專利名稱：基于邏輯電路的Farrow濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于邏輯電路的Farrow濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
Farrow濾波器最大的特點(diǎn)是能夠利用一組固定系數(shù)實(shí)現(xiàn)信號任意采樣速率的變換。它的理論基礎(chǔ)基于連續(xù)時間模型，如圖1所示。Farrow濾波器的作用就是將圖1的過程完全在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)1)使用理想DAC和模擬濾波將數(shù)字信號x(k)恢復(fù)為準(zhǔn)原始信號ya(t) ；2)對^(0進(jìn)行重采樣得到速率變換后的數(shù)字信號y(l)。濾波器ha(t)的性能決定輸出信號的時域和頻域質(zhì)量。這種模擬過程的數(shù)字化完全可以由數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)和證明，分別可以得到插值和抽取兩種情況下Farrow濾波器的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型可以得到最抽象的邏輯硬件實(shí)現(xiàn)模型。1、插值情況下時間系數(shù)P1表示當(dāng)前輸出樣本與之前最近的輸入樣本之間的時間間隔，并對輸入采樣周期Tin歸一化，如圖2所示。Farrow濾波器的插值結(jié)構(gòu)如圖3所示。每個輸出樣本y(l)的計算對應(yīng)一組輸入樣本，這組輸入樣本經(jīng)過M+1個子濾波器Ci (ζ)濾波，輸出的Vm(Ii1)分別與O μ ^Dm相乘并累加即可得到重采樣后的輸出樣本。子濾波器全部工作在輸入采樣速率下，Vffl(Il1)與 (2 U1-Dm的乘法運(yùn)算工作在輸出采樣速率下。2、抽取情況下時間系數(shù)μ k表示當(dāng)前輸入樣本與之前最近的輸出樣本之間的時間間隔，并對輸出采樣周期T-歸一化。Farrow濾波器的抽取結(jié)構(gòu)如圖4所示。每個輸出樣本y(l)的計算對應(yīng)一組輸入樣本，每個樣本與各自對應(yīng)的Qyk-Dm相乘后，利用索引上下限將這組數(shù)據(jù)進(jìn)行分段累加，即在每個輸出采樣周期，累加器將計算好的一組數(shù)據(jù)(即輸入樣本)送入子濾波器Ci(Z),子濾波器輸出結(jié)果相加即得到抽取后的輸出樣本y(l)。該結(jié)構(gòu)中，輸入樣本與Qyk-Dm的乘法運(yùn)算和累加器運(yùn)算工作在輸入采樣速率下，子濾波器全部工作在輸出采樣速率下。Farrow濾波器用來做分?jǐn)?shù)延時的時候，不改變信號采樣速率，其數(shù)學(xué)模型和邏輯實(shí)現(xiàn)框圖可以視為插值情況下的一個特例。前面的背景描述為Farrow濾波器的數(shù)學(xué)模型以及對應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)流程，這在很多公開的技術(shù)資料上均有研究和分析。目前關(guān)于Farrow濾波器的研究大多集中于如何尋找更優(yōu)的濾波器組Ci (ζ)以更好地滿足某個或某些信號處理應(yīng)用場景下對時域和頻域的性能要求。Farrow濾波器一般分為軟件和邏輯硬件兩種實(shí)現(xiàn)方式。軟件實(shí)現(xiàn)即在數(shù)字信號處理器(Digital Signal ftOcessor，簡稱DSP)等處理器芯片里面使用軟件程序進(jìn)行浮點(diǎn)計算和實(shí)現(xiàn)，這適合于非實(shí)時計算或者數(shù)據(jù)采樣速率很低時候的實(shí)時計算。軟件實(shí)現(xiàn)可以全浮點(diǎn)進(jìn)行，完全使用Farrow濾波器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計算即可。實(shí)時的中頻信號的Farrow濾波器處理適合使用定點(diǎn)化的邏輯電路實(shí)現(xiàn)，此時數(shù)據(jù)采樣速率高，DSP處理器很難負(fù)擔(dān)這么大的運(yùn)算量。但是目前還沒有關(guān)于Farrow濾波器的定點(diǎn)邏輯電路實(shí)現(xiàn)方式。針對相關(guān)技術(shù)中現(xiàn)有Farrow濾波器硬件架構(gòu)不夠靈活，不支持在線配置速率的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有Farrow濾波器硬件架構(gòu)不夠靈活，不支持在線配置速率的問題，本發(fā)明提供了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，以至少解決上述問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器，包括選通開關(guān)，用于根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，控制Farrow濾波器的工作模式；插值濾波裝置，用于在選通開關(guān)的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行插值濾波，并在插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)； 抽取濾波裝置，用于在選通開關(guān)的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取濾波，并在抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，插值濾波裝置與抽取濾波裝置共用一組子濾波器，該子濾波器支持系數(shù)在線配置功能。優(yōu)選地，插值濾波裝置包括一組子濾波器、一組乘法器和一組加法器；其中，一組乘法器的每個乘法器連接有一個乘法截位器，該乘法截位器用于按照第一設(shè)定位寬對上述乘法器的輸出結(jié)果進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，每個乘法器接收的時間系數(shù)為uiv = 2*ui_I，其中，Ui = μ々Ι，Ui = mod(D*l，1)/1, I為設(shè)定的差值倍數(shù)，D為設(shè)定的抽取倍數(shù)；1為輸出時鐘域的數(shù)據(jù)索引； mod()為取余計算。優(yōu)選地，上述一組子濾波器中的每個子濾波器的系數(shù)c/ (η)采用下述公式確定
rsNI
