傳輸后輸入信號TIN(即為前述的音頻信號)是由原始輸入信號OIN經(jīng)由一傳輸介質(zhì)103傳輸后所形成。傳輸介質(zhì)103可能為可視的裝置如傳輸線或傳輸介面，但也可能為不可視的介質(zhì)，如無線通訊的信號傳輸通道。傳輸后輸入信號TIN經(jīng)自適性濾波器101處理過后會(huì)形成輸出信號OS。輸出信號OS會(huì)跟一延遲原始輸入信號DOIN做比較以利用減法器107算出兩者差異來產(chǎn)生一差異信號ERS。因?yàn)檠舆t原始輸入信號DOIN是將原始輸入信號OIN以一延遲單元105延遲后所產(chǎn)生。因此差異信號ERS可視為輸出信號OS跟原始輸入信號OIN的差異。借由這樣的機(jī)制，可以反復(fù)的調(diào)整濾波系數(shù)自適性濾波器101的濾波系數(shù)(filtering coefficient),使差異信號ERS小于或等于一預(yù)定程度(例如零)。當(dāng)差異信號ERS小于或等于一預(yù)定程度時(shí)，即代表輸出信號OS與原始輸入信號OIN—致或很接近，傳輸介質(zhì)103所造成的誤差已被校正回來。
[0004]自適性濾波器101通常具有多個(gè)濾波抽頭(tap)，這些濾波抽頭會(huì)以不同的濾波系數(shù)來處理不同時(shí)序的傳輸后輸入信號TIN。然而，有些濾波抽頭的頻率響應(yīng)較小，因此其濾波系數(shù)可能會(huì)相當(dāng)?shù)男《吔?，但這些濾波抽頭依然會(huì)在每次調(diào)整濾波系數(shù)時(shí)被重新計(jì)算一次。如此一來，不僅耗費(fèi)電能，而且會(huì)讓自適性濾波器101的濾波系數(shù)收斂(亦即變得穩(wěn)定不再變動(dòng)，而使差異信號ERS小于或等于一預(yù)定程度)的速度變慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一目的為提供一種可適當(dāng)刪減濾波抽頭數(shù)的信號濾波裝置。
[0006]本發(fā)明的另一目的為提供一種可適當(dāng)刪減濾波抽頭數(shù)的信號濾波方法。
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種信號濾波裝置，包含:一控制電路；以及一濾波器，用以接收一傳輸后輸入信號，該濾波器包含多個(gè)濾波抽頭，分別以不同濾波系數(shù)處理不同時(shí)序下的該傳輸后輸入信號以產(chǎn)生一輸出信號；其中，該控制電路對所述濾波抽頭中，具有小于一預(yù)定值的該濾波系數(shù)的低響應(yīng)濾波的至少一部分進(jìn)行一濾波抽頭刪減動(dòng)作。
[0008]本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種信號濾波方法，包含:接收一傳輸后輸入信號，并以一濾波器中的濾波抽頭以不同濾波系數(shù)處理不同時(shí)序下的該傳輸后輸入信號以產(chǎn)生一輸出信號；以及對所述濾波抽頭中，具有小于一預(yù)定值的該濾波系數(shù)的低響應(yīng)濾波的至少一部分進(jìn)行一濾波抽頭刪減動(dòng)作。
[0009]根據(jù)前述的實(shí)施例，可以不計(jì)算頻率響應(yīng)較小的濾波抽頭的數(shù)據(jù)，因此可節(jié)省電能并加快濾波系數(shù)收斂的速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明，其中:
[0011]圖1繪示了已知技術(shù)的以自適性濾波器校正信號的示意圖。
[0012]圖2繪示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號濾波裝置的方塊圖。
[0013]圖3繪示了圖2所示的自適性濾波器的詳細(xì)電路圖的其中一例。
[0014]圖4和圖5繪示了圖2所示的信號濾波裝置的刪減濾波抽頭的動(dòng)作示意圖。
[0015]圖6繪示了圖2所示的自適性濾波器的動(dòng)作流程圖。
[0016]圖中元件標(biāo)號說明:
[0017]103傳輸介質(zhì)
[0018]Dp D2、D3、15 延遲單元
[0019]107減法器
