CN101072019A - 一种滤波器及其滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波器，其至少包括：一调度模块，用于配置滤波器的滤波参数组及滤波系数，并根据所述滤波器的所述滤波参数组调度数据；一缓存模块，用于根据所述调度模块的调度，接收输入的数据或输出数据；一资源池，用于对所述缓存模块输出的数据，及所述调度模块配置的滤波系数进行乘积累加运算；一结果输出模块，用于将所述资源池的运算结果输出。相应地，本发明还公开了一种滤波方法。根据本发明公开的滤波器及其滤波方法可支持多通道和多工作模式的变带宽滤波需求以满足不同协议要求滤波性能。

Description

一种滤波器及其滤波方法

技术领域

本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种滤波器及其滤波方法。

背景技术

滤波器是一种可以通过或阻止某种信号频率的电路或装置，在中频通道中滤波器的作用是将信号中无用带宽的信号滤除，保留所需带宽的信号，用于进一步信号处理。在各个无线通信协议中规定的码片速率各不相同，所以占用的有用信号带宽也各不相同。如在宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)中信道的码片速率为3.84Mbps，CDMA2000(Code DivisionMultiple Access，CDMA)中信道的码片速率为1.2288Mbps，而微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)协议本身就是要求支持不同带宽的。若想滤波器同时能达到支持这些协议所要求的变带宽滤波性能，就要求滤波器的工作模式、阶数、通道数及滤波系数等可配置以能够支持多种带宽、能够支持多种工作模式、能够支持多个数据通道数据并行传输。

而通常的滤波器一般分为抽取滤波器和插值滤波器。如图1所示，是现有抽取滤波器的结构原理图，根据该图一种抽取滤波器包括：移位寄存器、乘法器、加法器、抽取单元。其中，移位寄存器只能与一个数据通道连接，数据通道的输入数据送入移位存器中缓存，从移位寄存器输出每一位数据都与该数据相应的滤波系数输入乘法器里做乘法处理，所有乘法器处理后的结果输入到加法器里做加法处理，加法器处理后的结果输入到抽取单元处理，消除一些取样点以改变取样速率和奈奎斯特速率，然后将处理结果输出。如图2所示，是一种插值滤波器的结构原理图，其包括：移位寄存器、乘法器、加法器和插值单元。其中，移位寄存器只能和一个数据通道连接，在输入数据进入移位寄存器之前，先经过插值单元处理，在每个输入数据之间增加取样点，以改变取样速率和奈奎斯特速率。然后插值单元处理后结果输入到移位寄存器缓存，移位寄存器输出的每一位数据都和其相应的滤波系数送到乘法器做乘法处理，所有乘法器的处理结果输出到加法器做加法处理，并将加法处理结果输出。

然而现有滤波器只能实现一种阶数的滤波功能，即该滤波器只能支持一种信号带宽的滤波；该滤波器也只能固定为一种模式，确定为抽取滤波后就不能不抽取，确定为插值为2滤波就不能实现插值为4的滤波功能。

由此可见，现有滤波器存在不支持变带宽滤波的技术缺陷。

发明内容

本发明实施例提供一种滤波器及其滤波方法，可支持变带宽的滤波需求。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种滤波器，其包括：

一调度模块，用于配置滤波器的滤波参数组及滤波系数，并根据所述滤波器的所述滤波参数组调度数据；所述滤波参数组包括：工作模式、阶数、通道数。

一缓存模块，用于根据所述调度模块的调度，接收输入的数据或输出数据；

一资源池，用于对所述缓存模块输出的数据，及所述调度模块配置的滤波系数进行乘积累加运算；

一结果输出模块，用于将所述资源池的运算结果输出。

相应地，本发明实施例还提供了一种滤波方法，其包括：

根据配置的滤波器的滤波参数组调度数据，所述调度数据具体包括：将通道数据调入到缓存模块以及将缓存模块的数据调出到资源池；

对所述数据及配置的滤波系数进行乘积累加运算，并将运算结果输出。

本发明实施例提供的一种滤波器及其滤波方法通过滤波器的调度模块配置滤波参数组及滤波系数，实现不同带宽对滤波参数的需求，并且该调度模块根据不同的滤波参数组调入或调出数据以支持多种工作模式，达到变带宽滤波的需求。