cm(n) = round(cm(n) x 2Μ χ 一廣)，其中，M為所述一組子濾波器系數(shù)的量化位寬，cffl (η)為第
m個子濾波器的歸一化浮點(diǎn)系數(shù)；η是序列編號，η = 0,1,......,N-I ；N為序列長度；m為
大于等于O的整數(shù)；roimcK )為四舍五入計算；NI為第一設(shè)定位寬，M =「log2(/》;上述一組加法器與數(shù)據(jù)輸出端之間設(shè)置有一個加法截位器，該加法截位器用于截去由一組加法器運(yùn)算的結(jié)果的低M位。優(yōu)選地，上述Farrow濾波器還包括第一邏輯硬件系統(tǒng)，該第一邏輯硬件系統(tǒng)包括第一復(fù)位器，用于對第一邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，將uiV、rd_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，其中，rd_flag為時鐘域轉(zhuǎn)換讀地址標(biāo)識；第一變量處理器，用于在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+D，并判斷t是否大于I，如果是，設(shè)置t = t-I，并將rd_flag加1，如果否，t和rd_flag不變；第一時間系數(shù)生成器，用于設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的所述時間系數(shù)
uiv = 2氺1:_1。優(yōu)選地，抽取濾波裝置包括一組子濾波器、一組乘法器、一組累加器和一組加法器；其中，上述一組乘法器的每個乘法器連接有一個乘法截位器，該乘法截位器用于按照第二設(shè)定位寬對乘法器的輸出結(jié)果進(jìn)行截位操作，并將截位后的數(shù)據(jù)輸入對應(yīng)的累加器；每個累加器與子濾波器之間設(shè)置有一個累加截位器，累加截位器用于對累加器輸出的結(jié)果進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，上述每個乘法器接收的時間系數(shù)為Udv = 2*ud-D，其中，Ud = μ d*D，μ d =mod(I*k，D)/D，I為設(shè)定的差值倍數(shù)，D為設(shè)定的抽取倍數(shù)；k為輸出時鐘域的數(shù)據(jù)索引； mod()為取余計算。優(yōu)選地，一組子濾波器中的每個子濾波器的系數(shù)Cm' (η)采用下述公式確定
r^ND^yNP χτ
cm (η) = round(cm (η) χ 2Μ χ χ，其中，M為上述一組子濾波器系數(shù)的量化
位寬，cm(η)為第m個子濾波器的歸一化浮點(diǎn)系數(shù);m為大于等于0的整數(shù)；roimcK ) 為四舍五入計算；ND為第二設(shè)定位寬，Λ =「log20Dfl; NP為累加截位器的截位位寬， 7VP =「lOg20D//fld述一組加法器與數(shù)據(jù)輸出端之間設(shè)置有一個加法截位器，加法截位器用于截去由一組加法器運(yùn)算的結(jié)果的低M位。優(yōu)選地，上述Farrow濾波器還包括第二邏輯硬件系統(tǒng)，該第二邏輯硬件系統(tǒng)包括第二復(fù)位器，用于對第二邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，將udV、Clr_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，其中，clr_flag為累加器反饋輸入端的清零標(biāo)識和輸出數(shù)據(jù)的有效標(biāo)識；第二變量處理器，用于在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+I，并判斷t是否大于D，如果是，設(shè)置t =t-D，并將Clr_flag置1，如果否，t和rd_flag不變；第二時間系數(shù)生成器，用于設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的時間系數(shù)udv = 2*t-D。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器的實(shí)現(xiàn)方法， 包括根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，確定Farrow濾波器的工作模式；工作模式為插值濾波時，在插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)；工作模式為抽取濾波時，在抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。通過本發(fā)明，采用在濾波過程中對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，減少了硬件資源占用， 因此該Farrow濾波器可以應(yīng)用于對各種信號(包括實(shí)時信號和非實(shí)時信號)的處理，同時，該架構(gòu)的信號處理增益可控，從而解決了相關(guān)技術(shù)中的Farrow濾波器硬件架構(gòu)不夠靈活，不支持在線配置速率的問題。通過設(shè)置選通開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)將Farrow濾波器的插值和抽取功能融合在一起，使上述Farrow濾波器的功能不再單一，增強(qiáng)了 Farrow濾波器的市場競爭力。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的Farrow濾波器的原始理論模型；圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的Farrow濾波器輸入和輸出采樣點(diǎn)以及時間系數(shù)的時域示意圖；圖3是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的插值模式下Farrow濾波器的數(shù)學(xué)理論實(shí)現(xiàn)模型；