[0020]201自適性濾波器
[0021]203控制電路
[0022]301、303、305 濾波抽頭
[0023]MpM2'M3 乘法器
[0024]A2 加法器

【具體實(shí)施方式】
[0025]圖2繪示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的信號濾波裝置200的方塊圖。如圖2所示，信號濾波裝置200包含了自適性濾波器201，此自適性濾波器201可執(zhí)行如圖1所示的自適性濾波器101的動(dòng)作。除了自適性濾波器201之外，信號濾波裝置200更包含了控制電路203。控制電路203會(huì)執(zhí)行一濾波抽頭刪減的動(dòng)作。借由這樣的機(jī)制，可以不用計(jì)算全部濾波抽頭的輸出。以下將詳述有關(guān)濾波刪階刪減動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容。但請留意，在圖2的實(shí)施例中，控制電路203更接收差異信號ERS以控制各濾波抽頭的濾波系數(shù)，但并不表示“根據(jù)差異信號ERS以控制濾波系數(shù)”以及“濾波抽頭刪減動(dòng)作”必須由同一電路執(zhí)行，這兩個(gè)動(dòng)作亦可由不同電路來執(zhí)行?？刂齐娐?03可由固件或軟件來實(shí)施，例如寫入一程序至一處理單元中。控制電路203亦可是一獨(dú)立的硬件。
[0026]圖3繪示了圖2所示的自適性濾波器201的詳細(xì)電路圖的其中一例，請注意為了簡化圖示，只畫出了其中三個(gè)濾波抽頭301、303以及305。如圖3所示，最初的濾波抽頭301僅有延遲單元D1和乘法器M1而沒有加法器(但不限定)。其他濾波器的組成則都相同。濾波抽頭303具有延遲單元D2、乘法器M2以及加法器A1，而濾波抽頭305亦具有延遲單元D3、乘法器M3以及加法器A2。濾波抽頭301的延遲單元D1用以使傳輸后輸入信號TIN延遲一個(gè)周期，于此實(shí)施例中是將傳輸后輸入信號標(biāo)示成TIN(t)而延遲傳輸后輸入信號標(biāo)示成TIN(t-l)，而TIN(t-l)再延遲一周期的延遲傳輸后輸入信號則為TIN(t-2)。乘法器M1用以根據(jù)濾波系數(shù)W1U)與傳輸后輸入信號TIN(t)產(chǎn)生一暫態(tài)輸出信號OS1 (t)。濾波抽頭303的延遲單元D2用以使延遲傳輸后輸入信號TIN(t-l)延遲一個(gè)周期以產(chǎn)生下一個(gè)延遲傳輸后輸入信號TIN(t-2)。延遲傳輸后輸入信號TIN(t-l)、TIN(t-2)亦可視為傳輸后輸入信號TIN(t)的不同延遲版本。乘法器M2用以使濾波系數(shù)W2 (t)與延遲傳輸后輸入信號TIN(t-Ι)相乘。加法器A1用以加總對應(yīng)不同時(shí)序的該傳輸后輸入信號的乘法器的輸出(如乘法器M1和M2的輸出)以產(chǎn)生暫態(tài)輸出信號OS2⑴。
[0027]濾波抽頭305的延遲單元D3、乘法器M3以及加法器A2與濾波抽頭303的延遲單元D2、乘法器M2以及加法器A1的功能相同，只是所使用的濾波系數(shù)和處理的信號略有不同，由圖3可了解其動(dòng)作，因此不再贅述。而最后一階的濾波抽頭的加法器輸出的暫態(tài)輸出信號即為輸出信號OS。然而請留意，圖3所示的電路結(jié)構(gòu)僅用以舉例，并非用以限定本發(fā)明，具有其他結(jié)構(gòu)的自適性濾波器亦可適用本發(fā)明。
[0028]圖4和圖5繪示了圖2所示的信號濾波裝置的的刪減濾波抽頭的動(dòng)作示意圖。如圖4所示，橫軸為濾波抽頭的次序，以圖3為例，濾波抽頭301為第I階，濾波抽頭303為第2階，而濾波抽頭305為第3階?？v軸為濾波抽頭相對應(yīng)的濾波系數(shù)。舉例來說，第60階的濾波抽頭其縱軸對應(yīng)0.09，因此第60階的濾波系數(shù)為0.9。在圖3的例子中，僅有第20階至第40階的濾波抽頭的濾波系數(shù)較高，其他濾波抽頭的濾波系數(shù)都小于預(yù)定值PV (此例中預(yù)定值PV為0.1，但不限定)。即表示輸入信號僅在第20階至第40階有較大的頻率響應(yīng)，而其他濾波抽頭被判定成低響應(yīng)濾波抽頭。