附图说明

图1是现有的抽取滤波器的结构原理图；

图2是现有的插值滤波器的结构原理图；

图3是本发明实施例的一种滤波器的结构框图；

图4是本发明实施例的一种滤波器的详细结构框图；

图5是本发明实施例的一种滤波器中通道缓存单元的数据调出顺序示意图；

图6是本发明实施例的一种滤波器的资源池的结构框图；

图7是图4所示实施例的数据调出控制单元的结构框图；

图8是图6所示实施例中计算检测单元的结构框图；

图9是本发明实施例的一种滤波器中通道缓存单元的数据调出顺序示意图；

图10是本发明实施例的一种滤波器的资源池的结构框图；

图11是本发明实施例的一种滤波方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种滤波器及其滤波方法是通过配置滤波器工作模式阶数、通道数及滤波系数，根据配置的滤波器的工作模式调入并缓存数据，然后根据滤波器的阶数及通道数调出数据到资源池计算，以满足变带宽的滤波要求。

下面结合附图，具体阐述本发明实施例的技术方案。

参考图3，图示了本发明实施例的一种滤波器的结构框图；根据该图，一种滤波器包括：调度模块1、缓存模块2、资源池3和结果输出模块4。

其中，调度模块1用于配置滤波器的滤波参数组及滤波系数，其中，滤波参数组具体包括：工作模式、阶数、通道数(如图所示为N通道，配置通道数为N)等，并根据滤波器的所述滤波参数组调度数据，包括：

调度模块1根据配置的所述滤波器的工作模式调入数据到缓存模块2进行缓存处理，具体为：当滤波器的工作模式配置为抽取模式时，则调度模块1以抽取率为周期，周期性地将所述数据送入到缓存模块2中；或者当滤波器的工作模式配置为插值模式时，则调度模块1在相邻两个所述数据之间插入N个数，然后送入到缓存模块2中，其中，N＝插值率-1；或者当滤波器的工作模式配置为非插值模式和非抽取模式时，则调度模块1将每个数据都存入到缓存模块2中。

调度模块1根据配置的所述滤波器的阶数和通道数从缓存模块2中调出数据到资源池3中进行乘积累加运算，具体为：将缓存模块2中一个通道缓存单元的数据输出到资源池3中进行乘积累加运算；当该通道缓存单元的数据全部输出到资源池3中，并全部阶数的数据与调度模块1配置的滤波系数都乘积累加运算完毕后，继续调出下一个通道缓存单元的数据到所述资源池进行乘积累加运算，直到第N个通道缓存单元的数据都运算完毕。

缓存模块2，包括至少一个通道缓存单元(可以由移位寄存器实现)，用于根据调度模块1的调度，接收输入的数据或输出数据。

资源池3对调度模块1从缓存模块2中调出的一个通道的数据与该数据相应的滤波系数做乘积累加运算，运算完毕后将运算结果经由结果输出模块4输出，然后对下一通道的数据进行乘积累加运算，直到把N个通道的数据都处理完毕。

上面叙述了本发明实施例的一种滤波器的结构，下面以4通道、16阶对称系数滤波器为例，并结合图4、图5、图6、图7和图8来具体阐述本发明实施例的一种滤波器的技术方案。

如图4所示，本发明实施例的一种滤波器包括：调度模块1、缓存模块2及资源池3和结果输出模块4。

其中，调度模块1与4个通道(分别是第一通道、第二通道、第三通道和第四通道)连接，该调度模块至少包括：

配置单元11，用于配置所述滤波器的滤波参数组及滤波系数，即：用于配置所述滤波器的工作模式和阶数、通道数及滤波系数等，在本实施例中阶数是16、通道数是4，可以配置工作模式为抽取模式。

数据调入控制单元12，与配置单元11耦接，用于根据该配置单元11配置的所述滤波器的工作模式为抽取模式调入4个通道的数据到缓存模块2，具体以抽取率为周期，周期性地将所述数据送入到缓存模块2中，其中缓存模块2包括第一通道缓存单元、第二通道缓存单元、第三通道缓存单元和第四通道缓存单元；

数据调出控制单元13，与配置单元11耦接，用于根据配置单元11配置的当前滤波器的阶数16和通道数4，从缓存模块2中调出数据到资源池3做乘积累加运算。在具体实现时，如图7所示，数据调出控制单元13包括：控制单元131以及分别与其连接的第一阶数计数器132和第一通道计数器133。当配置单元11配置阶数16和通道数4时，控制单元131设置阶数计数器132的计数阈值为16，并设置通道计数器133的计数阈值为4。