圖4是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的抽取模式下Farrow濾波器的數(shù)學(xué)理論實(shí)現(xiàn)模型；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于邏輯電路的Farrow濾波器的結(jié)構(gòu)框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值濾波裝置的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值濾波裝置的具體示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值濾波裝置輸入的時間系數(shù)的生成方法示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生成插值時間系數(shù)的邏輯硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽取濾波裝置的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽取濾波裝置的具體示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽取濾波裝置輸入的時間系數(shù)的生成方法示意圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的生成抽取時間系數(shù)的邏輯硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于邏輯電路的Farrow濾波器的實(shí)現(xiàn)方法流程圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于邏輯電路的Farrow濾波器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，該技術(shù)將Farrow濾波器應(yīng)用于邏輯電路中，以提高Farrow濾波器實(shí)時處理的運(yùn)算能力。在采用邏輯電路實(shí)現(xiàn)Farrow濾波器時，至少需要考慮下述問題1、時間系數(shù)1^和Pk的定點(diǎn)化和在線計算，由數(shù)學(xué)模型上可以看出這兩個時間系數(shù)是由輸入和輸出采樣速率確定的實(shí)時變化的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，需要對時間系數(shù)進(jìn)行定點(diǎn)化處理以及實(shí)時在線計算；2、時間系數(shù)與數(shù)據(jù)乘法的截位處理。從數(shù)學(xué)模型可以看出，時間系數(shù)的不同冪次方與子濾波器的輸入或者輸出數(shù)據(jù)有相乘的計算，這在定點(diǎn)化過程中會帶來計算位寬的成倍增加，全精度計算基本上是不可能的，需要有合理的截位操作。基于上述問題，本實(shí)施例提供了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器，如圖5所示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于邏輯電路的Farrow濾波器的結(jié)構(gòu)框圖，該濾波器包括選通開關(guān)52、插值濾波器M、以及抽取濾波器56。其中，選通開關(guān)52，用于根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，控制Farrow濾波器的工作模式；插值濾波裝置M，與選通開關(guān)52連接，用于在選通開關(guān)52的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行插值濾波，并在插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)；抽取濾波裝置56，與選通開關(guān)52連接，用于在選通開關(guān)52的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取濾波，并在抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。本實(shí)施例通過在濾波過程中對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，減少了硬件資源占用，因此該Farrow濾波器可以應(yīng)用于對各種信號(包括實(shí)時信號和非實(shí)時信號)的處理，同時， 該架構(gòu)的信號處理增益可控，從而解決了相關(guān)技術(shù)中的Farrow濾波器硬件架構(gòu)不夠靈活，不支持在線配置速率的問題。通過設(shè)置選通開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)將Farrow濾波器的插值和抽取功能融合在一起，使上述Farrow濾波器的功能不再單一，增強(qiáng)了 Farrow濾波器的市場競爭力。其中，本發(fā)明實(shí)施例中的Farrow濾波器的工作模式可以是插值工作模式，也可以是抽取工作模式，該插值工作模式包括一個特例，即分?jǐn)?shù)延時工作模式。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值濾波裝置的示意圖，如圖6所示，該裝置包括一組子濾波器Ci (ζ)、一組乘法器 (圖中用 表示)和一組加法器(圖中用Θ表示)，其中，上述一組乘法器中的每個乘法器連接有一個乘法截位器，上述乘法截位器用于按照第一設(shè)定位寬對乘法器的輸出結(jié)果進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。在用邏輯電路具體實(shí)現(xiàn)圖6中的每個乘法器接收的時間系數(shù)2 μ「I時，每個乘法
Γ)χ
器接收的時間系數(shù)為Uiv = 2*ui-I，其中，ui = μ，Ι，//,=ιη0(1(~^)，Ι為設(shè)定的差值倍
數(shù)，D為設(shè)定的抽取倍數(shù)；1為輸出時鐘域的數(shù)據(jù)索引；mod()為取余計算。該1就是一個連續(xù)變化的整數(shù)，O到N-I，假設(shè)Tout為輸出數(shù)據(jù)采樣周期，O對應(yīng)O時刻，1對應(yīng)l*Tout時刻，2對應(yīng)2*Tout時刻。—般定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)濾波器處理均要求保證通帶內(nèi)信號的增益為OdB或者是用戶需要的某個固定增益，浮點(diǎn)計算一般不存在這個問題?？紤]到該問題，本發(fā)明實(shí)施例中，采用對上述濾波器組Ci (ζ)和時間系數(shù)進(jìn)行量化，并且對時間系數(shù)進(jìn)行乘法截位，以及對累加器進(jìn)行截位等操作，完成對浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的綜合權(quán)衡取舍和補(bǔ)償?；诖?，如圖7所示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值濾波裝置的具體示意圖，該裝置在圖6的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，即在上述一組加法器與數(shù)據(jù)輸出端之間設(shè)置有一個加法截位器，基于圖7，上述子濾波器Ci (ζ)的系數(shù)
