專利名稱：數(shù)字信號(hào)處理裝置和數(shù)字信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里討論的實(shí)施例涉及執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理裝置和數(shù)字信號(hào)處理 方法。
背景技術(shù)：
隨著近年來數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理已用于各種領(lǐng)域。例如，通過數(shù)字信號(hào) 處理來實(shí)現(xiàn)難于由模擬電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜波形均衡器的處理。執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理的濾波器稱 為數(shù)字濾波器。代表性的數(shù)字濾波器包括有限沖激響應(yīng)濾波器(FIR濾波器)和無限沖激 響應(yīng)濾波器(IIR濾波器)。例如，已知如圖9所示的FIR濾波器。FIR濾波器沒有反饋環(huán)路，而是具有由有限 數(shù)量的脈沖表示的沖激響應(yīng)的有限沖激響應(yīng)濾波器。示出的FIR濾波器中的傳遞函數(shù)是一 個(gè)實(shí)例，其中輸入是χ (k)，抽頭權(quán)重(或抽頭系數(shù))是a。圖9中示出的FIR濾波器是直接 形FIR濾波器(direct-form FIR filter)。由傳遞函數(shù)ζ—1表示一個(gè)采樣的延遲。已知如圖10所示的IIR濾波器。IIR濾波器添加輸入，并輸出由乘法器利用系數(shù) a00、a01、a02、-b01、-b02等對(duì)輸入進(jìn)行乘法所產(chǎn)生的值。然后，延遲元件延遲每個(gè)采樣或 每行的中間變量。FIR濾波器和IIR濾波器具有依賴于傳遞函數(shù)的頻率特性(例如幅度特性和相位 特性)。通常，為了獲得陡峭的或復(fù)雜的頻率特性，可應(yīng)用高階數(shù)字濾波器。正常的FIR濾 波器具有100或更高的階數(shù)。階數(shù)的增長意味著乘法次數(shù)的增長。例如，100階FIR濾波 器需要101次乘法以輸出一個(gè)采樣。另一方面，階數(shù)低于FIR的IIR濾波器可容易獲得陡 峭的特性。然而，由于IIR濾波器具有反饋環(huán)路，因此設(shè)計(jì)這樣的IIR濾波器有時(shí)是很困難 的。在數(shù)字濾波器用于以幾十GHz運(yùn)行的超高速采樣系統(tǒng)中的情況下，通過使用廉價(jià) CMOS工藝來檢查數(shù)字信號(hào)處理電路。在這種情況下，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理電路對(duì)ADC采樣信 號(hào)執(zhí)行串/并轉(zhuǎn)換，并對(duì)并行接收信號(hào)執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理，使得操作頻率能夠大約為幾百 MHz。例如，在以200MHz操作的LSI中處理以51. 2GHz輸入的數(shù)據(jù)指的是在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi) 處理256個(gè)采樣的輸入。如圖11所示，可并行操作256個(gè)數(shù)字濾波器電路。這意味著電路 中設(shè)置了具有101X256 = 25856個(gè)乘法器的100階FIR濾波器。乘法器的數(shù)量對(duì)電路的 尺寸有很大影響。這種情況下電路的尺寸可能相當(dāng)巨大。向LSI設(shè)置該電路也非常困難。階數(shù)少于FIR濾波器的IIR濾波器具有反饋路徑以用于計(jì)算結(jié)果。因此，很難在 一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)對(duì)并行接收信號(hào)序列執(zhí)行反饋處理。因此，IIR濾波器不適用這種情況。為了避免電路尺寸的增長，已經(jīng)使用了利用FFT(IOl)和IFFT(102)的數(shù)字濾波器 101。如圖12所示，時(shí)域中的采樣序列(輸入x(k))被轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定窗口大小(101)的 幀，并通過FFT(102)被轉(zhuǎn)換為頻域中的數(shù)據(jù)。為了在頻域中添加頻率特性(103)(例如幅度 特性和相位特性)，頻率分量與例如表示幅度和相位的復(fù)數(shù)系數(shù)(104)相乘。進(jìn)行乘法后的頻率分量經(jīng)歷IFFT(105)恢復(fù)成時(shí)域中的采樣序列(106)。然后，采樣序列輸出為(y(k))。