如图5所示，第1时钟时刻调出4个数据C、A、B、D，同时每调出一个数据，第一阶数计数器132就计一次数，调出4个数据则计4次数。由于是对称系数即数据A和数据B的滤波系数是一致的、数据C和数据D的滤波系数是一致的，先将数据A和数据B进行加法处理得到第一调出数据，把数据C和数据D相加得到第二调出数据，并将第一调出数据、第二调出数据送入到资源池3中，将第一调出数据与其相应的滤波系数进行乘积累加运算，将第二调出数据与其相应的滤波系数进行乘积累加运算。与第1时钟时刻的处理相同，接着把第2时钟时刻的数据送入资源池3计算，直到第4时钟时刻的数据送入资源池计算时，第一阶数计数器132的计数值等于计数阈值16，则第一通道计数器133计一次数，表示第一通道缓存单元的16阶数据全部送入了资源池计算，在下一时钟时刻，即第5时钟时刻开始把第二通道缓存单元的数据送入资源池计算，同时第一阶数计数器132归零，并重新开始计数，如此类推，直到第一通道计数器133的计数值等于计数阈值4，即第16时钟时刻把第四通道缓存单元全部送入到资源池计算，这时4个通道的数据调出完毕。

在本实施例中，滤波器可以是16阶对称系数滤波器，资源池每个时钟乘法计算能力可以为2，如图6所示，资源池3包括：两个乘法器31(当计算能力为1，即1个时钟时刻只能计算一个数据时，此时资源池用一个乘法器即可实现乘法计算的功能)、加法器32、选择器33、累加器34以及计算检测单元35和清除信号产生单元36，其中，如图8所示，计算检测单元35至少包括：清除控制信号产生单元351、第二通道计数器352(其计数阈值与第一通道计数器的计数阈值相同)和第二阶数计数器353(其计数阈值与第一阶数计数器的计数阈值相同)。

结合图6和图8，资源池3在第1时钟时刻将第一调出数据与其相应滤波系数经过乘法器做乘法运算、第二调出数据与其相应滤波系数经过乘法器做乘法运算，并将两乘法器的输出结果送入加法器32中做加法运算，并将加法器32的输出结果经选择器33送入累加器34中做累加运算，同时计算检测单元35的第二阶数计数器353的计数值加4，直到第4时钟时刻把第一通道缓存单元的所有数据都乘积累加运算完毕，即第二阶数计数器353的计数值等于计数阈值16，将累加结果输出到结果输出模块4，同时，计算检测单元35的清除控制信号产生单元351向选择器33送入清除控制信号，选择器33选送清除信号产生单元36产生的清除信号(一般为0)到累加器34以清空累加器34，同时，第二通道计数器352的计数值加1，然后资源池3开始计算第二通道缓存单元调出的数据，直至第二通道计数器352的计数值达到计数阈值4，即4个通道缓存单元的数据都计算完毕。

结果输出模块4将资源池3输出的累加结果输送到相应的通道上，即第一通道缓存单元的计算结果输出到第一通道上、第二通道缓存单元的计算结果输出到第二通道上，其余通道缓存单元的计算结果的输出以此类推。

上面阐述了4通道、16阶对称系数的滤波器的技术方案，下面结合图4、图7、图8、图9和图10，阐述4通道、16阶非对称系数的滤波器的技术方案。

对于4通道、16阶非对称系数的滤波器，在结构组成上和图4所示滤波器是一致的，也包括调度模块1、缓存模块2、资源池3和结果输出模块4。只是从缓存模块2调出数据到资源池进行计算有所改变。如图9所示，调度模块1的数据调出控制单元13在第1时钟时刻调出4个数据A、B、C、D，同时使数据调出控制单元13的第一阶数计数器132的计数值加4，由于4个数据的系数为非对称结构，分别将4个数据送入资源池3中进行乘积累加运算，当数据调出控制单元13的第一阶数计数器152的计数值达到16时，即第一通道缓存单元16阶的数据都调出，则使该数据调出控制单元的第一通道计数器153的计数值加1，继续调出数据，直到其计数值达到计数阈值4，即4个通道缓存单元的数据都调出。