rsNI
Cffl' (η)采用下述公式確定c = rOMM(C) X2MX(]_)m)，其中，M為一組子濾波器系
數(shù)的量化位寬，cm(n)為第m個子濾波器的歸一化浮點(diǎn)系數(shù)；n是序列編號，n = 0，l，......，
N-I ；N為序列長度；m為大于等于O的整數(shù)；roimcK )為四舍五入計算；NI為第一設(shè)定位寬， NI =「log2(1)]；上述加法截位器用于截去由一組加法器運(yùn)算的結(jié)果的低M位。該方式保證了通帶內(nèi)信號的增益為OdB或者是用戶需要的某個固定增益。為了獲取上述插值濾波裝置中每個乘法器接收的時間系數(shù)，本實(shí)施例采用在 Farrow濾波器中設(shè)置一個邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，參見圖8所示的插值濾波裝置輸入的時間系數(shù)的生成方法示意圖，初始化時，將uiv、rd_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，本實(shí)施例中各量的初始值均為0，其中，rd_flag為時鐘域轉(zhuǎn)換讀地址標(biāo)識；在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+D，并判斷t是否大于I，如果是，設(shè)置t = t-I，并將rd_flag加1，如果否， t和rd_flag不變；設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的時間系數(shù)uiv = 2*t-I?；谏鲜鰣D8中的時間系數(shù)生成方法，本實(shí)施例采用邏輯硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該方法， 如圖9所示的邏輯硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該邏輯硬件系統(tǒng)包括復(fù)位器92，用于對該邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，將uiV、rd_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，其中，rcLflag為時鐘域轉(zhuǎn)換讀地址標(biāo)識；變量處理器94，與復(fù)位器92相連，用于在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+D, 并判斷t是否大于I，如果是，設(shè)置t = t-I，并將rd_flag加1，如果否，t和rd_flag不變； 時間系數(shù)生成器96，與變量處理器94相連，用于設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的時間系數(shù)uiv =2 氺 t-L·圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽取濾波裝置的示意圖，如圖10所示，該裝置包括一組子濾波器、一組乘法器一組加法器；其中，一組子濾波器(；(2)、一組乘法器(圖中用②表示)、一組累加器(圖中用Σ表示)和一組加法器(圖中用Θ表示)，其中，上述一組乘法器的每個乘法器連接有一個乘法截位器，乘法截位器用于按照第二設(shè)定位寬對乘法器的輸出結(jié)果進(jìn)行截位操作，并將截位后的數(shù)據(jù)輸入對應(yīng)的累加器；每個累加器與子濾波器之間設(shè)置有一個累加截位器，累加截位器用于對累加器輸出的結(jié)果進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。如圖11所示的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽取濾波裝置的具體示意圖，該裝置在圖10 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，即上述一組加法器與數(shù)據(jù)輸出端之間設(shè)置有一個加法截位器，基于圖11，每個乘法器接收的時間系數(shù)2 μ d-l時，每個乘法器接收的時間系數(shù)為udv = 2*ud-D， 其中，ud = μ d*D，μ d = mod(I*k，D)/D，I為設(shè)定的差值倍數(shù)，D為設(shè)定的抽取倍數(shù)；k為輸出時鐘域的數(shù)據(jù)索引；mod()為取余計算。上述一組子濾波器中的每個子濾波器的系數(shù)c/ (η)采用下述公式確定
ο WD OnpXT
cm (n) = round(cm (η) χ 2Μ χ χ，其中，M為一組子濾波器系數(shù)的量化位
寬，cm(η)為第m個子濾波器的歸一化浮點(diǎn)系數(shù);m為大于等于0的整數(shù)；roimcK )為四舍五入計算；ND為第二設(shè)定位寬，A =「log20D)] ；NP為累加截位器的截位位寬， 7VP =「log20D//fl;該加法截位器用于截去由一組加法器運(yùn)算的結(jié)果的低M位。該方式保證了通帶內(nèi)信號的增益為OdB或者是用戶需要的某個固定增益。為了獲取上述抽取濾波裝置中每個乘法器接收的時間系數(shù)，本實(shí)施例采用在 Farrow濾波器中設(shè)置一個邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，參見圖12所示的抽取濾波裝置輸入的時間系數(shù)的生成方法示意圖，初始化時，將udv、clr_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，本實(shí)施例中各量的初始值均為0，其中，Clr_flag為累加器反饋輸入端的清零標(biāo)識和輸出數(shù)據(jù)的有效標(biāo)識；在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+I，并判斷t是否大于D，如果是，設(shè)置t =t-D，并將clr_flag置1，如果否，t和rd_flag不變；設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的時間系數(shù)
