技术领域
[0001] 本
发明涉及
数字滤波器。本发明还涉及对输入
信号数字滤波的方法。
背景技术
[0002] 通信接收器往往必须抑制窄带信号，其原因在于这一窄带内的
干扰信号，或者由于所述通信接收器内的接下来的处理步骤中不需要所述窄带信号。对于这样的接收器而言，希望以低实现成本获得良好的选择性。
发明内容
[0003] 因此，本发明的目的在于提供一种能够应用到这样的通信接收器内的以低实现成本实现良好的选择性的数字滤波器。
[0004] 所述目的是通过数字滤波器实现的，所述数字滤波器，包括：第一频移机构(106)，其被配置为使
输入信号(100)的输入
频谱(H(f))偏移第一
频率距离(F1)，以获得具有偏移频谱的频移信号(122)；滤波器(108)，其被配置为通过预定转移函数对所述频移信号滤波，以获得经滤波的信号(130)；以及
信号处理器(110)，所述信号处理器包括：加法器(202)，以及至少第二频移机构(222)，将所述信号处理器(110)配置为生成作为所述经滤波的信号(130)和所述频移信号(122)的和的
输出信号(140)，所述输出信号(140)具有相对于所述偏移频谱偏移了第二频率距离(DF)的输出频谱，其中，所述第二频率距离(DF)独立于所述第一频率距离(F1)。
[0005] 根据本发明的数字滤波器，其中，将所述加法器(202)的一个输入连接至所述滤波器(108)的输出，将所述加法器(202)的另一个输入连接至所述第一频移机构(106)的输出，并且其中，将所述第二频移机构(222)的输入连接至所述加法器(202)的所述输出。
[0006] 根据本发明的数字滤波器(104)，其中，所述信号处理器(110)还包括被配置为使所述经滤波的信号(130)的滤波频谱偏移所述第二频率距离(DF)的第三频移机构(322)，将所述第二频移机构(222)的输入连接至所述第一频移机构(106)的输出，将所述第三频移机构的输入连接至所述滤波器(108)的输出，并且将所述第二频移机构(222)的输出连接至所述加法器(202)的输入，将所述第三频移机构(322)的输出连接至所述加法器(202)的另一输入。
[0007] 根据本发明的数字滤波器(104)，还包括：位于所述第一频移机构(106)和所述信号处理器(100)之间的延迟元件(208)，将所述延迟元件(208)配置为去调节所述频移信号，以补偿所述滤波器(108)内的延迟。
[0008] 根据本发明的数字滤波器(104)，还包括：位于所述第一频移机构(106)和所述滤波器(108)之间的
抽取器(310)；以及位于所述滤波器(108)和所述信号处理器(110)之间的
插补器(312)。
[0009] 根据本发明的数字滤波器(104)，还包括：第四频移机构(304)，其被配置为使所述输入频谱偏移第三频率距离(F2)，以获得第二频移信号(306)；第二滤波器(362)，其具有预定第二转移函数，以获得具有第二滤波频谱的第二滤波信号，所述第二滤波器(362)的输入连接至所述第四频移机构(304)的输出；第五频移机构(366)，其被配置为使所述第二滤波频谱偏移第三频率距离，其中，将所述第五频移机构(366)的输出连接至所述加法器(202)的另一输入。
[0010] 根据本发明的数字滤波器(104)，其中所述信号处理器(110)还包括：用于任意偏移频率(Foffset)的输入(134)，所述偏移频率(Foffset)表示所述第一频率距离(F1)和所述第二频率距离(DF)之间的差。
[0011] 根据本发明的数字滤波器(104)，其中，将所述抽取器(310)和所述插补器(312)一起实现到一个信号处理机构(600)内，所述信号处理机构(600)包括第二数字滤波器(630)、两个输入(602，604)和两个输出(606，608)，其中，采用所述两个输入(602，604)之一和所述两个输出(606，608)之一作为抽取器功能的输入(602)和输出(606)，采用另一个输入和另一个输出作为插补器功能的输入(604)和输出(608)。
[0012] 根据本发明的数字滤波器(104)，其中，所述信号处理机构(600)还包括至少一个在所述抽取器功能和所述插补器功能之间变化的
开关(626，638)。
[0013] 根据本发明的数字滤波器(104)，其中，所述第二数字滤波器(630)是半带滤波器。
[0014] 参考
附图和下述说明，本发明的进一步的细节将变得显而易见。
附图说明
[0016] 图1b示出了用于对输入信号滤波的方法的实施例。
[0017] 图1c示出了用于对输入信号滤波的方法的另一实施例。
[0018] 图1d示出了用于对输入信号滤波的方法的另一实施例。