依賴于頻率特性，當(dāng)通過1024個(gè)采樣的窗口大小來實(shí)現(xiàn)等于100階FIR濾波器的 特性時(shí)，F(xiàn)FT和IFFT中的乘法次數(shù)通常滿足NX log 2N(其中N是窗口大小)。在這種情 況下，F(xiàn)FT中乘法的次數(shù)是1024X10，IFFT中也是1024X 10，并且頻率特性添加中是1024。 1024X21是總計(jì)值，S卩，為一個(gè)采樣執(zhí)行21次乘法。為了添加更復(fù)雜的特性，二倍階數(shù)的 FIR濾波器加倍了乘法次數(shù)。然而，對(duì)每個(gè)FFT和IFFT來說，F(xiàn)FT和IFFT的兩倍窗口大小 僅僅使得用于一個(gè)采樣的乘法次數(shù)增加了一次。這與基于FIR的電路相比，能夠極大地降 低電路尺寸。起初對(duì)緩存在窗口大小中的數(shù)據(jù)執(zhí)行FFT和IFFT。因此，F(xiàn)FT和IFFT適于接收信 號(hào)的并行輸入。256個(gè)并行輸入可通過21 X 256 = 5376個(gè)乘法器來實(shí)現(xiàn)，這可以通過改進(jìn)來 降低到一半或更少，改進(jìn)方式例如是基4、基8等的蝶形運(yùn)算或流水線操作。在這種方式中， 通過利用FFT和IFFT對(duì)并行輸入的接收信號(hào)進(jìn)行頻域中的濾波而具有了許多優(yōu)點(diǎn)。這些技 術(shù)公開在日本早期公開專利公布號(hào) 5-183442、5-297898、8-160994、11-38997、2000-207000 和 2004-507922 中。當(dāng)時(shí)域和頻域中的采樣被認(rèn)為具有等于幀長度的周期循環(huán)值時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)使用 FFT和IFFT的數(shù)字濾波器技術(shù)。因此，F(xiàn)FT輸入處的幀的端部被認(rèn)為是連續(xù)的。當(dāng)在頻域 中添加相位延遲特性時(shí)，IFFT輸出處的幀的端部處可能出現(xiàn)不連續(xù)點(diǎn)，如圖13所示。因此， 難于獲得合適的濾波結(jié)果。圖14示出當(dāng)頻率特性(具有相位延遲)實(shí)際添加到每個(gè)均具有1024個(gè)采樣的長 度的幀時(shí)，IFFT輸出邊界處出現(xiàn)不連續(xù)點(diǎn)的情況。在圖14的實(shí)例中，第1025個(gè)采樣是不 連續(xù)的。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，實(shí)施例一個(gè)方案的目的是提供一種能去除因頻率特性添加而出現(xiàn)的不連 續(xù)點(diǎn)的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，一種數(shù)字信號(hào)處理裝置包括幀生成器，配置為根據(jù)時(shí)域 的一行采樣數(shù)據(jù)生成多個(gè)幀，每幀的一部分與相鄰幀重疊；傅立葉變換單元，配置為通過傅 立葉變換將生成的多個(gè)幀中的至少一個(gè)幀變換到頻域；添加單元，配置為將預(yù)定頻率特性 添加到變換后的幀；以及傅立葉逆變換單元，配置為通過傅立葉逆變換將添加后的幀變換 到時(shí)域并刪除變換后的時(shí)域的幀的重疊。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的框圖。圖2是示出根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置10的框圖。圖3示出輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。圖4示出IFFT輸出結(jié)果的實(shí)例。圖5是示出根據(jù)第三實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的框圖。圖6示出輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。圖7示出輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。