udv = 2 氺 t-D。基于上述圖12中的時間系數(shù)生成方法，本實(shí)施例采用邏輯硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該方法， 如圖13所示的邏輯硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該邏輯硬件系統(tǒng)包括復(fù)位器132，用于對邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，將udV、Clr_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，其中，Clr_flag為累加器反饋輸入端的清零標(biāo)識和輸出數(shù)據(jù)的有效標(biāo)識；變量處理器134，與復(fù)位器132相連，用于在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+I，并判斷t是否大于D，如果是，設(shè)置t = t-D,并將clr_ flag置1，如果否，t和rd_flag不變；時間系數(shù)生成器136，與變量處理器134相連，用于設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的時間系數(shù)udv = 2*t-D。上述抽取倍數(shù)D、插值倍數(shù)I和濾波器器組Ci (ζ)可在線配置。上述插值濾波裝置M與抽取濾波裝置56可以共用一組子濾波器，該子濾波器支持系數(shù)在線配置功能。這種方式可以節(jié)省硬件，降低成本。對應(yīng)于上述Farrow濾波器，本實(shí)施例還提供了一種基于邏輯電路的!^arrow濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。以圖5所示的Farrow濾波器為例，參見圖14所示的基于邏輯電路的Farrow濾波器的實(shí)現(xiàn)方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟S142，根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，確定 Farrow濾波器的工作模式；步驟S144，工作模式為插值濾波時，在插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)；步驟S146，工作模式為抽取濾波時，在抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。本實(shí)施例通過在濾波過程中對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，減少了硬件資源占用，因此該Farrow濾波器可以應(yīng)用于對各種信號(包括實(shí)時信號和非實(shí)時信號)的處理，同時， 該架構(gòu)的信號處理增益可控，從而解決了相關(guān)技術(shù)中的Farrow濾波器硬件架構(gòu)不夠靈活， 不支持在線配置速率的問題。根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，確定Farrow濾波器的工作模式，可以實(shí)現(xiàn)將Farrow濾波器的插值和抽取功能融合在一起，使上述Farrow濾波器的功能不再單一，增強(qiáng)了 Farrow濾波器的市場競爭力。下面結(jié)合一個優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，該優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合了上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施方式。本實(shí)施例提供了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器，如圖15所示的基于邏輯電路的Farrow濾波器的具體結(jié)構(gòu)示意圖，該基于邏輯電路的Farrow濾波器中的抽取倍數(shù)D、插值倍數(shù)I和濾波器器組Ci (ζ)可在線重配置，同時，本實(shí)施例通過增加三個選通開關(guān)控制器 K1、K2和Κ3兼容了插值和抽取兩種工作模式，其中，開關(guān)設(shè)置為虛線所示時，為工作在抽取模式，開關(guān)設(shè)置為實(shí)線所示時，為工作在插值模式。本實(shí)施例在累加器和乘法器之后增加了可配置的截位，這一方面可以用來適應(yīng)定點(diǎn)計算的有限數(shù)據(jù)位寬需要，另一方面用來滿足處理增益的控制需求。Κ2旁路乘法和ND截位，Κ3旁路累加器和NP截位，Kl使能乘法和NI截位的時候?qū)?yīng)D < I的插值場景。Κ2使能乘法和ND截位，Κ3使能累加器和NP截位，Kl旁路乘法和 NI截位的時候?qū)?yīng)D > I的抽取場景。Farrow濾波器用于小數(shù)倍采樣延時與插值工作模式的結(jié)構(gòu)相同，只是時間系數(shù)的計算和配置以及NI截位位寬計算方法有所不同。插值倍數(shù)I和抽取倍數(shù)D可用于表示輸入輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，所以插值和抽取兩種情況下的時間系數(shù)可以分別表示為下面的公式(1)和O)。μ i = mod(D*l, 1)/1(1)μ d = mod (I*k，D) /D(2)mod表示取余計算。這兩個時間系數(shù)都是浮點(diǎn)小數(shù)，邏輯硬件無法直接對其進(jìn)行計算。這里將其分別放大I倍和D倍都變成定點(diǎn)化的取余計算，這是可以在邏輯硬件里面進(jìn)行計算的。如下公式(3)和G)，需要計算的時間系數(shù)變成定點(diǎn)整數(shù)的Ui和ud。對應(yīng)在圖 15中已經(jīng)將對應(yīng)數(shù)學(xué)模型的2 μ廠1和2 μ d-l分別放大I倍和D倍變成2*ui-I和2*ud_D。ui = μ 一1 = mod(D*l，I)(3)ud = μ d*D = mod(I*k，D)(4)由于時間系數(shù)分別擴(kuò)大了 I倍和D倍，數(shù)據(jù)處理必須還原I倍和D倍增益，這里將 I和D分為2的整數(shù)次冪和小數(shù)兩部分，其中2的整數(shù)次冪部分直接截位即可，截取的位寬如公式(5)和(6)所示。
