CN104184434A

CN104184434A - 信号滤波装置以及信号滤波方法

Info

Publication number: CN104184434A
Application number: CN201310192004.XA
Authority: CN
Inventors: 连矩锋
Original assignee: MStar Semiconductor Inc Taiwan
Current assignee: MStar Semiconductor Inc Taiwan
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明提出一种信号滤波装置，包含：一控制电路；以及一滤波器，用以接收一传输后输入信号。滤波器包含多个滤波抽头，分别以不同滤波系数处理不同时序下的该传输后输入信号以产生一输出信号。控制电路对所述滤波抽头中，具有小于一预定值的该滤波系数的低响应滤波的至少一部分进行一滤波抽头删减动作。

Description

信号滤波装置以及信号滤波方法

技术领域

本发明有关信号滤波装置以及信号滤波方法，特别有关于可删减滤波抽头数的信号滤波装置以及信号滤波方法。

背景技术

在使用音频系统(例如麦克风)时，可能会因为设备或环境因素而形成回音(echo)，而使正确的音频信号难以被辨识。因此会需要一种校正回音的机制。其中一种校正机制是使用自适性滤波器(adaptive filter)来校正。

第1团绘示了已知技术的以自适性滤波器校正信号的示意图。如图1所示，自适性滤波器101接收一传输后输入信号TIN。传输后输入信号TIN(即为前述的音频信号)是由原始输入信号OIN经由一传输介质103传输后所形成。传输介质103可能为可视的装置如传输线或传输介面，但也可能为不可视的介质，如无线通讯的信号传输通道。传输后输入信号TIN经自适性滤波器101处理过后会形成输出信号OS。输出信号OS会跟一延迟原始输入信号DOIN做比较以利用减法器107算出两者差异来产生一差异信号ERS。因为延迟原始输入信号DOIN是将原始输入信号OIN以一延迟单元105延迟后所产生。因此差异信号ERS可视为输出信号OS跟原始输入信号OIN的差异。借由这样的机制，可以反复的调整滤波系数自适性滤波器101的滤波系数(filtering coefficient)，使差异信号ERS小于或等于一预定程度(例如零)。当差异信号ERS小于或等于一预定程度时，即代表输出信号OS与原始输入信号OIN一致或很接近，传输介质103所造成的误差已被校正回来。

自适性滤波器101通常具有多个滤波抽头(tap)，这些滤波抽头会以不同的滤波系数来处理不同时序的传输后输入信号TIN。然而，有些滤波抽头的频率响应较小，因此其滤波系数可能会相当的小而趋近于0，但这些滤波抽头依然会在每次调整滤波系数时被重新计算一次。如此一来，不仅耗费电能，而且会让自适性滤波器101的滤波系数收敛(亦即变得稳定不再变动，而使差异信号ERS小于或等于一预定程度)的速度变慢。

发明内容

本发明的一目的为提供一种可适当删减滤波抽头数的信号滤波装置。

本发明的另一目的为提供一种可适当删减滤波抽头数的信号滤波方法。

本发明的实施例提供了一种信号滤波装置，包含：一控制电路；以及一滤波器，用以接收一传输后输入信号，该滤波器包含多个滤波抽头，分别以不同滤波系数处理不同时序下的该传输后输入信号以产生一输出信号；其中，该控制电路对所述滤波抽头中，具有小于一预定值的该滤波系数的低响应滤波的至少一部分进行一滤波抽头删减动作。

本发明另一实施例提供了一种信号滤波方法，包含：接收一传输后输入信号，并以一滤波器中的滤波抽头以不同滤波系数处理不同时序下的该传输后输入信号以产生一输出信号；以及对所述滤波抽头中，具有小于一预定值的该滤波系数的低响应滤波的至少一部分进行一滤波抽头删减动作。

根据前述的实施例，可以不计算频率响应较小的滤波抽头的数据，因此可节省电能并加快滤波系数收敛的速度。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示了已知技术的以自适性滤波器校正信号的示意图。