圖8示出刪除輸出幀的八分之一的處理。圖9示出FIR濾波器的配置實(shí)例。圖10示出IIR濾波器的配置實(shí)例。圖11示出用于256個(gè)并行輸入的FIR濾波器的配置實(shí)例。圖12示出使用FFT和IFFT的FIR濾波器的配置實(shí)例。圖13示出由于相位延遲導(dǎo)致的不連續(xù)點(diǎn)的出現(xiàn)。圖14示出IFFT之后不連續(xù)點(diǎn)的出現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式參考附圖，下面將詳細(xì)描述數(shù)字信號(hào)處理裝置和數(shù)字信號(hào)處理方法的實(shí)施例。[第一實(shí)施例]在下文中，將描述根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的配置和處理，其后附有 第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)的描述。首先，參考圖1，將描述根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的配置和處理。圖1 是示出根據(jù)第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的框圖。第一實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置1包括幀生成部分2、傅立葉變換部分3、頻率特 性添加部分4、傅立葉逆變換部分5和采樣刪除部分6。幀生成部分2根據(jù)時(shí)域中的采樣序列生成重疊預(yù)定部分的多個(gè)幀。傅立葉變換部 分3對(duì)幀生成部分2生成的多個(gè)幀執(zhí)行傅立葉變換，以將其轉(zhuǎn)換到頻域。頻率特性添加部分4將頻率特性添加到通過傅立葉變換部分3轉(zhuǎn)換到頻域的幀。 傅立葉逆變換部分5對(duì)由頻率特性添加部分4添加了頻率特性的幀執(zhí)行傅立葉逆變換，以 將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的采樣序列。采樣刪除部分6刪除通過傅立葉逆變換部分5轉(zhuǎn)換成的時(shí)域中的采樣序列中的重 疊部分。以這種方式，數(shù)字信號(hào)處理裝置1從時(shí)域中的采樣序列生成多個(gè)幀，所述幀具有 比群延遲(group delay)長的重疊部分。在執(zhí)行傅立葉變換處理、頻率特性添加處理和傅 立葉逆變換處理后，數(shù)字信號(hào)處理裝置1刪除采樣序列的兩端。因此，能夠去除因頻率特性 添加而出現(xiàn)的不連續(xù)點(diǎn)。因此，能夠去除IFFT輸出處的幀的端部處的不連續(xù)點(diǎn)，并且能夠獲得合適的濾波結(jié)果。[第二實(shí)施例]在下文中，將描述根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的配置和處理流程，其后 附有第二實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。在下面的實(shí)例中數(shù)字信號(hào)處理裝置將應(yīng)用到FIR濾波器。[數(shù)字信號(hào)處理裝置]參考圖2，將描述數(shù)字信號(hào)處理裝置10。圖2是示出根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào) 處理裝置10的框圖。如圖2所示，數(shù)字信號(hào)處理裝置10包括輸入部分10a、FFT輸入幀生 成部分10b、FFT處理部分10c、特性相乘部分10d、IFFT處理部分10e、IFFT輸出幀提取部 分IOf和輸出部分10g。下面將描述由這些部分執(zhí)行的處理。在下面的實(shí)例中，在一個(gè)時(shí)鐘 內(nèi)輸入長度為256的采樣序列，并生成窗口大小為1024的幀。
輸入部分IOa緩存在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)用于256個(gè)輸入的長度的輸入數(shù)據(jù)(I)的采樣序 列。然后，輸入部分IOa每兩個(gè)時(shí)鐘讀出兩個(gè)長度均為256的緩存的采樣序列，并一次生成 一個(gè)具有512個(gè)采樣的幀。輸入部分IOa將幀輸出到隨后的FFT輸入幀生成部分10b。輸 入部分IOa還將用作控制信號(hào)的內(nèi)部計(jì)數(shù)器的值輸入到其它部分。FFT輸入幀生成部分IOb根據(jù)時(shí)域中的采樣序列生成重疊部分比群延遲長的多個(gè) 幀。更具體地，F(xiàn)FT輸入幀生成部分IOb組合具有512個(gè)采樣的前一幀和具有512個(gè)采樣 的當(dāng)前幀以生成具有1024個(gè)采樣的幀。FFT輸入幀生成部分IOb將生成的幀輸入到FFT處 理部分10c。可根據(jù)頻率特性限定重疊部分的長度。FFT處理部分IOc對(duì)生成的幀執(zhí)行傅立葉變換以將其轉(zhuǎn)換為頻域中的數(shù)據(jù)。更具 體地，F(xiàn)FT處理部分IOc對(duì)從FFT輸入幀生成部分IOb輸入的幀執(zhí)行傅立葉變換以將其轉(zhuǎn) 換為頻域中的數(shù)據(jù)。FFT處理部分IOc將數(shù)據(jù)輸入到特性相乘部分10d。特性相乘部分IOd將頻率特性添加到由FFT處理部分IOc轉(zhuǎn)換到頻域的幀。例 如，特性相乘部分IOd從外部接收用于每個(gè)頻率分量的特性參數(shù)(1024個(gè)采樣)，并將其與 相應(yīng)的頻率相乘。