M = [log2(/)](5)
A = [log2(D)](6)圖15中2~NI和2~ND即為可配置的四舍五入截位運(yùn)算，截去上一級計算結(jié)果的低 NI和低ND位以抵消2的整數(shù)次冪增益。剩余的小數(shù)部分增益在濾波器系數(shù)的量化中進(jìn)行處理。M為子濾波器系數(shù)的量化位寬，插值濾波器系數(shù)量化公式為(7)所示。
ryNICm(n) = round{cm(η) χ2Μ χ (—)m)(7)
ryNI公式(7)中的round為四舍五入計算，(’廣用來抵消時間系數(shù)放大I倍后除2的
整數(shù)次冪外的小數(shù)部分的影響。該公式右邊是歸一化浮點(diǎn)系數(shù)，公式左邊是定點(diǎn)系數(shù)，系數(shù)是一個數(shù)據(jù)向量序列，η是序列編號，一般就是0到N-l，N是序列長度。抽取結(jié)構(gòu)與插值結(jié)構(gòu)的不同之處在于抽取結(jié)構(gòu)存在一個累加器電路，累加器電路會帶來D/I倍的增益，與時間系數(shù)增益的處理思想相同，也拆分為2的整數(shù)次冪和小數(shù)兩部分，其中2的整數(shù)次冪增益由截位控制，截位位寬如公式⑶所示。
NP = \\og2(DjI)\(8)圖15中2~NP即為可配置的四舍五入的截位運(yùn)算，截去累加計算增加的低NP位以抵消累加器帶來的2的整數(shù)次冪增益。累加器的小數(shù)部分增益也放在濾波器系數(shù)量化中處理，這樣，抽取濾波器系數(shù)的量化如公式(9)所示。
)ND ΝΡ τcm {η) = round(cm (η) χ 2M χ (=j-)m χ ( ^ )) (9)
rsND公式(9)中的(+廣用來抵消抽取時間系數(shù)放大D倍后除2的整數(shù)次冪外的小數(shù)
Onp χ T
增益影響，Si用來抵消累加器電路除2的整數(shù)次冪外的小數(shù)增益影響。濾波器最后的輸出截去低M位抵消濾波器量化的影響，如圖15的2~M截位所示。至此，整個定點(diǎn)處理的增益都由截位控制和子濾波器系數(shù)的量化進(jìn)行處理，濾波器對帶內(nèi)信號的增益可以理論保證為OdB或者其它固定增益。公式(5)、(6)、(7)、⑶和(9)均為由插值倍數(shù)I和抽取倍數(shù)D以及濾波器組浮點(diǎn)系數(shù)確定的定點(diǎn)常數(shù)，也就是由不同應(yīng)用場景確定的常數(shù)，這些值可以由單板上的支撐控制軟件或者上位計算機(jī)軟件計算得到并在線配置給圖5定義的Farrow濾波器定點(diǎn)邏輯實(shí)現(xiàn)裝置。公式(3)和(4)定義的插值和抽取兩種情況下的時間系數(shù)，是與輸出或者輸入采樣時鐘序列有關(guān)的實(shí)時變化的常數(shù)，需要在邏輯硬件中實(shí)時進(jìn)行計算和更新。插值情況下，輸入數(shù)據(jù)采樣速率低于輸出采樣速率，子濾波器工作在輸入采樣時鐘域，需要通過緩存轉(zhuǎn)換到輸出時鐘域并與時間系數(shù)相乘并求和得到輸出數(shù)據(jù)。時鐘域轉(zhuǎn)換用緩存在輸入時鐘域按照輸入時鐘順序?qū)懭?，但是讀出側(cè)的采樣時鐘速率高，輸出采樣時鐘域Wvm(Ii1)在時間采樣維度與時間系數(shù)P1有密切關(guān)聯(lián)，均與mod(D*l，I)的結(jié)果一樣
呈周期性變化。在D < I的插值情況下，按照上述圖8所示的方法使用邏輯電路實(shí)時計算插值時間系數(shù)，并對時鐘域轉(zhuǎn)換緩存的數(shù)據(jù)讀出進(jìn)行控制。圖8中uiv = 2*ui-I，為圖15需要的計算輸入，rd_flag為時鐘域轉(zhuǎn)換讀地址標(biāo)識。邏輯硬件系統(tǒng)復(fù)位時，uiv、rd_flag和臨時變量t均復(fù)位為初始值，在每一個輸出時鐘到來時，賦值t = t+D并判斷t與I的大小如果 t不小于I，那么t = t-I，且rd_flag標(biāo)識的讀地址加1 ；如果t小于I，那么t和rd_flag 標(biāo)識的讀地址均不變。每一個輸出時鐘均按照uiv = 2*t-I計算得到uiv值送給圖15進(jìn)行計算。抽取情況下，輸入數(shù)據(jù)采樣速率低于輸出采樣速率，子濾波器工作在輸出采樣時鐘域，需要對累加器電路的輸入數(shù)據(jù)分段累加并控制輸出結(jié)果，即累加器的累加輸入需要有一個清零復(fù)位的控制信號將累加器輸入數(shù)據(jù)分段并將輸出結(jié)果轉(zhuǎn)換到輸出采樣時鐘域。在D > I的抽取情況下，按照上述圖12所示的方法使用邏輯電路實(shí)時計算抽取時間系數(shù)，并對累加器電路的累加輸入和累加輸出進(jìn)行清零和保持操作。圖12中udv = 2*ud-D，為圖15需要的計算輸入，clr_flag為累加器電路反饋累加輸入端清零標(biāo)識，clr_ flag同時為累加輸出數(shù)據(jù)有效標(biāo)識，此時將累加結(jié)果采樣轉(zhuǎn)換到輸出時鐘域。邏輯硬件系統(tǒng)復(fù)位時，udv、clr_flag和臨時變量t均復(fù)位為初始值，在每一個輸出時鐘到來時，賦值t =t+I并判斷t與D的大小如果t不小于D，那么t = t-D，且clr_f lag標(biāo)識置1 ；如果t 小于D，那么t和clr_f lag標(biāo)識均不變。每一個輸出時鐘均按照udv = 2*t_D計算得到udv 值送給圖15進(jìn)行計算。I = D的時候即小數(shù)倍延時應(yīng)用場景下輸入輸出速率沒有變化，此時時間常數(shù)的物理含義為延時后的采樣點(diǎn)與前一個輸入采樣點(diǎn)的時間差對采樣周期的歸一化，此時時間系數(shù)為一個常數(shù)，無需實(shí)時在線計算。小數(shù)倍延時場景下的Farrow邏輯實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)與插值模式一致，只是時間系數(shù)是一個無需在線計算的量化后的常數(shù)，這個時間常數(shù)的量化過程即為按照2的整數(shù)次冪放大計算，放大的冪次與小數(shù)延時的時間分辨率有關(guān)，同時OT的截位位寬等于時間系數(shù)的量化位寬，保證時間系數(shù)乘法的增益不變。上述Farrow濾波器中的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)在兩個不同采樣時鐘域的轉(zhuǎn)換和處理控制。