[0019] 图2示出了数字滤波器的另一实施例。
[0020] 图3示出了数字滤波器的另一实施例。
[0021] 图4示出了根据
现有技术的带有半带数字数字滤波器的抽取器。
[0022] 图5示出了采用根据现有技术的数字半带滤波器的插补器。
[0023] 图6示出了包括插补器和抽取器功能的信号处理机制的实施例。
具体实施方式
[0024] 在下文中，将说明本发明的实施例。需要指出的重要的一点是，可以通过任何方式结合所有的下述实施例，即，不存在所描述的某些实施例不能与其他实施例相结合的限制。
[0025] 在图1a中，将输入信号100耦合到数字滤波器104的输入102内。所述数字滤波器包括第一频移机构106、滤波器108和信号处理器110。第一频移机构106使输入信号100的输入频谱偏移第一频率差F1，可以将所述第一频率差F1耦合到所述第一频移机构
106的第二输入120内。所述第一频移机构106生成具有偏移频谱的频移信号122，所述偏移频谱相对于输入频谱偏移了第一频率差F1。将所述频移信号122通过第一信号路径124耦合至信号处理器110的输入，通过第二信号路径126耦合至滤波器108。滤波器108用于对频移信号122滤波。在应当将输入信号100的某些部分陷波或滤除的应用当中，将滤波器108构建为
低通滤波器，并且第一频移机构106移动输入信号100的输入频谱，从而使应当被滤波器108滤出的
频率范围大致处于零附近。
[0026] 例如，在滤波器108之后的第二信号路径126上，仅存在不应从输入信号100中滤出的输入信号100的部分。将第一信号路径124和第二信号路径126连接至信号处理器110的输入，所述信号处理器110至少包括一个第二频移机构222和加法器202，其中，将所述加法器202配置为使出现在所述加法器202的输入处的信号相加，将所述至少一个其他频移机构222配置为使出现在所述的至少一个其他频移机构222的输入处的频谱偏移第二频率距离DF，所述第二频率距离DF独立于所述第一频率距离F1。
[0027] 在本
说明书中，还可以采用加法器利用负输入减去信号。从加法器的正输入上的信号实际减去负输入上的信号。
[0028] 为了实现这一独立性，信号处理器110包括用于
频率偏移Foffset的另一输入134，所述频率偏移Foffset表示所述第一频率差F1和所述第二频率差DF之间的差值。
[0029] 在所述信号处理器110的输出136处，生成输出信号140，该信号是第一路径124上的偏移信号122与第二路径126上的经滤波的信号130的结合，所述输出信号具有相对于频移信号122的频谱发生了偏移的输出频谱。
[0030] 在图1b中示出了用于对输入信号滤波的方法的实施例。
[0031] 在第一步骤S100中，使输入信号的输入频谱偏移第一频率距离F1，以获得频移信号。例如，使输入频谱相对更易于实现对输入信号的滤波和进一步处理的较低频率范围发生偏移。
[0032] 在第二步骤S102中，(例如)通过数字滤波器对偏移信号滤波。所获得的经滤波的信号可以是预计以后从偏移信号中减去的信号。还可以将所获得的经滤波的信号用于其他处理步骤中对所述经滤波的信号的单独解调。
[0033] 在第三步骤S104中，使所述经滤波的信号和所述频移信号相加，并使输出频谱偏移独立于所述第一频率距离的第二频率距离。由此可以使输出频谱处于与输入频谱不同的另一频率范围内。
[0034] 在图1c中通过展示作为输入信号100的模拟电视信号的频率图示出了用于对输入信号滤波的方法的另一实施例。模拟电视信号100包括受到视频载波172的残留边带调制的
视频信号170和受到声音载波176的残留边带调制的
声音信号174。
[0035] 在步骤S110中，使输入信号100的输入频谱朝向较低频率范围移动频率距离F1，在这一实施例中，频率距离F1对应于声音载波176的频率，从而使声音信号174的中心处于频率0附近。
[0036] 在另一步骤S112中，利用中心处于频率0附近的转移(transfer)函数对声音信号174滤波。具有这样的转移函数的低通数字滤波器易于实现，并且此后获得了经滤波的信号130。
[0037] 通过在另一步骤S114中从频移信号122减去经滤波的信号130，例如，通过在加法器202的负输入上输入经滤波的信号130，在加法器202的正输入上输入平移信号获得了仅包括由其初始
位置偏移了所述第一频率距离F1的视频信号170的中间信号160。
[0038] 在另一步骤S116中，使所述视频信号相对于所述中间信号160偏移第二频率距离DF，所述第二频率距离DF独立于所述第一频率距离F1。因而现在能够使所述视频信号170的中心处于频率0附近，以供进一步处理。