然后，特性相乘部分IOd將添加了頻率特性的數(shù)據(jù)輸入到IFFT處理部分 10e。IFFT處理部分IOe對(duì)添加了頻率特性的幀執(zhí)行傅立葉逆變換，以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域 中的采樣序列。更具體地，IFFT處理部分IOe對(duì)從特性相乘部分IOd輸入的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅 立葉逆變換，以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的采樣序列，并將采樣序列輸入到IFFT輸出幀提取部分 10f。IFFT輸出幀提取部分IOf刪除由IFFT處理部分IOe轉(zhuǎn)換的時(shí)域中的采樣序列的 兩端。更具體地，IFFT輸出幀提取部分IOf刪除由IFFT處理部分IOe輸入的時(shí)域中的采 樣序列的每端的1/4(等于256個(gè)采樣)，并將結(jié)果輸入到輸出部分10g。輸出部分IOg每個(gè)時(shí)鐘輸出長度為256的輸入采樣序列(作為輸出數(shù)據(jù)(0))。更 具體地，輸出部分IOg將每兩個(gè)時(shí)鐘從IFFT輸出幀提取部分IOf輸出的512個(gè)采樣分成每 個(gè)時(shí)鐘256個(gè)采樣并將其并行輸出。參考圖3，將描述輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。圖3示出輸入幀生成處理 和輸出幀提取處理。如圖3所示，數(shù)字信號(hào)處理裝置10組合輸入數(shù)據(jù)(I)的具有512個(gè)采 樣的前一輸入幀(one previous input frame)和輸入數(shù)據(jù)(I)的具有512個(gè)采樣的先前 幀(the previous frame)，以順序生成具有1024個(gè)采樣的FFT輸入(N)幀、FFT輸入(N+1) 幀、FFT輸入(N+2)幀等。然后，數(shù)字信號(hào)處理裝置10對(duì)時(shí)域中的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅立葉變換(FFT)以將其轉(zhuǎn)換為 頻域中的數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)處理裝置10將頻域中的數(shù)據(jù)與頻率特性相乘。數(shù)字信號(hào)處理裝 置10對(duì)與頻率特性相乘后的頻域中的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅立葉逆變換(IFFT)，以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域 中的數(shù)據(jù)。由于IFFT輸出幀的最先部分和最后部分包含不連續(xù)點(diǎn)，因此數(shù)字信號(hào)處理裝置 10丟棄最先和最后的256個(gè)采樣，即IFFT輸出幀的窗口大小的四分之一。如果不連續(xù)點(diǎn)包 含在要被丟棄的部分(D)中，則組合了具有512個(gè)采樣的剩余數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)(0)不具有 不連續(xù)點(diǎn)。如上所述，數(shù)字信號(hào)處理裝置10根據(jù)時(shí)域中的采樣序列生成重疊部分比群延遲長的多個(gè)幀。數(shù)字信號(hào)處理裝置10對(duì)生成的幀執(zhí)行傅立葉變換以將其轉(zhuǎn)換到頻域。數(shù)字 信號(hào)處理裝置10將頻率特性添加到轉(zhuǎn)換到頻域的幀。然后，數(shù)字信號(hào)處理裝置10對(duì)添加 了頻率特性的幀執(zhí)行傅立葉逆變換，以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的采樣序列。數(shù)字信號(hào)處理裝置 10刪除轉(zhuǎn)換后的時(shí)域中的采樣序列的兩端。因此，能夠去除IFFT輸出處的幀的端部處的不 連續(xù)點(diǎn)，并能夠獲得合適的濾波結(jié)果。參考圖4，將描述IFFT的輸出結(jié)果。圖4示出IFFT輸出結(jié)果的實(shí)例。圖4示出 IFFT輸入、過去的數(shù)字信號(hào)處理裝置的IFFT輸出(改進(jìn)前)以及根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字信 號(hào)處理裝置10的IFFT輸出(改進(jìn)后)。如圖4所示，過去的數(shù)字信號(hào)處理的IFFT輸出在第1025個(gè)采樣處具有不連續(xù)點(diǎn)。 另一方面，根據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置10的IFFT輸出隱藏了 IFFT輸出的幀的端 部處的不連續(xù)點(diǎn)。