[发明专利]具有舍位偏差补偿的数字定标电路

说明书

本发明涉及数字信号处理系统中，对量化和舍位/舍入误差的结果予以补偿的电路。

这里将就视频信号处理系统中的循环滤波器来对本发明进行说明。但应当理解，本发明并不是仅仅限于这一应用。

在视频系统中，循环滤波器可用于衰减视频信号频带内的噪声。帧与帧之间，信号是高度相关的。因此，若将连续帧的视频信号相加，相关视频信号将做线性相加，但伴随信号的随机噪声却不然。相加的信号通常被归一化在所希望的幅度范围内，经此处理，平均信号的信噪比得到提高。

典型的视频循环滤波器，包括一个延迟器件，该延迟器件在再循环环路中与用于将一部分延迟信号和一部分输入信号组合的电路相耦合。该组合信号加到延迟器件后，将被延迟一段必需的时间，其长度足以保证每一组合视频信号样本的组成部分，均来自连续视频帧的对应象素。输入信号与延迟信号的小数部分，是分别用因数K与（1-K）对两信号进行定标而得到的。如果输入信号的幅值与来自延迟器件的平均信号幅值相等，则新的组合信号被归一化成等于输入信号。在数字处理系统中，归一化处理将使延迟器件对样本位数的要求降至最低。因此，若输入信号由8位样本组成，则在延迟器件中的样本大小可保持在例如9位或10位。为降低消费者应用的循环滤波器的制造成本，在设计中考虑上述因素是极为重要的。

用于例如电视接收机等的循环滤波器中的定标电路，必须结构简单，价格低廉，具有竞争性。位元移位器是最简单的定标电路中的一种，因而用于数字电视接收机是较理想的。这种位元移位器，或称桶形移位器，将样本的位元向右移至较低的有效位位置实现除法运算，和向左移至较高的有效位位置来实现乘法运算。除法模式适用于用小于1的因数来进行定标。在除法模式中，在样本位元右移后，通过去掉若干最低有效位对移位了的样本舍位，去掉的位数等于样本位元被移过的有效位位置的数目。未做舍入处理，或舍入处理不当的舍位，都会使被处理信号产生严重异常现象。请参阅B.Gold与C.M.Rader所著的，McGraw    Hill    1969年出版的《信号的数字处理》（Digitol    processing    of    Signal）一书，98-131页。在视频信号处理系统中，循环滤波器的舍位/舍入效应，表现为“地玻璃”（Ground    Glass）效应。这是由于加到循环滤波器的样本没有足够高的分辨率，无法使滤波器收敛于适当的值的结果。

表1列出了通过位移与舍位处理进行的定标。

表1

二进制    十进制等    右移3个    二进制    十进制    希望十进制

输入值    效值    位元位置    舍位后值    等效值    等效值

111.000    7    000.111    000    0    1

110.000    6    000.110    000    0    1

101.000    5    000.101    000    0    1

100.000    4    000.100    000    0    0

011.000    3    000.011    000    0    0

010.000    2    000.010    000    0    0

001.000    1    000.001    000    0    0

000.000    0    000.000    000    0    0

为便于说明，这里使用的输入信号是三位二进制数。表1中表明“二进制输入值”的左边第一列给出了所有可能的三位二进制输入值，标明“十进制等效值”的第二列给出了这些数的十进制等效值。为了指明位元位置的有效位数，三位的输入值写成带小数点及三位零尾数的形式。第三列标出“右移3个位元位置”，给出了第一列中的数值右移三个有效位位置后的相应的二进制值，即第一列数被8除的结果。典型的定标电路将舍位或舍弃尾部位元，由此得到的二进制值在标为“二进制舍位后值”的一列中给出，其右边标为“十进制等效值”的一列中给出了它们的相应的十进制等效值。可以看出，所有经过右移和舍位处理的数值都是十进制零。最右边一列标为“希望十进制等效值”，给出了如果舍位值经过适当舍入处理后所产生的数值。这一列中的数值是按下面规则确定的，如果舍弃的位元值大于或等于被舍位值的最低有效位的1/2，则被舍掉位的值的最低有效位加1。