[发明专利]用于在数字域处理数字输入信号的方法及用于处理数字输入信号的数字滤波器电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理数字输入信号的方法，例如用于在数字扬声 器系统中的应用。进一步地，本发明涉及数字滤波器电路，特别是用 在数字扬声器系统中的数字滤波器电路。

背景技术

在很多应用中，数字滤波器已代替传统的模拟滤波器。特别地， 高频数字滤波器在无线网络设备和其他射频应用(如有源扬声器系统) 中的使用日益广泛。

有源扬声器系统的数字声音质量由交叉网络(crossover network) 和功率放大器提供，并由于受到高级的MOSFET工艺和集成电路设计 技术的驱使，在近些年得到充分提高。有源扬声器(如多路扬声器系 统)，包括从特定生产商可知的交叉网络(如T+A)。有源交叉网络 需要大容量的电感和电容。在通常的交叉网络中，不论是有源的还是 无源的，对应每一个交叉中的一个通带，总会在整体响应中引入群时 延失真。特别地，数字交叉网络使用大量的处理时间用于数字滤波。 进一步地，已知的支持直接使用有限脉冲响应(finite-impulse response， FIR)的数字滤波器(用于低频的高Q成形滤波)呈现出非常长的脉冲 响应，并因此通常呈现出非常高的实现复杂度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种改进的方法，用于处理数字输 入信号，该方法具有改进的抑制特性而没有很大地增加滤波器特性的 复杂度。进一步地，本发明的目的在于提供具有低复杂度解决方案的 数字滤波器电路。

通过在数字域用于处理数字输入信号x(i)的方法，可以实现以 上提到的目的，该方法包括：

使用采样频率fs采样所述数字输入信号x(i)的宽带输入频率， 使用抽取因子D进行抽取。

通过可配置的延迟，线性成形采样得到的输入频率，

产生输出信号y(i)，其包含线性成形的输入频率，其中输出信 号y(i)具有与所述输入信号x(i)相同的采样频率。

本发明的关键在于数字输入信号x(i)的线性成形。本发明提供用 于数字滤波器结构的新颖技术，其使得可以实现根据所需幅度和相位 响应的成形滤波器。在这种方法中，与采样频率fs相比，甚至对于非 常低频率的高Q成形滤波函数，也能获得较低的实现复杂度。

在本发明的优选实施例中，在每一级N，采样频率fs被预先设定 的抽取因子D抽取成抽取器输出信号，抽取输出信号具有频率fs/Dⁿ， 其中n等于0到N。较佳地，抽取因子D是2。当预先设定的抽取因 子D是2时，输入频率的一半带宽被用于线性成形。换句话说：所提 议的结构包括连续线性相位半频带抽取滤波器(特别是FIR滤波器) 链，以将输入信号x(i)分割成倍频间隔的频带(简称为“分析链”)， 其中从一级N到下一级N+1，采样频率fs被除以2。

在本发明进一步的实施例中，所述抽取器输出信号通过数字成形 滤波器组(digital shaping filter bank)(具有不同的通带以及可配置的 延迟)线性成形为成形滤波器输出信号。针对抽取器输出信号的线性 成形滤波，多个单个FIR滤波器被通过这样一种方式进行特别设计， 即整体结构接近所需的整体目标响应。

然后，所述成形滤波器输出信号被同一个预先设定的抽取因子D (如D＝2)上采样和插值成所述输出信号y(i)。换句话说：使用连 续的半频带插值器(如FIR插值器)链，成形滤波器组的成形滤波器 输出信号被2上采样(upsample)。在这种方式中，相同采样频率fs 的信号在下一次上采样之前被相加(简称为“合成链”)。

较佳的数字滤波器电路包括：

至少一个分析链，用于使用采样频率fs采样数字输入信号x(i) 的宽带输入频率，使用抽取因子D进行抽取，

至少一个数字成形滤波器组，连接到所述分析链的输出，用于利 用可配置延迟对采样得到的输入频率进行线性成形，

至少一个合成链，连接到所述数字成形滤波器组的输出，用于产 生包含所述线性成形输入频率的输出信号y(i)，其中输出信号y(i) 具有与输入信号x(i)相同的采样频率。