因此，能夠獲得合適的濾波結(jié)果。根據(jù)第二實(shí)施例，數(shù)字信號(hào)處理裝置10刪除了轉(zhuǎn)換后的時(shí)域中的采樣序列的兩 端的各四分之一。簡單的電路配置使得能夠去除IFFT輸出處的幀的端部處的不連續(xù)點(diǎn)，并 且能夠提供合適的濾波結(jié)果。根據(jù)第二實(shí)施例，對(duì)幀執(zhí)行傅立葉變換以將其轉(zhuǎn)換到頻域的處理是以時(shí)分方式串 行執(zhí)行的。將頻率特性添加到已轉(zhuǎn)換到頻域的幀的處理是以時(shí)分方式串行執(zhí)行的。對(duì)添加 了頻率特性的幀執(zhí)行傅立葉逆變換以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的采樣序列的處理是以時(shí)分方式 串行執(zhí)行的。因此，可提高FFT和IFFT操作的吞吐量，并可串行(或以流水線方式)操作 一組FFT處理部分、特性相乘部分和IFFT處理部分，以去除IFFT輸出的幀的端部處的不連 續(xù)點(diǎn)來獲得合適的濾波結(jié)果。根據(jù)第二實(shí)施例，可任意限定重疊部分的長度。因此，可根據(jù)要添加的頻率特性限 定重疊部分的長度。[第三實(shí)施例]已經(jīng)根據(jù)第二實(shí)施例描述了串行或以流水線方式對(duì)重疊了一半的幀執(zhí)行的FFT 處理，然而實(shí)施例并不限于此?？梢栽趦蓷l處理線中并行處理互相重疊一半的幀。參考圖5和圖6，將描述根據(jù)第三實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置10A，其中在兩條處 理線中并行處理互相重疊一半的幀。圖5是示出根據(jù)第三實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置的框 圖。圖6示出輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。根據(jù)第三實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA與第二實(shí)施例的不同之處在于數(shù)字信 號(hào)處理裝置IOA包括兩行的FFT處理部分10c、特性相乘部分IOd和IFFT處理部分IOe。換 句話說，如圖5所示，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA包括FFT處理部分_A和FFT處理部分_B、特性 相乘部分_A和特性相乘部分_B以及IFFT處理部分_A和IFFT處理部分_B。輸入部分IOa根據(jù)輸入數(shù)據(jù)⑴每四個(gè)時(shí)鐘生成一次具有1024個(gè)采樣的幀。FFT 輸入幀生成部分IOb生成兩個(gè)幀“幀A”是當(dāng)前幀，“幀B”是具有1024個(gè)采樣的幀，其組合 了前一幀的第二半的512個(gè)采樣和當(dāng)前幀的第一半的512個(gè)采樣。然后，F(xiàn)FT輸入幀生成 部分IOb分別將幀A和幀B輸入到FFT處理部分_A和FFT處理部分_B。FFT處理部分_A和FFT處理部分_B對(duì)幀A和幀B并行執(zhí)行兩行的FFT處理以將 其轉(zhuǎn)換為頻域中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)輸入到特性相乘部分_A和特性相乘部分_8。特性相乘部 分_A和特性相乘部分_B并行執(zhí)行兩行的頻率特性添加處理以向數(shù)據(jù)添加頻率特性，并將結(jié)果數(shù)據(jù)輸入到IFFT處理部分_A和IFFT處理部分_B。IFFT處理部分_々和IFFT處理部分_8對(duì)數(shù)據(jù)并行執(zhí)行兩行的IFFT處理以將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的采樣序列，并將采樣序列輸入到IFFT輸出幀提取部分IOf。IFFT輸出幀提 取部分IOf丟棄從IFFT處理部分IOe輸入的時(shí)域中的采樣序列的最先和最后的256個(gè)采 樣，順序組合幀B和幀A并輸出結(jié)果(作為輸出數(shù)據(jù)(0))。數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA每四個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)出(throughput) —次，而非根據(jù)第二實(shí)施例 中每兩個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)出一次。