無論是抽取還是插值情況下，數(shù)據(jù)均涉及到從輸入采樣時鐘域到輸出采樣時鐘域的轉(zhuǎn)換和控制，該處理并非簡單的時鐘域轉(zhuǎn)換，因此可以采用數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，即該Farrow濾波器工作在插值模式時，可以在圖15的各個子濾波器的數(shù)據(jù)輸出端設(shè)置緩存裝置，用于緩存對應(yīng)子濾波器輸出的數(shù)據(jù)；當(dāng)該Farrow濾波器工作在抽取模式時，可以在圖15的各個累加器的輸出端設(shè)置一個緩存裝置，用于緩存對應(yīng)的累加器輸出的數(shù)據(jù)。其中，數(shù)據(jù)緩存的讀寫控制與速率變換倍數(shù)有關(guān)。上述Farrow濾波器可在線重配置參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行定點(diǎn)化處理，可以直接應(yīng)用于ASIC和FPGA的開發(fā)和設(shè)計中。上述Farrow濾波器不需要在實(shí)現(xiàn)前確定插值倍數(shù)I和抽取倍數(shù)D以及子濾波器組系數(shù)值，這些參數(shù)都可以由用戶按照實(shí)際應(yīng)用場景確定并配置相關(guān)參數(shù)使得本發(fā)明裝置按照需要正常工作。設(shè)計和實(shí)現(xiàn)上述Farrow濾波器需要確定處理數(shù)據(jù)位寬，子濾波器組的維數(shù)和階數(shù)，I、D、M、NI、ND、NP以及子濾波器定點(diǎn)系數(shù)的表示位寬，根據(jù)這些位寬確定乘法器、累加器和子濾波器的處理位寬。其中，數(shù)據(jù)處理位寬目前一般為16位或者18位。子濾波器組的維數(shù)和階數(shù)需要在一定的設(shè)計需求下由算法分析和仿真評估得到。邏輯設(shè)計上每一個子濾波器就是一個對稱或者反對稱的普通HR濾波器。I、D和M的量化位寬一般為16位或者18位。Ni、ND和 NP為截位位寬參數(shù)，一般不超過5位，因?yàn)?位就可以表示0 31位的截取范圍。根據(jù)這些確定的參數(shù)和基本的計算和控制單元即可以得到圖15所示的Farrow濾波器邏輯電路模塊。K1、K2和Κ3的用于選擇插值還是抽取模式，在實(shí)際應(yīng)用中可以固定設(shè)計為僅支持某一種模式。插值時間系數(shù)的計算和時鐘域轉(zhuǎn)換緩存的讀出控制按照圖8的流程進(jìn)行設(shè)計，抽取時間系數(shù)和累加器控制按照圖12的流程進(jìn)行設(shè)計。基于上述方式設(shè)計的Farrow濾波器，該Farrow濾波器中的系統(tǒng)和單板控制軟件根據(jù)應(yīng)用場景要求配置I、D和Μ，按照上述相關(guān)公式計算并配置Ni、ND、NP和子濾波器系數(shù)為合適的值即可以正常運(yùn)行和工作。從以上的描述中可以看出，上述實(shí)施例旨在提供Farrow濾波器定點(diǎn)化計算技術(shù)，該技術(shù)中公開了抽取倍數(shù)D、插值倍數(shù)I和濾波器器組 Ci(Z)可在線重配置的實(shí)現(xiàn)方式，例如，在指定位置設(shè)置截位裝置；同時，該設(shè)計中，還可兼容插值和抽取兩種工作模式；上述公式(5)、(6)、(7)、⑶和(9)描述的包括圖15中的若干截位參數(shù)在內(nèi)的Farrow濾波器相關(guān)參數(shù)的定點(diǎn)化方法，這些方法在理論上保證了 Farrow 濾波器的處理增益可以由用戶完全控制；上述公式(1)和圖8給出的插值時間系數(shù)的定點(diǎn)化實(shí)時計算方法，以及時鐘域轉(zhuǎn)換控制數(shù)據(jù)緩存的讀出控制方法；上述公式( 和圖12給出的抽取時間系數(shù)的定點(diǎn)化實(shí)時計算方法，以及抽取模式下累加器電路實(shí)時控制方法，基于這些公式的實(shí)現(xiàn)方式，可以完成上述Farrow濾波器設(shè)計。該Farrow濾波器是常用的小數(shù)倍延時和小數(shù)倍采樣率變換濾波器，在信號處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其在通信領(lǐng)域的中頻數(shù)字信號處理中有重要應(yīng)用價值。以上實(shí)施例通過一系列定點(diǎn)化和可控制截位實(shí)現(xiàn)了一種通用的Farrow濾波器實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，整個處理增益可控且降低中間處理位寬，進(jìn)而減少硬件資源占用，同時，該架構(gòu)適用于各種多速率采樣信號處理。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實(shí)現(xiàn)，從而可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于邏輯電路的Farrow濾波器，其特征在于，包括選通開關(guān)，用于根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，控制所述Farrow濾波器的工作模式；插值濾波裝置，用于在所述選通開關(guān)的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行插值濾波，并在所述插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)；抽取濾波裝置，用于在所述選通開關(guān)的控制下，對所述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取濾波，并在所述抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述插值濾波裝置與所述抽取濾波裝置共用一組子濾波器，所述子濾波器支持系數(shù)在線配置功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述插值濾波裝置包括一組子濾波器、一組乘法器和一組加法器；其中，所述一組乘法器的每個乘法器連接有一個乘法截位器，所述乘法截位器用于按照第一設(shè)定位寬對所述乘法器的輸出結(jié)果進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述每個乘法器接收的時間系數(shù)為uiv = 2*ui-I，其中，ui = μ 一1，Ui= mod(D*l， 1)/1，I為設(shè)定的差值倍數(shù)，D為設(shè)定的抽取倍數(shù)；1為輸出時鐘域的數(shù)據(jù)索引；mod()為取余計算。