專利名稱：有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
有限沖擊響應(yīng)(Finite Impulse Response,FIR)數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時(shí)具有嚴(yán)格的線性相頻特性，其單脈沖響應(yīng)是有限的，沒有輸入到輸出的反饋，是穩(wěn)定的系統(tǒng)。因此，F(xiàn)IR濾波器在通信、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。 FIR數(shù)字濾波器可以通過傳統(tǒng)的乘累加結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的乘累加器結(jié)構(gòu)，就是進(jìn)行乘累加運(yùn)算。輸入信號(hào)x(n)經(jīng)過FIR濾波器的過程是一個(gè)輸入信號(hào)與單位脈沖響應(yīng)進(jìn)行線性卷積的過程，即
L-Iy(n) = 'Yj h(i)x(n - i)
i=0其中，y(n)為濾波器的輸出，h(i)為濾波器的單脈沖響應(yīng)，L-I為濾波器的階數(shù)。從表達(dá)式可以看出，每次輸出y(n)需要進(jìn)行L次乘法和L-I次加法操作實(shí)現(xiàn)乘累加之和。傳統(tǒng)的乘累加器結(jié)構(gòu)需要使用L個(gè)乘法器和L-I個(gè)加法器資源，而且隨著濾波器的階數(shù)越大，需要的乘法器和加法器越多，占用的硬件資源也就越大。對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，例如超高頻無源射頻識(shí)別閱讀器的前向波形成形濾波，其輸入波形為矩形波或者階梯波，為了達(dá)到較好的濾波效果需要使用高階的FIR濾波器，如果采用傳統(tǒng)的乘累加結(jié)構(gòu)，會(huì)占用大量的硬件資源，增加設(shè)備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，以解決當(dāng)輸入信號(hào)為矩形波或階梯波時(shí)，現(xiàn)有的FIR濾波器需要大量乘法器和加法器，占用大量的硬件資源，增加設(shè)備的成本的問題。本發(fā)明提供了一種有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器，包括提取模塊、脈沖響應(yīng)模塊和處理模塊，其中所述提取模塊，用于根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)；所述脈沖響應(yīng)模塊，用于根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出；所述處理模塊，用于對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。優(yōu)選地，所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)或多個(gè)。優(yōu)選地，所述FIR數(shù)字濾波器還包括分配器，其中所述分配器，用于將所述脈沖信號(hào)分配給N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，N的取值不小于所述輸入信號(hào)在單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)；所述處理模塊包括加法器和積分器，其中所述加法器，用于對(duì)所述N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行求和，得到所述脈沖響應(yīng)信號(hào)的疊加信號(hào)；所述積分器，用于對(duì)所述疊加信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。優(yōu)選地，若所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)，則所述處理模塊包括積分器，所述積分器，用于對(duì)該脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
優(yōu)選地，所述脈沖響應(yīng)模塊包括檢測(cè)單元、指針計(jì)數(shù)器、FIR系數(shù)表和乘法器，其中所述FIR系數(shù)表，用于保存所述FIR濾波器的系數(shù)；所述檢測(cè)單元，用于對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述指針計(jì)數(shù)器；所述指針計(jì)數(shù)器，用于查詢所述FIR系數(shù)表，從所述FIR系數(shù)表中依次取出所述FIR濾波器的系數(shù)；所述乘法器，用于對(duì)所述脈沖信號(hào)的幅度和所述系數(shù)相乘，并輸出相乘結(jié)果。本發(fā)明還提供了一種上述有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括所述提取模塊根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)；所述脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出；以及所述處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。優(yōu)選地，所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)或多個(gè)。優(yōu)選地，所述方法還包括將所述脈沖信號(hào)分配給N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，N的取值不小于所述輸入信號(hào)在單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)；所述處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)包括所述加法器對(duì)所述N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行求和，得到所述脈沖響應(yīng)信號(hào)的疊加信號(hào)；以及所述積分器對(duì)所述疊加信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。優(yōu)選地，若所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)，則所述處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)包括所述積分器對(duì)該脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。優(yōu)選地，在所述脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)之前，所述方法還包括將所述FIR濾波器的系數(shù)保存在所述FIR系數(shù)表中；所述脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出包括所述檢測(cè)單元對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述指針計(jì)數(shù)器；所述指針計(jì)數(shù)器查詢所述FIR系數(shù)表，從所述FIR系數(shù)表中依次取出所述FIR濾波器的系數(shù)；以及所述乘法器對(duì)所述脈沖信號(hào)的幅度和所述系數(shù)相乘，并輸出相乘結(jié)果。上述FIR數(shù)字濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，較好地解決了當(dāng)輸入信號(hào)為矩形波或階梯波時(shí)，現(xiàn)有的FIR濾波器需要大量乘法器和加法器的問題，從而達(dá)到了降低資源使用、提高系·統(tǒng)運(yùn)行速度的效果。