如图10所示，资源池3分别将第一调出数据(对应数据A)与其相应滤波系数经乘法器运算、第二调出数据(对应数据B)与其相应滤波系数经乘法器运算、第三调出数据(对应数据C)与其相应滤波系数经乘法器运算、第四调出数据(对应数据D)与其相应滤波系数经乘法器运算，然后将4个乘法器的运算结果输出到加法器处理，并将加法器的处理结果经选择器输出到累加器进行累加处理，同时使计算检测模块35的第二阶数计数器353的计数值加4，直到其计数值为计数阈值16时，表示第一通道缓存单元的16阶运算完毕，输出累加结果到结果输出模块4，同时使计算检测模块35的第二通道计数器的计数值加1，并使清除控制信号产生单元351发送清除控制信号到选择器使该选择器发送清除信号到累加器以清空该累加器，处理下一通道缓存单元的数据，直到计算检测单元的第二通道计数器352的计数值达到计数阈值4，即4个通道缓存单元的数据都处理完毕。

上面具体阐述了本发明实施例的一种滤波器的技术方案，下将具体阐述本发明实施例的一种滤波方法的技术方案。

本发明实施例提供的一种滤波方法包括：

滤波器的调度模块根据其配置的滤波参数组调度数据，所述调度数据包括将通道数据调入到缓存模块以及将缓存模块的数据调出到资源池；

滤波器的资源池对所述数据及配置的滤波参数组进行乘积累加运算，并利用结果输出模块将运算结果输出。其中，所述滤波参数组包括：工作模式、阶数、通道数等。

在具体实现时，参考图11，图示了本发明实施例的一种滤波方法的流程图，所述滤波方法包括：

步骤S1，调度模块的数据调入控制单元根据配置单元配置的滤波器的工作模式调入数据到缓存模块的通道缓存单元中；

步骤S2，缓存模块的通道缓存单元(可以由移位寄存器实现)对所述数据进行缓存处理；

步骤S3，调度模块的数据调出控制单元根据配置单元配置的所述滤波器的阶数和通道数将所述缓存模块中的数据调出到一资源池；

步骤S4，资源池对所述数据和该数据对应的滤波系数进行乘积累加运算，并将运算结果经过结果输出模块输出。

其中，步骤S1具体为：

当滤波器的工作模式配置为抽取模式时，则数据调入控制单元以抽取率为周期，周期性地将所述数据送入到缓存模块的通道缓存单元中；或者

当滤波器的工作模式配置为插值模式时，则数据调入控制单元在相邻两个所述数据之间插入N个数，然后送入到缓存模块的通道缓存单元中，其中，N＝插值率-1；或者

当滤波器的工作模式配置为非插值模式和非抽取模式时，则数据调入控制单元将每个数据都存入到缓存模块的通道缓存单元中。

其中，以4通道、16阶对称系数滤波器为例，所述步骤S3具体包括：

数据调出控制单元在第一时钟时刻调出第一通道缓存单元中的4个数据到资源池，同时使其第一阶数计数器(由于是16阶，其计数阈值为16)计数值加4；

当第一阶数计数器的计数值为16，即达到计数阈值时，则使第二通道计数器(由于是4通道，其计数阈值为4)的计数值加1，即第一通道缓存单元的全部数据都调出到资源池，同时第一阶数计数器归零，重新计数，继续调出第二个通道缓存单元的数据到所述资源池，直到第一通道计数器的计数值达到计数阈值4，即4个通道的数据都送入到了资源池。

其中，以4通道、16阶对称系数滤波器为例，所述步骤S4具体包括：

资源池在第一时钟时刻将数据调出控制单元调出的数据与该数据对应的滤波系数进行乘法运算；

资源池将所有乘法运算的结果进行加法运算；

资源池将加法运算的结果进行累加运算，同时其计算检测单元的第二阶数计数器(如16阶，其计数阈值为16)的计数值加4；

当所述第二阶数计数器的计数值达到计数阈值16时，即第一通道缓存单元的数据计算完毕后，将结果输出，同时计算检测单元的清除控制信号产生单元将输出清除控制信号到选择器，使选择器选择输出清除信号将累加器清空，同时第二阶数计数器归零，重新开始计数，并使第二通道计数器(其计数阈值为4)的计数值加1，资源池开始计算下一通道，直到第二通道计数器的计数值达到计数阈值4，即所有通道的数据都计算完毕。