因此，控制電路會(huì)對低響應(yīng)濾波抽頭進(jìn)行濾波抽頭刪減動(dòng)作。濾波抽頭刪減動(dòng)作的含義為使被刪減的濾波抽頭的輸出不被考慮在內(nèi)，因此其有多種方式來施行。以圖3為例，若濾波抽頭301為低響應(yīng)濾波抽頭，濾波抽頭301接收傳輸后輸入信號TIN(t)后，會(huì)將傳輸后輸入信號TIN(t)傳送給下一濾波抽頭303,但乘法器M1不輸出一暫態(tài)輸出信號OS1 (t)。亦即濾波抽頭301不輸出除了不同時(shí)序下的傳輸后輸入信號TIN(t-l)的信號給下一濾波抽頭303。或者，控制電路不計(jì)算低響應(yīng)濾波抽頭輸出。以圖3為例，若濾波抽頭301為低響應(yīng)濾波抽頭，則暫態(tài)輸出信號OS1U)不會(huì)被加總至?xí)簯B(tài)輸出信號OS2 (t)。然請留意濾波抽頭刪減動(dòng)作不限于這兩種動(dòng)作，任何可達(dá)成相同功效的動(dòng)作均應(yīng)包含在內(nèi)。此時(shí)第20階和第40階所接收的信號的時(shí)序和原先第20階和第40階所接收的信號的時(shí)序相同。而第40階的輸出信號會(huì)做為濾波器的輸出信號。
[0029]如此一來，可不須計(jì)算所有濾波抽頭的輸出。然請留意，本實(shí)施例并不限定于對第20階至第40階之外的所有濾波抽頭進(jìn)行濾波抽頭刪減動(dòng)作，亦可僅對第20階至第40階之外的部分濾波抽頭進(jìn)行濾波抽頭刪減動(dòng)作。舉例來說，雖然僅有第20階至第40階的濾波抽頭的濾波系數(shù)較高，但可推測第20階至第40階的濾波抽頭附近的濾波抽頭可能在下一次的傳輸后輸入信號中亦有較高的濾波系數(shù)。亦此可保留第10階至第50階的濾波抽頭，而針對其他濾波抽頭進(jìn)行濾波抽頭刪減動(dòng)作。而在圖5的實(shí)施例中，具有較高濾波系數(shù)的濾波抽頭為第220階和第240階，其他濾波抽頭的濾波系數(shù)均小于預(yù)定值PV，因此被判斷為低響應(yīng)濾波抽頭，與圖4所示的實(shí)施例一樣，控制電路會(huì)對低響應(yīng)濾波抽頭的至少一部分進(jìn)行濾波抽頭刪減動(dòng)作。
[0030]圖6繪示了圖2所示的自適性濾波器的動(dòng)作流程圖，其包含了下列步驟:
[0031]步驟601
[0032]初始化自適性濾波器。
[0033]步驟603
[0034]判斷濾波系數(shù)是否為穩(wěn)態(tài)。如前所述，自適性濾波器會(huì)反復(fù)的調(diào)整濾波系數(shù)，使得輸出信號和原始輸入信號的差異小于或等于預(yù)定程度，當(dāng)輸出信號和原始輸入信號的差異小于或等于預(yù)定程度后，便不會(huì)再調(diào)整濾波系數(shù)而使濾波系數(shù)為穩(wěn)態(tài)，直到輸出信號和之后的原始輸入信號的差異大于預(yù)定程度為止。
[0035]步驟605
[0036]判斷穩(wěn)定后的濾波系數(shù)是否小于預(yù)定值，并據(jù)以執(zhí)行濾波抽頭刪減動(dòng)作。
[0037]步驟607
[0038]以刪減過濾波抽頭的自適性濾波器來處理之后的原始輸入信號。其中會(huì)不斷的監(jiān)測輸出信號和之后的原始輸入信號的差異，若差異小于或等于一預(yù)定程度，則不調(diào)整自適性濾波器。若已超過預(yù)定程度，表示可能環(huán)境產(chǎn)生變化，因此須回到步驟601重新調(diào)整自適性濾波器。
[0039]然而請留意，前述的實(shí)施例雖然均以自適性濾波器做例如，但前述的機(jī)制不限定于使用在自適性濾波器上，亦可使用在其他濾波器，而處理的信號亦不限定在圖1相關(guān)內(nèi)容所提及的音頻信號。
[0040]因此，根據(jù)前述實(shí)例可得到一信號濾波方法，其包含了下列步驟:接收一傳輸后輸入信號TIN，并以一濾波器中的濾波抽頭以不同濾波系數(shù)處理不同時(shí)序下的傳輸后輸入信號以產(chǎn)生一輸出信號OS;以及對該濾波系數(shù)小于一預(yù)定值的至少一部分低響應(yīng)濾波抽頭進(jìn)行一濾波抽頭刪減動(dòng)作。