圖I是本發(fā)明的FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的脈沖響應(yīng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明658階FIR低通濾波器實(shí)施例的沖擊響應(yīng)曲線示意圖；圖4是本發(fā)明658階FIR低通濾波器實(shí)施例的一個(gè)輸入信號(hào)波形示意圖；圖5是對(duì)圖4中的輸入信號(hào)進(jìn)行微分提取后的脈沖信號(hào)；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊的輸入信號(hào)波形示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例中第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊的輸入信號(hào)波形示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例中第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊的輸出信號(hào)波形示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例中第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊的輸出信號(hào)波形示意圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例中加法器的輸出信號(hào)波形示意圖；圖11是本發(fā)明658階FIR低通濾波器的輸出信號(hào)波形示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。當(dāng)輸入波形是矩形波或者階梯波時(shí)，其時(shí)域波形變化緩慢，大部分時(shí)間保持恒定電平，因此可以將變化的部分提取出來，形成一系列幅度不同的脈沖組成的脈沖信號(hào)，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行FIR濾波，再對(duì)濾波結(jié)果進(jìn)行積分，其積分輸出等價(jià)于原信號(hào)經(jīng)過FIR濾波器的濾波結(jié)果。本發(fā)明提供了一種FIR數(shù)字濾波器，該FIR數(shù)字濾波器包括提取模塊、脈沖響應(yīng)模塊和處理模塊，其中所述提取模塊，用于根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)；所述脈沖響應(yīng)模塊，用于根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出；
所述處理模塊，用于對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。其中，所述脈沖響應(yīng)模塊可以為一個(gè)或多個(gè)。若所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)，則所述處理模塊包括積分器，所述積分器，用于對(duì)該個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。另外，所述FIR數(shù)字濾波器還可以包括分配器，該分配器，用于將所述脈沖信號(hào)分配給N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，N的取值不小于所述輸入信號(hào)在單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)。此時(shí)，所述處理模塊包括加法器和積分器，其中所述加法器，用于對(duì)所述N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行求和，得到所述述脈沖響應(yīng)信號(hào)的疊加信號(hào)；所述積分器，用于對(duì)所述疊加信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)；該種類型的FIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)可參見圖I。具體地，所述脈沖響應(yīng)模塊可以包括檢測(cè)單元、指針控制器、FIR系數(shù)表和乘法器， 其結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中所述FIR系數(shù)表，用于保存所述FIR濾波器的系數(shù)；所述檢測(cè)單元，用于對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述指針控制器；所述指針控制器，用于查詢所述FIR系數(shù)表，從所述FIR系數(shù)表中依次取出所述FIR濾波器的系數(shù)；所述乘法器，用于對(duì)所述脈沖信號(hào)的幅度和所述系數(shù)相乘，并輸出相乘結(jié)果。本發(fā)明還提供了一種上述FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括提取模塊根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)；脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出；以及處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。如圖I所示的FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法包括步驟I、將FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)存儲(chǔ)在一張表中作為FIR濾波器的系數(shù)；步驟2、輸入信號(hào)經(jīng)過提取模塊101進(jìn)行微分，提取出脈沖信號(hào)；步驟3、脈沖信號(hào)經(jīng)過分配器102按順序依次分配給脈沖響應(yīng)池103中的N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，N的取值不小于輸入信號(hào)在單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)；脈沖響應(yīng)池103由第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊104、第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊105、第2個(gè)脈沖響應(yīng)模塊106....和第N-I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊107共N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊組成，N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的結(jié)果分別是S0、S1' S2......Sn^1 ；各個(gè)如圖2所示的脈沖響應(yīng)模塊的處理過程為輸入脈沖信號(hào)送入檢測(cè)單元201進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)指針控制器202進(jìn)行查表，由于FIR系數(shù)為有限個(gè)，且預(yù)先按順序存儲(chǔ)在FIR系數(shù)表中，因此可以通過指針依次按順序取出FIR系數(shù)表203中的FIR系數(shù)，F(xiàn)IR系數(shù)和輸入脈沖信號(hào)的幅度輸入到乘法器204中，其相乘結(jié)果作為該脈沖響應(yīng)模塊的輸出；步驟4、脈沖響應(yīng)池103輸出的N個(gè)脈沖響應(yīng)信號(hào)S。、S1^S2......Sn^1輸入給加法
