[发明专利]在CSD滤波器中处理信号的方法及适用于该方法的电路

说明书

本发明涉及在采用CSD(Canonic Signed Digit，规范的带符号数字)码的滤波器中处理信号的方法及适用于该方法的电路，更具体说，涉及在CSD滤波器中处理信号的方法及适用于该方法的电路，所述方法能改进滤波器的性能，并通过增加换算因子(scaling factors)的分辨率能适应许多种类型的滤波器。

数字滤波器是用于处理数字信号的最重要和最常用的部件。数字滤波器包括延迟器，乘法器和加法器。数字滤波器的最简单形式是没有延迟的乘法器。这类滤波器主要用来处理信号，例如用来控制增益。

数字滤波器的复杂性主要取决于它的长度，而后是由输入信号的位数、乘法器的系数即滤波器系数及加法器的位数所决定的位分辨率。

数字滤波器通常包含多个乘法器。这些乘法器占据很大区域且消耗很多功率。当电路被集成时，它们限制了放在一个芯片上的解决办法。事实上，在数字信号处理的应用中，当用滤波器实现多种功能时，由于采用放在一个芯片上的方案，近来已使用短于所需长度的数字滤波器。依靠固定系数双线性特性的内插滤波器就是一个例子。

在这方面，功夫花在通过简化数字滤波器的乘法器来减小硬件复杂性。下功夫的一个例子是研究使用CSD码乘法器的数字滤波器。

为了得到使用CSD码的滤波器，所设计滤波器的所有实系数都必须变换成CSD系数。然而，当简单地用量化实现变换时，滤波器性能在很大程度上变差。因此，在下面文章中提出了许多优化技术：(1)“FIR filter design overa discrete powers-of-two coeffcients space(在2的乘方离散空间上有限冲激响应滤波器的设计)”作者Y.C.Lim和B.R.Parker，IEEE Trans.on Acoust.，SPeech and Signal Processing，Vol.ASSP-31，pp.583-591，June 1983；(2)“A semple design of FIR filters with Powers-of-two coefficients(具有2的乘方系数的有限冲激响应滤波器的简易设计)”作者Q.Zhao和Y.Tadokoro，IEEE Trans.on Circuit arnd System，Vol.35，no.5，pp.566-570，May 1988；及(3)“An improved search algorithm for the design of multiplierless FIR filterswith powers-of-two coeffcients(用于具有2的乘方系数的无乘法器有限冲激响应滤波器设计的改进搜索算法)”作者Henry Samueli，IEEE Trans.，onCircut and System，Vol.36，no.7，pp.1044-1047，July 1989。

在参考文献(1)中，最佳变换的实现是通过优化实系数，对其量化及用“混合整型线性编程算法(a mixek integer Linear Programming algorithm)”而得到的。

在参考文献(2)中，为了克服包含在参考文献(1)的优化技术中计算时间太长的问题及可转换滤波器长度限制在大约40个抽头的问题，提出了一种准最优算法，以同时利用时间域和频率域，从而实现最优变换。

在参考文献(3)中，通过使用最优换算因子和局部双变量搜索算法，使参考文献(2)的算法得以改进，并且，增加了非零数字位的数目L以补偿在实系数变换成初始CSD系数期间产生的量化误差。参考文献(3)所提出的当滤波系数是0.5或大于0.5时，增加非零数字位的配置虽然可以用于固定类型的滤波器，但是它实质上增加了位数，使在自适应滤波器或多相滤波器中硬件如此复杂，以致这种硬件不能采用。

上述参考文献所述的最优算法需要大量计算，并且不能用于自适应滤波器和多相滤波器中，因为变换是基于频率域中通带和阻带的波动。

而且，这些算法难以用到不能从频率域的波动获得系数变换的滤波器中。例如，这些算法不能用于去除码间串扰(ghost)的均衡滤波器或去码间串扰滤波器中。因此，对这些滤波器，利用剩余码间串扰的量来把实系数变换成CSD系数。

此外，根据上述参考文献提出的优化技术，不能克服具有不均匀特性的CSD码的局限性，因为对所有滤波器系数赋予单一变换因子效果差且降低了滤波器的性能。