[0039] 在图1d中，示出了用于对输入信号100滤波的方法的另一实施例。步骤S110和S112与图1c中相同，因而在图1d中不再示出，图1d从滤波步骤之后的结果开始。在另一步骤S118中，使所述频移信号和所述经滤波的信号偏移第二频率距离DF，此后，在步骤S120中，将频移信号加到反的经滤波和偏移的信号上，从而获得了输出信号140不带有声音信号174的输出信号140，所述输出信号140的中心处于频率0附近。
[0040] 因此，可以利用第一频率距离F1和第二频率距离DF的独立性实现(例如)使输出信号140的中心处于与输入信号100不同的另一中心频率处。例如，可以在借助滤波器108陷波(notch)声音信号174，利用其设置模拟电视信号的中心。
[0041] 在图2所示的另一实施例中，将信号处理器110的加法器202通过其输出连接至第一路径124和第二路径126。将经滤波的信号130输入到加法器202的带有负号的输入204内，而第一路径124则连接至带有正号的输入206。在第一路径124中，提供了用于补偿由滤波器108导致的延迟的延迟元件208。在加法器的输出210处输出具有由输入信号
100减去经滤波的信号130的频谱的信号220。将加法器202的输出210连接至第二频移机构222的输入，第二频移机构222使信号220的频谱偏移独立于第一频率差F1的第二频率差DF。这一目的是通过在所述第二频移机构222的第二输入226上施加偏移频率224实现的，所述偏移频率是由第二加法器230的输出228获得的，第二加法器230的输入具有频率偏移量Foffset和反的第一频率差F1。
[0042] 根据另一实施例，第二路径还包括抽取器和插补器，因而可以以较低的抽样速率和更少的计算工作量实现滤波器108。
[0043] 在另一实施例中，提供用于将其他频率范围从输入信号100滤除的另一路径。
[0044] 图3中示出了这样一个实施例。将输入信号100耦合到输入102内，并将其连接至第一频移机构106的输入103。还将输入102连接至额外的频移机构304的输入302。在第一频移机构106中使输入信号100的频谱偏移输入到第一频移机构106的第二输入105中的第一预定频率差F1。
[0045] 将频移信号130经由延迟元件208耦合到通往第二频移机构222的第一输入240的第一路径124内。还将频移信号126输入到第二路径126上的抽取器310内。将抽取器310的输出连接至滤波器108的输入，滤波器108的输出连接至插补器312的输入。
[0046] 采用抽取器310和插补器312降低频移信号122的抽样速率，从而减少滤波器108内的计算工作。
[0047] 将经滤波的信号130输入到第三频移机构322的第一输入320内。通过连接至第一频移机构222的第二输入242和第三频移机构322的第二输入324的第二加法器的输出确定第二频移机构222和第三频移机构322的频移。
[0048] 将第二加法器230的输入231、232连接至频率偏移量Foffset的输入134，以及输入第一频率差F1的输入120。
[0049] 将第二频移机构222的输出244连接至加法器202的第一输入206。将第三频移机构322的输出326连接至带有负号的加法器202的第二输入204。
[0050] 就这一实施例而言，在信号处理器110的输出136处也具有输出信号140，在所述输出处，经滤波的信号130被从输入信号100中滤出，并且输入信号100的频谱被任意偏移了偏移频率Foffset。
[0051] 在图3所示的实施例中，还可能陷波滤除大约以输入到第三输入340内的第三频率F2为中心的另一频率范围。因而，将第三频率F2输入到第四频移机构304的第二输入342内，并且将其输入到第三加法器352的第一输入350。
[0052] 在第四频移机构304内，使输入信号100的频谱偏移第三预定频率距离F2，并将其输入到第二抽取器360内，之后使其受到第二滤波器362的滤波和第二插补器364的内插，进而将输出连接至第五频移机构366。
[0053] 还将偏移频率Foffset连接至第三加法器352的第二输入370。第三加法器352的输出372与第五频移机构366的第二输入相连接。在这一第五频移机构366中，使通过第二滤波器362的第二滤波信号367偏移第四频率差，其结果为偏移频率Foffset和第三预定频率差F2的和。
