[发明专利]异步采样率转换器中抽取率的自适应控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于音频应用的异步采样率转换器。本发明进一步涉及具有可变采样率的异步采样率转换器中的自适应抽取滤波器(adaptive decimative filter)。本发明进一步涉及一种用于自适应控制异步采样率转换器中抽取滤波器的下采样率的方法。

背景技术

便携式音频市场的扩张造成了这些便携式音频设备复杂性的增加。在为用户提供新功能的注入方面，这些便携式设备除了简单地允许用户在移动时收听记录的音频以外还能够提供更多的好处。由于大多数音频源是以明显不同的采样率工作，因此便携式音频设备和各种部件之间的兼容性可能经常都难以满足。

数字异步采样率转换器(“ASRC”)被制造用于调整音频设备的不同采样率之间的差异。图1示出了数字ASRC的标准设计方案。在工作期间，ASRC 10以初始采样率Fs_in接收输入信号D_in。ASRC10用内插器20以内插率U来内插D_in，得到高采样率U＊Fs_in的输入信号。内插器20将内插信号输出至低通滤波器30。低通滤波器30被用于去除通过内插输入信号生成的任何现有图象。低通滤波器30将滤波信号输出至抽取滤波器40。抽取滤波器主要被用于降低指定输入的采样率，并且抽取滤波器40能够以确定的下采样率D来下采样滤波信号，根据公式(i)得到输入信号的采样率为Fs_out的输出：

Fs_out＝(U/D)＊Fs_in    (i)

对于现有的数字ASRC来说可能出现的问题之一是输出采样率可能会小于输入采样率，也就是Fs_out＜Fs_in。出现该问题可能有多种原因，包括如果下采样率大于内插率，那么由公式(i)可知就会出现该问题。在可能会出现该问题的情况下，Fs_in的通频带内的某些信号会折返成为进入Fs_out的通频带内的噪声。先前的ASRC系统曾经尝试通过增加低通滤波器的阶数来纠正该问题。使用该技术的系统增加低通滤波器的阶数以为Fs_in通频带内否则就将折返成为噪声的信号提供足量的衰减。这些系统的实现需要大面积区域，需要增加用于较大低通滤波器的芯片尺寸，并且需要实现该系统所需的附加逻辑电路，这是没有成本效益的。

另一些先前设计的ARSC使用其他的技术来避免Fs_in通频带内的信号折返成为进入Fs_out通频带内的噪声。美国专利US6834292(“′292专利”)介绍了一种系统，其中输入采样率没有被直接转换为输出采样率。图2示出了与′292专利中使用的系统相类似的ARSC。在图2中，ASRC 10并不输出Fs_out，而是输出临时采样率。该临时采样率由S＊Fs_out表示，其中S是固定常数。临时采样率从ASRC 10输出至外部抽取滤波器50。抽取滤波器50将临时采样数据S＊Fs_out除以固定常数S。这就相应地输出真实的输出采样率Fs_out。通过利用临时采样率输出，例如在Fs_in＞Fs_out时，抽取滤波器50即可为Fs_out的通频带提供足够的衰减。图2中实现的系统不必增加低通滤波器的阶数或存储大量的输入数据。但是，该系统也具有很多明显的使其不合需要的缺点。

问题之一是图2和′292专利中实现的系统具有不再生成输出采样率(Fs_out)作为其输出而是改为输出S＊Fs_out的ASRC。S＊Fs_out要远远大于Fs_out的最大可允许输出采样率。由于内插率的确定是以最大可允许输出采样率和期望位精度为基础，因此生成S＊Fs_out作为输出的ASRC就需要增加内插率以保持期望的位精度。增加内插率就必须要增大芯片面积并且导致系统功耗的增加。

因此，在本领域中对于可避免Fs_in通频带内的信号折返成为进入Fs_out通频带内的噪声而无需增加低通滤波器的阶数或内插率的高效和有成本效益的异步采样率转换器存在需求。而且在本领域中对于可减小面积并降低工作期间功耗的设计系统也存在需求。

附图说明

图1是标准数字异步采样率转换器的示意图。