[0041]根據(jù)前述的實(shí)施例，可以不計(jì)算頻率響應(yīng)較小的濾波抽頭的數(shù)據(jù)，因此可節(jié)省電能并加快濾波系數(shù)收斂的速度。
[0042]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種信號濾波裝置，包含: 一控制電路；以及 一濾波器，用以接收一傳輸后輸入信號，該濾波器包含多個(gè)濾波抽頭，分別以不同濾波系數(shù)處理不同時(shí)序下的該傳輸后輸入信號以產(chǎn)生一輸出信號； 其中，該控制電路對所述濾波抽頭中，具有小于一預(yù)定值的該濾波系數(shù)的低響應(yīng)濾波的至少一部分進(jìn)行一濾波抽頭刪減動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的信號濾波裝置，其特征在于，該濾波抽頭刪減動(dòng)作包含下列動(dòng)作其中至少其一: 該控制電路使該低響應(yīng)濾波抽頭的至少一部分不輸出除了該不同時(shí)序的該傳輸后輸入信號之外的其他信號給下一濾波抽頭，或該控制電路不計(jì)算該低響應(yīng)濾波抽頭的至少一部分的輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的信號濾波裝置，其特征在于，該傳輸后輸入信號是由一原始輸入信號經(jīng)一傳輸介質(zhì)傳輸后所形成，而該控制電路不斷的調(diào)整所述濾波系數(shù)以使該輸出信號與該原始輸入信號的差異小于或等于一預(yù)定程度。
4.如權(quán)利要求3所述的信號濾波裝置，其特征在于，該濾波器為一自適性濾波器。
5.如權(quán)利要求1所述的信號濾波裝置，其特征在于，該控制電路更用以判斷該原始輸入信號和下一該傳輸后輸入信號的差異，于該控制電路執(zhí)行該濾波器刪減動(dòng)作后，若該原始輸入信號和下一該傳輸后輸入信號的差異大于一預(yù)定程度，則使所述低響應(yīng)濾波抽頭再度處理該傳輸后輸入信號。
6.如權(quán)利要求1所述的信號濾波裝置，其特征在于，該濾波抽頭包含: 一延遲單元，用以延遲該傳輸后輸入信號或延遲該傳輸后輸入信號的延遲版本來產(chǎn)生一延遲傳輸后輸入信號； 一乘法器，將該濾波系數(shù)乘上上一濾波抽頭的該延遲傳輸后輸入信號；以及 一加法器，用以加總對應(yīng)不同延遲版本的該傳輸后輸入信號的該乘法器的輸出以產(chǎn)生一暫態(tài)輸出信號； 其中最后一階的該濾波抽頭的輸出為該輸出信號。
7.—種信號濾波方法,包含: 接收一傳輸后輸入信號，并以一濾波器中的濾波抽頭以不同濾波系數(shù)處理不同時(shí)序下的該傳輸后輸入信號以產(chǎn)生一輸出信號；以及 對所述濾波抽頭中，具有小于一預(yù)定值的該濾波系數(shù)的低響應(yīng)濾波的至少一部分進(jìn)行一濾波抽頭刪減動(dòng)作。
8.如權(quán)利要求7所述的信號濾波方法，其特征在于，該濾波抽頭刪減動(dòng)作包含下列動(dòng)作其中至少其一: 使該低響應(yīng)濾波抽頭的至少一部分不輸出除了該不同時(shí)序的該傳輸后輸入信號之外的其他信號給下一濾波抽頭，或不計(jì)算該低響應(yīng)濾波抽頭的至少一部分的輸出。
9.如權(quán)利要求7所述的信號濾波方法,其特征在于,該傳輸后輸入信號是由一原始輸入信號經(jīng)一傳輸介質(zhì)傳輸后所形成，該信號濾波方法還包含:不斷的調(diào)整所述濾波系數(shù)以使該輸出信號與該原始輸入信號的差異小于或等于一預(yù)定程度。
10.如權(quán)利要求9所述的信號濾波方法，其特征在于，該濾波器為一自適性濾波器。
11.如權(quán)利要求7所述的信號濾波方法，還包含: 判斷該原始輸入信號和下一該傳輸后輸入信號的差異，并于執(zhí)行該濾波器刪減動(dòng)作后，若該原始輸入信號下一和該傳輸后輸入信號的差異大于一預(yù)定程度，則使所述低響應(yīng)濾波抽頭再度處理該傳輸后輸入信號。
【文檔編號】H03H21/00GK104184434SQ201310192004
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】連矩鋒 申請人:晨星半導(dǎo)體股份有限公司