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述一組子濾波器中的每個子濾波器的系數(shù)Cm' (η)采用下述公式確定ryNI= 辨C X2MX(+)m)，其中，M為所述一組子濾波器系數(shù)的量化位寬，Cffl (η)為第m個子濾波器的歸一化的浮點(diǎn)系數(shù)；n是序列編號，n = 0，l，......，N-I ；N為序列長度；m為大于等于O的整數(shù)；roimcK )為四舍五入計算；NI為所述第一設(shè)定位寬，M =「log2(/)];所述一組加法器與數(shù)據(jù)輸出端之間設(shè)置有一個加法截位器，所述加法截位器用于截去由所述一組加法器運(yùn)算的結(jié)果的低M位。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述Farrow濾波器還包括第一邏輯硬件系統(tǒng)，所述第一邏輯硬件系統(tǒng)包括第一復(fù)位器，用于對所述第一邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，將uiV、rd_flag和臨時變量t復(fù)位為初始值，其中，rd_flag為時鐘域轉(zhuǎn)換讀地址標(biāo)識；第一變量處理器，用于在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+D，并判斷t是否大于I，如果是，設(shè)置t = t-I，并將rd_flag加1，如果否，t和rd_flag不變；第一時間系數(shù)生成器，用于設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的所述時間系數(shù)uiv = 2*t-I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述抽取濾波裝置包括一組子濾波器、一組乘法器、一組累加器和一組加法器；其中，所述一組乘法器的每個乘法器連接有一個乘法截位器，所述乘法截位器用于按照第二設(shè)定位寬對所述乘法器的輸出結(jié)果進(jìn)行截位操作，并將截位后的數(shù)據(jù)輸入對應(yīng)的累加器；每個所述累加器與所述子濾波器之間設(shè)置有一個累加截位器，所述累加截位器用于對所述累加器輸出的結(jié)果進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述每個乘法器接收的時間系數(shù)為udv = 2*ud-D，其中，ud = μ d*D，μ d = mod(I*k， D)/D，I為設(shè)定的差值倍數(shù)，D為設(shè)定的抽取倍數(shù)；k為輸出時鐘域的數(shù)據(jù)索引；mod()為取余計算。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述一組子濾波器中的每個子濾波器的系數(shù)Cm' (η)采用下述公式確定r^ND^yNP χτcm (η) = round(cm (η) χ 2Μ χ (^-)m χ，其中，M為所述一組子濾波器系數(shù)的量化位寬，Cffl(η)為第m個子濾波器的歸一化浮點(diǎn)系數(shù)；m為大于等于O的整數(shù)；roimcK )為四舍五入計算；ND為所述第二設(shè)定位寬，Λ =「lOg20D)] ;NP為所述累加截位器的截位位寬， 7VP = [log2(D//)]；所述一組加法器與數(shù)據(jù)輸出端之間設(shè)置有一個加法截位器，所述加法截位器用于截去由所述一組加法器運(yùn)算的結(jié)果的低M位。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的Farrow濾波器，其特征在于，所述Farrow濾波器還包括第二邏輯硬件系統(tǒng)，所述第二邏輯硬件系統(tǒng)包括第二復(fù)位器，用于對所述第二邏輯硬件系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，將udv、clr_flag和臨時變量t 復(fù)位為初始值，其中，clr_flag為累加器反饋輸入端的清零標(biāo)識和輸出數(shù)據(jù)的有效標(biāo)識；第二變量處理器，用于在每個輸出時鐘到來時，設(shè)置t = t+I，并判斷t是否大于D，如果是，設(shè)置t = t-D，并將clr_flag置1，如果否，t和rd_flag不變；第二時間系數(shù)生成器，用于設(shè)置每個輸出時鐘對應(yīng)的所述時間系數(shù)udv = 2*t-D。
11.一種基于邏輯電路的Farrow濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，確定Farrow濾波器的工作模式；所述工作模式為插值濾波時，在所述插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)；所述工作模式為抽取濾波時，在所述抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于邏輯電路的Farrow濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法，該濾波器包括選通開關(guān)，用于根據(jù)配置的輸入數(shù)據(jù)采樣速率與輸出數(shù)據(jù)采樣速率的比例關(guān)系，控制Farrow濾波器的工作模式；插值濾波裝置，用于在選通開關(guān)的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行插值濾波，并在插值濾波的過程中，按照第一設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第一類定點(diǎn)數(shù)據(jù)；抽取濾波裝置，用于在選通開關(guān)的控制下，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取濾波，并在抽取濾波的過程中，按照第二設(shè)定位寬對中間數(shù)據(jù)進(jìn)行截位操作，得到第二類定點(diǎn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有Farrow濾波器硬件架構(gòu)不夠靈活，不支持在線配置速率的問題，并通過對中間數(shù)據(jù)的截位操作減少了硬件的資源占用。
文檔編號H03H9/46GK102412806SQ20111032574
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者岳亮, 茍春茂, 陳永紅 申請人:中興通訊股份有限公司