因此，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA能夠在具有以流水線方式共享的計(jì) 算單元的硬件中來實(shí)施，其在乘法器數(shù)量和電路尺寸上與第二實(shí)施例并無太大區(qū)別。參考圖6，將描述數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA的輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。圖 6示出輸入幀生成處理和輸出幀提取處理。如圖6所示，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA順序生成兩 個(gè)幀巾貞A(圖6的實(shí)例中的“A-行幀”)是當(dāng)前巾貞，幀B(圖6的實(shí)例中的“B-行幀”)是具 有1024個(gè)采樣的幀，其組合了輸入數(shù)據(jù)(I)的前一幀的第二半的512個(gè)采樣和當(dāng)前幀的第 一半的512個(gè)采樣。然后，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA并行執(zhí)行兩行的以下處理對(duì)時(shí)域中的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅 立葉變換以將其轉(zhuǎn)換為頻域中的數(shù)據(jù)，將頻域中的數(shù)據(jù)與頻率特性相乘，并對(duì)與頻率特性 相乘后的頻域中的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅立葉逆變換以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的數(shù)據(jù)。之后，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA丟棄傅立葉逆變換后的時(shí)域中的幀的最先和最后的 256個(gè)采樣，順序組合幀B和幀A并輸出結(jié)果。例如，如圖6所示，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA 對(duì)IFFT輸出(N)處的幀A和IFFT輸出(N)處的幀B執(zhí)行傅立葉逆變換，然后對(duì)IFFT輸出 (N+1)處的幀A和IFFT輸出(N+1)處的幀B執(zhí)行傅立葉逆變換。在這種情況下，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA順序輸出IFFT輸出(N)處的幀B、IFFT輸 出(N)處的幀A、IFFT輸出(N+1)處的幀B和IFFT輸出(N+1)處的幀A作為輸出數(shù)據(jù)(0)。以這種方式，根據(jù)第三實(shí)施例，數(shù)字信號(hào)處理裝置IOA對(duì)多個(gè)幀并行執(zhí)行傅立葉 變換以將其轉(zhuǎn)換到頻域，將頻率特性并行添加到已轉(zhuǎn)換到頻域的多個(gè)幀，并對(duì)添加了頻率 特性的多個(gè)幀并行執(zhí)行傅立葉逆變換以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的采樣序列。因此，數(shù)字信號(hào)處 理裝置IOA并行操作多組FFT處理部分、特性相乘部分和IFFT處理部分，并去除IFFT輸出 處的幀的端部處的不連續(xù)點(diǎn)。因此能夠獲得合適的濾波結(jié)果。[其它實(shí)施例]到此為止已經(jīng)描述了實(shí)施例，除了上述實(shí)施例外，可用不同形式來實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。下 面將描述其它實(shí)施例。[1]并行處理線的數(shù)量根據(jù)第三實(shí)施例，并行執(zhí)行兩行的FFT處理、頻率特性添加處理和IFFT處理。可 以并行執(zhí)行兩行或更多行的FFT處理、頻率特性添加處理和IFFT處理。例如，如圖7所示，數(shù)字信號(hào)處理裝置可順序生成四幀:A-行幀是當(dāng)前幀；B-行幀 是具有128個(gè)采樣的幀，其組合了當(dāng)前幀的前一幀的第二半的64個(gè)采樣和當(dāng)前幀的第一半 的64個(gè)采樣；C-行幀是當(dāng)前幀的前一幀；D-行幀是具有128個(gè)采樣的幀，其組合了當(dāng)前幀 的前兩幀的第二半的64個(gè)采樣和當(dāng)前幀的前一幀的第一半的64個(gè)采樣。然后，數(shù)字信號(hào)處理裝置可并行執(zhí)行四行以下處理對(duì)時(shí)域中的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅立葉 變換以將其轉(zhuǎn)換為頻域中的數(shù)據(jù)，將頻域中的數(shù)據(jù)與頻率特性相乘，并對(duì)與頻率特性相乘