值得说明的是，本发明实施例提到的通道是传递一组数据的数据通道，一条通道其实现上可以是一条物理线路，也可以是一物理线路上的一条逻辑信道。

综上所述，本发明实施例提供的一种滤波器及其滤波方法通过滤波器的调度模块配置的阶数和滤波系数，实现了不同带宽对滤波器的滤波参数的要求，通过调度模块配置滤波器工作模式，并根据不同的工作模式调入或调出数据以支持多种工作模式，通过将运算器集中在资源池，按照一个通道计算完后才继续下一通道的计算的原则，最大程度地时分复用了运算器的计算能力以支持多通道滤波，并有效地节约了逻辑资源。由此可见，本发明实施例的一种滤波器及其滤波方法可以同时支持不同协议所要求的变带宽滤波性能。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1、一种滤波器，其特征在于，该滤波器包括：

一调度模块，用于配置滤波器的滤波参数组及滤波系数，并根据所述滤波器的所述滤波参数组调度数据；

一缓存模块，用于根据所述调度模块的调度，接收输入的数据或输出数据；

一资源池，用于对所述缓存模块输出的数据，及所述调度模块配置的滤波系数进行乘积累加运算；

一结果输出模块，用于将所述资源池的运算结果输出。

2、如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波参数组包括：工作模式、阶数、通道数。

3、如权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述调度模块包括：

配置单元，用于配置所述滤波器的滤波参数组及滤波系数；

数据调入控制单元，与所述配置单元耦接，用于根据该配置单元配置的所述滤波器的工作模式调入数据到所述缓存模块；

数据调出控制单元，与所述配置单元耦接，用于根据该配置单元配置的所述滤波器的阶数和通道数，从所述缓存模块中调出数据到所述资源池。

4、如权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述缓存模块包括至少一个通道缓存单元，用于存储所述调度模块中的数据调入控制单元调入的数据，所述通道缓存单元的数目与所述通道数相同。

5、如权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述资源池包括：

至少一个乘法器，用于将所述调度模块中的数据调出控制单元调出的数据和与该数据相对应的滤波系数做乘法运算；

加法器，用于将所述至少一个乘法器的运算结果做加法运算；

累加器，用于对所述加法器的运算结果进行累加运算，并将累加结果输出到结果输出模块。

6、如权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述资源池还包括：

清除信号产生单元，产生用于清除累加器的清除信号；

选择器，用于选择所述加法器的运算结果或所述清除信号产生单元产生的清除信号并输出给所述累加器；

计算检测单元，用于在检测到所述累加器计算完一个通道的数据时，输出清除控制信号到所述选择器。

7、一种滤波方法，其特征在于，该方法包括：

根据配置的滤波器的滤波参数组调度数据；

对所述数据及配置的滤波系数进行乘积累加运算，并将运算结果输出。

8、如权利要求7所述的滤波方法，其特征在于，所述滤波参数组包括：工作模式、阶数、通道数。

9、如权利要求8所述的滤波方法，其特征在于，所述根据配置的滤波器的滤波参数组调度数据的步骤具体包括：

根据配置的滤波器的工作模式调入数据到缓存模块；

根据配置的滤波器的阶数和通道数将所述数据从缓存模块中调出到一资源池。

10、如权利要求9所述的滤波方法，其特征在于，所述根据配置的滤波器的工作模式调入数据到缓存模块的步骤具体为：

当滤波器的工作模式配置为抽取模式时，则以抽取率为周期，周期性地将所述数据送入到缓存模块的通道缓存单元中；或者

当滤波器的工作模式配置为插值模式时，则在相邻两个数据之间插入N个数，然后送入到缓存模块的通道缓存单元中，其中，N＝插值率-1；或者

当滤波器的工作模式配置为非插值模式和非抽取模式时，则将每个数据都存入到缓存模块的通道缓存单元中。

11、如权利要求9或10所述的滤波方法，其特征在于，所述根据配置的滤波器的阶数和通道数将所述数据从缓存模块中调出到一资源池的步骤具体包括：

将缓存模块中一个通道缓存单元的数据调出到所述资源池；

当资源池对该通道缓存单元的全部数据及对应的滤波器系数完成乘积累加运算后，继续调出下一个通道缓存单元的数据到所述资源池。

12、如权利要求11所述的滤波方法，其特征在于，所述对所述数据和该数据对应的滤波系数进行乘积累加运算，并将运算结果输出的步骤具体包括：

将调出的一个通道缓存单元的数据与所述数据对应的滤波系数进行乘法运算；

将所有乘法运算的结果进行加法运算；

将加法运算的结果进行累加运算；

在该通道的数据计算完毕后，将结果输出。

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