器109進(jìn)行相加求和,輸出信號(hào)為S ；步驟5、求和后的信號(hào)S再輸入到積分器110中進(jìn)行積分，積分后的結(jié)果作為該濾波器的輸出。
如果輸入信號(hào)變化的間隔時(shí)間小于FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度，則需要采用分配器給多個(gè)脈沖響應(yīng)模塊分配脈沖信號(hào)，然后由多個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出各自的脈沖響應(yīng)，再對(duì)所有的多個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)進(jìn)行求和、積分運(yùn)算。如果輸入信號(hào)變化的間隔時(shí)間大于FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度，則只需要一個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，該脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)的幅度計(jì)算并輸出脈沖響應(yīng)，然后進(jìn)行積分。本發(fā)明以一個(gè)658階的低通FIR濾波器為例來說明FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)過程，如圖3所示，是本發(fā)明658階FIR低通濾波器的沖擊響應(yīng)曲線示意圖，如圖4所示，是本發(fā)明658階FIR低通濾波器的一個(gè)輸入信號(hào)的波形示意圖，其波形為臺(tái)階波，該658階FIR低通濾波器的實(shí)現(xiàn)方法包括步驟SlOjf 658階FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)作為FIR濾波器的系數(shù)存儲(chǔ)在FIR系數(shù)表中；根據(jù)圖3所示的單位脈沖響應(yīng)獲得FIR濾波器的系數(shù)； 步驟S20、將圖4中的階梯輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行微分提取，提取后的脈沖信號(hào)如圖5所示；由于在該濾波器的單位脈沖響應(yīng)長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)為2(如圖5中的2號(hào)和3號(hào)脈沖信號(hào))，取N為2，因此脈沖響應(yīng)池中設(shè)計(jì)有兩個(gè)脈沖響應(yīng)模塊；當(dāng)然，也可以設(shè)計(jì)三個(gè)或更多個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，但是為了充分利用資源，該實(shí)施例中只采用兩個(gè)脈沖響應(yīng)豐吳塊；步驟S30、在分配器中對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如圖5中的1，2，3，4，5，6，7，8分別表示對(duì)各個(gè)脈沖的計(jì)數(shù)結(jié)果，根據(jù)計(jì)數(shù)結(jié)果依次分配給脈沖響應(yīng)池中的兩個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，將奇數(shù)脈沖(1，3，5，7)分配至第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，偶數(shù)脈沖(2，4，6，8)分配至第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊；圖6和圖7分別是第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊和第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊的輸入信號(hào)波形示意圖；由于在該實(shí)施例中，在該FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)為兩次，而這兩次對(duì)應(yīng)于圖5中的2號(hào)和3號(hào)脈沖信號(hào)，因此，只要將2號(hào)和3號(hào)脈沖信號(hào)分別分配至第0個(gè)和第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊即可；其他脈沖信號(hào)可以均分配至第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊或第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊；也可以隨機(jī)分配幾個(gè)至第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，剩余幾個(gè)分配至第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊；優(yōu)選地，是將奇數(shù)脈沖(1，3，5，7)分配至第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，偶數(shù)脈沖(2，4，6，8)分配至第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊；或者，將奇數(shù)脈沖(1，3，5，7)分配至第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，偶數(shù)脈沖(2，4，6，8)分配至第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，該種分配方案可以更好地提高處理效率；步驟S40、各個(gè)脈沖響應(yīng)模塊將輸入的脈沖信號(hào)分別送入檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)指針計(jì)數(shù)器進(jìn)行查表，通過指針取出表中的FIR系數(shù)，將該FIR系數(shù)和脈沖信號(hào)的幅度相乘，得到脈沖響應(yīng)信號(hào)。圖8是第0個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)SO ;圖9是第I個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)SI ；步驟S50、脈沖響應(yīng)池輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)SO和SI輸入至加法器進(jìn)行相加，得到如圖10所示的波形S ;步驟S60、對(duì)S信號(hào)進(jìn)行積分，將積分后的結(jié)果作為該濾波器的輸出；圖11是本發(fā)明658階低通FIR濾波器的輸出波形。上述實(shí)施例只需要兩個(gè)乘法器和兩個(gè)加法器實(shí)現(xiàn)(確切地，此處應(yīng)該是一個(gè)加法器和一個(gè)積分器，由于積分器本質(zhì)上是累加器，是加法結(jié)果和新輸入數(shù)據(jù)的相加，因而寫成兩個(gè)加法器)，如果采用傳統(tǒng)的乘累加結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，則需要使用659個(gè)乘法器和658加法器。若FIR數(shù)字濾波器采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，則乘法器的個(gè)數(shù)可以減半為329個(gè)，即便如此，需要的乘法器也較多，因此從實(shí)例和仿真結(jié)果可以看出，在輸入波形為階梯波或者矩形波時(shí)，采用本發(fā)明的方法能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中FIR濾波器需要大量乘法器和加法器的問題，達(dá)到了降低資源使用、提高系統(tǒng)運(yùn)行速度的效果。