9后的頻域中的數(shù)據(jù)執(zhí)行傅立葉逆變換以將其轉(zhuǎn)換為時(shí)域中的數(shù)據(jù)。之后，數(shù)字信號(hào)處理裝 置丟棄傅立葉逆變換后的時(shí)域中的采樣序列的最先和最后的32個(gè)采樣，并順序組合和輸 出D-行幀、C-行幀、B-行幀和A-行幀。以這種方式，當(dāng)FFT和IFFT的窗口大小等于或小于并行輸入的數(shù)量時(shí)，適于并行 地準(zhǔn)備和操作多個(gè)處理線。對(duì)于以窗口大小為256來串行或以流水線方式處理256個(gè)并行 輸入而言，一次產(chǎn)出為128個(gè)采樣，即0. 5個(gè)時(shí)鐘，這禁止了 FFT處理后的串行處理。然而， 并行處理256個(gè)并行輸入使得整個(gè)處理能夠完成。因此，即使幀大小是128，如上所述，并行 處理線的數(shù)量也可增加到四個(gè)來用于整個(gè)處理。[2]采樣刪除范圍已經(jīng)根據(jù)第一到第三實(shí)施例描述了刪除采樣序列的每端的1/4?？筛鶕?jù)要添加的 頻率特性限定要從采樣序列中刪除的部分。例如，如圖8所示，可刪除最先和最后的八分之
ο在數(shù)字信號(hào)處理裝置中，輸入部分緩存256個(gè)并行輸入并且每三個(gè)時(shí)鐘生成一次 具有768個(gè)采樣的幀。FFT輸入幀生成部分組合當(dāng)前的768個(gè)采樣和前一幀的第二半的 256個(gè)采樣以生成具有1024個(gè)采樣的幀。IFFT輸出幀提取部分丟棄位于每端的128個(gè)采 樣(即窗口大小的八分之一)，并把剩余的768個(gè)采樣傳送到輸出部分。以這種方式，與刪除每端的1/4相比，刪除位于每端的八分之一使得每3個(gè)時(shí)鐘產(chǎn) 出一次。因此，通過共享的計(jì)算單元，例如，能進(jìn)一步降低電路尺寸和功率消耗。即使在具 有最多需要?jiǎng)h除兩端的各1/4的頻率特性的系統(tǒng)中，在放置有該系統(tǒng)的某些情況下，仍可 通過刪除兩端的各八分之一來獲得足夠的特性。在這種情況下，可設(shè)置刪除兩端的各八分 之一的操作模式以減低計(jì)算單元的運(yùn)行率，因此降低了功率消耗。根據(jù)要添加的頻率特性 和/或相位延遲，可確定用于FFT和IFFT的最優(yōu)窗口大小和最優(yōu)丟棄量?？扇我庀薅ú蓸有蛄兄幸粍h除的范圍。因此，可根據(jù)要由頻率特性添加部分添 加的頻率特性限定采樣序列中要被刪除的范圍。[3]系統(tǒng)配置和其它幀生成部分2和傅立葉變換部分3可集成在一起。設(shè)備執(zhí)行的處理功能的所有或 任意部分可利用CPU以及通過CPU分析和運(yùn)行的程序來實(shí)現(xiàn)，或用硬線邏輯來實(shí)現(xiàn)。[4]程序可通過使得計(jì)算機(jī)運(yùn)行準(zhǔn)備好的程序來執(zhí)行根據(jù)上述實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理方 法，計(jì)算機(jī)例如為個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站。程序可分布在網(wǎng)絡(luò)上，例如因特網(wǎng)。程序可記錄在 計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上，例如硬盤、軟磁盤(FD)、CD-ROM、MO和DVD，并可從記錄介質(zhì)中讀
出ο這里列舉的所有實(shí)例和條件性語言旨在以教育目的幫助讀者理解本發(fā)明，以及發(fā) 明人為推進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)而貢獻(xiàn)的概念，并且不被理解為對(duì)這些具體列舉的實(shí)例和條件的限 制，說明書中這些實(shí)例的組織也不涉及顯示本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本 發(fā)明的實(shí)施例，然而應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)于本發(fā)明可作出 各種更改、代替和改變。
權(quán)利要求
一種數(shù)字信號(hào)處理裝置，包括幀生成器，被配置為根據(jù)時(shí)域的一行采樣數(shù)據(jù)生成多個(gè)幀，每幀的一部分與相鄰幀重疊；傅立葉變換單元，被配置為通過傅立葉變換將生成的多個(gè)幀中的至少一個(gè)幀變換到頻域；添加單元，被配置為將預(yù)定頻率特性添加到變換后的幀；以及傅立葉逆變換單元，被配置為通過傅立葉逆變換將添加后的幀變換到時(shí)域，并刪除變換后的時(shí)域的幀的重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中所述傅立葉變換單元通過傅立葉變換將生成的所述多個(gè)幀變換到頻域；以及 還包括組合單元，被配置為組合從所述傅立葉逆變換單元輸出的幀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中 