[0054] 在第五频移机构366的输出375处，获得了作为结果的频移滤波信号376，并将其输入到带有负号的加法器202的第三输入377内。在输出136处，获得了从输入信号100滤除了两个信号的信号，输出频谱相对于输入信号100的输入频谱受到了任意偏移。
[0055] 在另一实施例中，提供了一种数字滤波器，其中，将抽取器310、360和插补器312、364一起实现到信号处理机构内，所述信号处理机构包括第二数字滤波器以及两个输入和输出，其中，采用所述两个输入之一和两个输出之一作为所述信号处理机构的抽取器功能的输入和输出，采用另一个输入和另一个输出作为所述信号处理机构的插补器功能的输入和输出。就这一实施例而言，仅采用一个数字滤波器实现在所述数字滤波器的滤波器之前和之后使用的抽取器和插补器功能。
[0056] 在图4中，示出了基于诸如半带FIR滤波器的半带数字滤波器401的现有技术抽取器400。将处于抽取器400的输入404处的信号402输入到第一路径406上的数字滤波器401内，并且输入到第二路径410上的延迟元件408内。数字滤波器401的输出受到第一上抽样单元412的上抽样(upsample)，延迟单元408的输出受到第二上抽样原件414的上抽样。之后，通过在第一路径406和第二路径410之间切换的开关416将第一路径406和第二路径410结合，从而在输出418处获得抽取信号。
[0057] 在图5中示出了插补器500，其通过诸如半带FIR滤波器的半带滤波器501实现。将输入到输入504内的输入信号502划分到第一路径506和第二路径508内。通过第一下抽样单元510对第一路径506上的信号下抽样(downsample)，并将其输入到通过半带滤波器实现的数字滤波器501内。通过第二下抽样单元512对第二路径508上的信号下抽样，并将其输入到延迟单元514内。将数字滤波器501和延迟单元514的输出分别输入到加法器520的输入516和518内。在加法器520的输出处得到了插补信号524。
[0058] 在图6中，示出了使抽取器功能和插补器功能相结合的信号处理机构600。所述信号处理机构600包括第一输入602、第二输入604、第一输出606和第二输出608。将第一输入602连接至第一路径610和第二路径620。
[0059] 将第一路径610上的信号输入到第三下抽样单元612内，第三下抽样单元612包括连接至延迟单元614的输入的输出。将延迟单元614的输出连接至加法器616的输入。将加法器616的输出连接至第一输出606。第一路径610对应于图5所示的插补器的第一路径506。将第二路径620上的信号连接至第二下抽样单元622。将第二下抽样单元622的输出连接至第一上抽样单元624。将上抽样单元624经由第一开关626连接至第二数字滤波器630。
[0060] 将数字滤波器630的输出经由第三下抽样单元632连接至加法器616的第二输入，经由第四下抽样单元634、第二上抽样单元和第二开关638连接至第二输出608。
[0061] 将第二输入604连接至第三上抽样单元640的输入。将所述上抽样单元640的输出连接至第一开关626。还将所述第二输入604连接至延迟单元650的输入，将延迟单元650的输出连接至第四上抽样单元652，将第四上抽样单元652的输出连接至第二开关638。
[0062] 就这一结构600而言，只有一个起着抽取器功能和插补器功能的作用的数字滤波器630。通过第一开关626和第二开关638的适当切换以及对第一上抽样624、第三下抽样单元632和第四上抽样单元640的适当调整，可以采用第二数字滤波器630内的是第二下抽样单元622之后的时钟速率的四倍的时钟速率实现所述信号处理机构600内的抽取器和插补器功能。
[0063] 与通过单个滤波器实现对
实部和
虚部的串行多路复用类似，可以通过相同的单滤波器实现，例如，第二数字滤波器630发送有待抽取的信号和有待插补的信号。因而，可以采用可能只具有单个乘法器的单滤波器630实现一个抽取器和一个插补器。
[0064] 如果诸如半带FIR滤波器的数字滤波器630内的串行多路复用具有四个分量(实/抽取器、虚/抽取器、实/插补器、虚/插补器)，那么滤波器延迟元件(未示出)可以存储四个抽样。用于滤波器延迟原件和用于第二数字滤波器630的时钟可以是信号处理机构600的抽样速率的四倍。通过这种方式实现了资源共享。
[0065] 可以通过应用CORDIC
算法实现所述频移机构。
[0066] 在附图中示出了因数为2的抽取和插补。但是，如果所要抑制的信号具有更窄的带宽，那么可以选择大于2的插补和抽取因数，例如4或8。可以通过级联几个抽取器/插补器实现这些更高的因数。
[0067] 可以通过增加更多的滤波器路径抑制更多的频谱区，延迟元件未必加倍。