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述方法中的全部或部分步驟可通過程序來指令相關(guān)硬件完成，上述程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，如只讀存儲(chǔ)器、磁盤或光盤等?？蛇x地，上述實(shí)施例的全部或部分步驟也可以使用一個(gè)或多個(gè)集成電路來實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，上述實(shí)施例中的各模塊/單元可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明不限制于任何特定形式的硬件和軟件的結(jié)合。 以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器，包括提取模塊、脈沖響應(yīng)模塊和處理模塊，其中 所述提取模塊，用于根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)； 所述脈沖響應(yīng)模塊，用于根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出； 所述處理模塊，用于對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FIR數(shù)字濾波器，其特征在于 所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)或多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FIR數(shù)字濾波器，其特征在于，所述FIR數(shù)字濾波器還包括分配器，其中 所述分配器，用于將所述脈沖信號(hào)分配給N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，N的取值不小于所述輸入信號(hào)在單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)； 所述處理模塊包括加法器和積分器，其中 所述加法器，用于對(duì)所述N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行求和，得到所述脈沖響應(yīng)信號(hào)的疊加信號(hào)； 所述積分器，用于對(duì)所述疊加信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FIR數(shù)字濾波器，其特征在于 若所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)，則所述處理模塊包括積分器，所述積分器，用于對(duì)該脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的FIR數(shù)字濾波器，其特征在于 所述脈沖響應(yīng)模塊包括檢測(cè)單元、指針計(jì)數(shù)器、FIR系數(shù)表和乘法器，其中 所述FIR系數(shù)表，用于保存所述FIR濾波器的系數(shù)； 所述檢測(cè)單元，用于對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述指針計(jì)數(shù)器； 所述指針計(jì)數(shù)器，用于查詢所述FIR系數(shù)表，從所述FIR系數(shù)表中依次取出所述FIR濾波器的系數(shù)； 所述乘法器，用于對(duì)所述脈沖信號(hào)的幅度和所述系數(shù)相乘，并輸出相乘結(jié)果。
6.一種如權(quán)利要求I所述的有限沖擊響應(yīng)(FIR)數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括 所述提取模塊根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)； 所述脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出；以及 所述處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)或多個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述脈沖信號(hào)分配給N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊，N的取值不小于所述輸入信號(hào)在單位脈沖響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生變化的最大次數(shù)； 所述處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)包括 所述加法器對(duì)所述N個(gè)脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行求和，得到所述脈沖響應(yīng)信號(hào)的疊加信號(hào)；以及 所述積分器對(duì)所述疊加信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于 若所述脈沖響應(yīng)模塊為一個(gè)，則所述處理模塊對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)包括 所述積分器對(duì)該脈沖響應(yīng)模塊輸出的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行積分，并將積分結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 在所述脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)之前，所述方法還包括 將所述FIR濾波器的系數(shù)保存在所述FIR系數(shù)表中； 所述脈沖響應(yīng)模塊根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出包括 所述檢測(cè)單元對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述指針計(jì)數(shù)器； 所述指針計(jì)數(shù)器查詢所述FIR系數(shù)表，從所述FIR系數(shù)表中依次取出所述FIR濾波器的系數(shù)；以及 所述乘法器對(duì)所述脈沖信號(hào)的幅度和所述系數(shù)相乘，并輸出相乘結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有限沖擊響應(yīng)數(shù)字濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，該濾波器包括提取模塊、脈沖響應(yīng)模塊和處理模塊，其中所述提取模塊，用于根據(jù)所述FIR數(shù)字濾波器的輸入信號(hào)提取出脈沖信號(hào)；所述脈沖響應(yīng)模塊，用于根據(jù)所述提取模塊提取出的脈沖信號(hào)的幅度和預(yù)存的所述FIR數(shù)字濾波器的系數(shù)獲得脈沖響應(yīng)信號(hào)并輸出；所述處理模塊，用于對(duì)所述脈沖響應(yīng)模塊輸出的所述脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果作為該FIR濾波器的輸出信號(hào)。上述FIR數(shù)字濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，較好地解決了當(dāng)輸入信號(hào)為矩形波或階梯波時(shí)，現(xiàn)有的FIR濾波器需要大量乘法器和加法器的問題，從而達(dá)到了降低資源使用、提高系統(tǒng)運(yùn)行速度的效果。
文檔編號(hào)H03H17/02GK102811035SQ20111014312
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者周恒箴, 曾祥希 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司