每幀重疊部分的長度是每個(gè)相應(yīng)幀的長度的1/4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中所述添加單元將所述預(yù)定頻率特性和預(yù)定相位特性添加到所述變換后的幀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中 每幀重疊部分的長度與所述預(yù)定頻率特性相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中所述傅立葉變換單元通過并行處理利用傅立葉變換將多個(gè)生成的幀變換到頻域； 所述添加單元通過并行處理將預(yù)定頻率特性添加到變換后的幀；以及 所述傅立葉逆變換單元通過并行處理將添加后的幀變換到時(shí)域。
7.一種數(shù)字信號(hào)處理方法，所述方法包括如下步驟根據(jù)時(shí)域的一行采樣數(shù)據(jù)生成多個(gè)幀，每幀的一部分與相鄰幀重疊； 通過傅立葉變換將生成的多個(gè)幀中的至少一個(gè)幀變換到頻域； 將預(yù)定頻率特性添加到變換后的幀； 通過傅立葉逆變換將添加后的幀變換到時(shí)域；以及 刪除變換后的時(shí)域的幀的重疊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字信號(hào)處理方法，其中所述變換通過傅立葉變換將生成的所述多個(gè)幀變換到頻域；以及 在所述刪除后還組合所述幀。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字信號(hào)處理方法，其中 每幀重疊部分的長度是每個(gè)相應(yīng)幀的長度的1/4。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字信號(hào)處理方法，其中所述添加將所述預(yù)定頻率特性和預(yù)定相位特性添加到變換后的幀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字信號(hào)處理方法，其中 每幀重疊部分的長度與所述預(yù)定頻率特性相對(duì)應(yīng)。
12.—種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，儲(chǔ)存有計(jì)算機(jī)程序，所述程序設(shè)計(jì)為使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行如 下步驟根據(jù)時(shí)域的一行采樣數(shù)據(jù)生成多個(gè)幀，每幀的一部分與相鄰幀重疊；通過傅立葉變換將生成的多個(gè)幀中的至少一個(gè)幀變換到頻域； 將預(yù)定頻率特性添加到變換后的幀； 通過傅立葉逆變換將添加后的幀變換到時(shí)域；以及 刪除變換后的時(shí)域的幀的重疊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的記錄介質(zhì)，其中所述變換通過傅立葉變換將生成的所述多個(gè)幀變換到頻域；以及 在所述刪除后還組合所述幀。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的記錄介質(zhì)，其中每幀重疊部分的長度是每個(gè)相應(yīng)幀的長度的1/4。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的記錄介質(zhì)，其中所述添加將所述預(yù)定頻率特性和預(yù)定相位特性添加到變換后的幀。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的記錄介質(zhì)，其中每幀重疊部分的長度與所述預(yù)定頻率特性相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
一種數(shù)字信號(hào)處理裝置和數(shù)字信號(hào)處理方法，該數(shù)字信號(hào)處理裝置包括幀生成器，配置為根據(jù)時(shí)域的一行采樣數(shù)據(jù)生成多個(gè)幀，每幀的一部分與相鄰幀重疊；傅立葉變換單元，配置為通過傅立葉變換將生成的多個(gè)幀中的至少一個(gè)幀變換到頻域；添加單元，配置為將預(yù)定頻率特性添加到變換后的幀；以及傅立葉逆變換單元，配置為通過傅立葉逆變換將添加后的幀變換到時(shí)域并刪除變換后的時(shí)域的幀的重疊。
文檔編號(hào)H03H17/02GK101931381SQ201010208669
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者小泉伸和, 金山靖隆 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社