[发明专利]一种可配置系数的数字滤波器和实现方法

权利要求书

1.一种可配置系数的数字滤波器，其特征在于，包括拟合因子存储器、系数计算模块和数字滤波器，所述数字滤波器通过所述系数计算模块连接所述拟合因子存储器；所述拟合因子存储器用于存储通过拟合算法将滤波器系数进行拟合后的拟合因子；所述系数计算模块用于根据输入的控制信息读取拟合因子存储器中相应的拟合因子计算得出所需的滤波器系数；所述数字滤波器使用系数计算模块计算出的滤波器系数对输入的数字信号进行滤波。

2.根据权利要求1所述的一种可配置系数的数字滤波器，其特征在于，所述拟合因子存储器中存储的拟合因子是采用分段的一元线性回归拟合算法拟合后的所有Num个滤波器系数在每一拟合段变化范围内的拟合斜率和拟合截距

3.根据权利要求2所述的一种可配置系数的数字滤波器，其特征在于，所述系数计算模块包括Num个乘法器和Num个加法器，所述拟合因子存储器分别连接每个乘法器的拟合斜率数据输入端和每个加法器的拟合截距数据输入端，每个乘法器的输出端连接一个加法器的另一输入端，每个加法器的输出端均连接数字滤波器；所述控制信息输入至每个乘法器的另一输入端，控制信息分别与输入给每个乘法器的相应的拟合斜率相乘后再通过与之连接的加法器与对应的拟合截距相加，所得结果分别输出给数字滤波器。

4.一种可配置系数的数字滤波器的实现方法，其特征在于，在拟合因子存储器中存储通过拟合算法将滤波器系数进行拟合后的拟合因子；通过系数计算模块根据输入的控制信息读取拟合因子存储器中的拟合因子计算出所需的滤波器系数；经系数计算模块计算出的滤波器系数直接作用于数字滤波器，对输入的数字信号进行滤波。

5.根据权利要求4所述的可配置系数的数字滤波器的实现方法，其特征在于，所述对滤波器系数进行拟合的方法包括对滤波器系数进行分段拟合，所述分段拟合的步骤包括：1)将滤波器参数变化的范围分为M段，其中，M为自然数；2)对每段范围内的每一个滤波器系数进行拟合，并对拟合结果进行修正，得出每个滤波器系数在拟合的每一段对应的一组拟合因子；3)在拟合因子存储器中存储对应于M个拟合分段的M组拟合因子，通过每组拟合因子能计算出每一段范围内的所有滤波器系数。

6.根据权利要求5所述的可配置系数的数字滤波器的实现方法，其特征在于，所述分段拟合得出的拟合因子是当只有一个滤波器参数变化时采用以该参数为自变量的一元线性回归拟合算法拟合出的拟合斜率和拟合截距,根据拟合后得出的拟合斜率和拟合截距，所述可配置滤波器实现的步骤包括：

1）控制信息生成：①将滤波器参数变化的范围分为M段，判断出该参数f处于哪一段范围内，若参数f在所有分段中的第m段，得出第m段所对应的拟合因子存储器的读地址；

②计算出该参数f超出第m段起始点多少个step（取整），记为t(f)：

t(f)=(f-fmini)/step,1≤m≤M---(1)]]>

2）将第m段所对应的拟合因子存储器的读地址输入至拟合因子存储器，得到相应地址的存储数据，该地址的存储数据中包含了滤波器所有Num个系数在该段变化范围内拟合的斜率和拟合的截距

3）将控制信息t(f)以及拟合因子存储器中存储的Num个拟合斜率和拟合截距输入至系数计算模块，其中拟合斜率分别与t(f)相乘，并与对应的拟合截距相加即得到参数为f时所有Num个滤波器系数[coef¹(f),coef²(f),…coef^Num(f)]的估计：

coefnum(f)=ssmnum×t(f)+bbmnum,num=1,2,···Num---(2)]]>

4）将得到的所有Num个滤波器系数作为滤波器的参数对输入信号进行滤波，即可得到滤波后的信号。

7.根据权利要求5所述的可配置系数的数字滤波器的实现方法，其特征在于，所述采用分段的一元线性回归拟合算法得到拟合斜率和拟合截距的方法，包括以下步骤：

1）在滤波器参数变化范围内，将参数变化以步长p增加，采集滤波器系数拟合样本；

2）将采集到的滤波器系数的样本空间均匀分为M段；

3）计算各段样本空间中的任一元素相对于该段起始元素的斜率，所述斜率是指参数变化每改变一单位p时，所述滤波器系数数值变化的多少；并以各段起始元素为截距，对各段进行第一次拟合；

4)）计算各段第一次拟合的拟合误差以及各段第一次拟合误差的平均斜率；

5）修正拟合斜率，进行第二次拟合；

6）计算各段第二次拟合的误差以及各段第二次拟合误差的均值；

7）修正拟合截距，进行第三次拟合；

8）计算各段第三次拟合误差，并判断误差范围能否满足拟合精度要求，若误差范围不能满足拟合精度要求，则增加分段数，减小每段参数变化所跨越的范围，重复步骤2）至7），直至拟合精度达到精度要求；如果误差范围满足拟合精度要求，将以p为变化单位的拟合变为以期望单位step为变化单位的拟合，输出变化后拟合斜率和拟合截距。