图2绘示了根据本发明的实施例的信号滤波装置的方块图。

图3绘示了图2所示的自适性滤波器的详细电路图的其中一例。

图4和图5绘示了图2所示的信号滤波装置的删减滤波抽头的动作示意图。

图6绘示了图2所示的自适性滤波器的动作流程图。

图中元件标号说明：

103传输介质

D₁、D₂、D₃、105延迟单元

107减法器

201自适性滤波器

203控制电路

301、303、305滤波抽头

M₁、M₂、M₃乘法器

A₁、A₂加法器

具体实施方式

图2绘示了根据本发明的实施例的信号滤波装置200的方块图。如图2所示，信号滤波装置200包含了自适性滤波器201，此自适性滤波器201可执行如图1所示的自适性滤波器101的动作。除了自适性滤波器201之外，信号滤波装置200更包含了控制电路203。控制电路203会执行一滤波抽头删减的动作。借由这样的机制，可以不用计算全部滤波抽头的输出。以下将详述有关滤波删阶删减动作的详细内容。但请留意，在图2的实施例中，控制电路203更接收差异信号ERS以控制各滤波抽头的滤波系数，但并不表示“根据差异信号ERS以控制滤波系数”以及“滤波抽头删减动作”必须由同一电路执行，这两个动作亦可由不同电路来执行。控制电路203可由固件或软件来实施，例如写入一程序至一处理单元中。控制电路203亦可是一独立的硬件。

图3绘示了图2所示的自适性滤波器201的详细电路图的其中一例，请注意为了简化图示，只画出了其中三个滤波抽头301、303以及305。如图3所示，最初的滤波抽头301仅有延迟单元D₁和乘法器M₁而没有加法器(但不限定)。其他滤波器的组成则都相同。滤波抽头303具有延迟单元D₂、乘法器M₂以及加法器A₁，而滤波抽头305亦具有延迟单元D₃、乘法器M₃以及加法器A₂。滤波抽头301的延迟单元D₁用以使传输后输入信号TIN延迟一个周期，于此实施例中是将传输后输入信号标示成TIN(t)而延迟传输后输入信号标示成TIN(t-1)，而TIN(t-1)再延迟一周期的延迟传输后输入信号则为TIN(t-2)。乘法器M₁用以根据滤波系数W₁(t)与传输后输入信号TIN(t)产生一暂态输出信号OS₁(t)。滤波抽头303的延迟单元D₂用以使延迟传输后输入信号TIN(t-1)延迟一个周期以产生下一个延迟传输后输入信号TIN(t-2)。延迟传输后输入信号TIN(t-1)、TIN(t-2)亦可视为传输后输入信号TIN(t)的不同延迟版本。乘法器M₂用以使滤波系数W₂(t)与延迟传输后输入信号TIN(t-1)相乘。加法器A₁用以加总对应不同时序的该传输后输入信号的乘法器的输出(如乘法器M₁和M₂的输出)以产生暂态输出信号OS₂(t)。

滤波抽头305的延迟单元D₃、乘法器M₃以及加法器A₂与滤波抽头303的延迟单元D₂、乘法器M₂以及加法器A₁的功能相同，只是所使用的滤波系数和处理的信号略有不同，由图3可了解其动作，因此不再赘述。而最后一阶的滤波抽头的加法器输出的暂态输出信号即为输出信号OS。然而请留意，图3所示的电路结构仅用以举例，并非用以限定本发明，具有其他结构的自适性滤波器亦可适用本发明。

图4和图5绘示了图2所示的信号滤波装置的的删减滤波抽头的动作示意图。如图4所示，横轴为滤波抽头的次序，以图3为例，滤波抽头301为第1阶，滤波抽头303为第2阶，而滤波抽头305为第3阶。纵轴为滤波抽头相对应的滤波系数。举例来说，第60阶的滤波抽头其纵轴对应0.09，因此第60阶的滤波系数为0.9。在图3的例子中，仅有第20阶至第40阶的滤波抽头的滤波系数较高，其他滤波抽头的滤波系数都小于预定值PV(此例中预定值PV为0.1，但不限定)。即表示输入信号仅在第20阶至第40阶有较大的频率响应，而其他滤波抽头被判定成低响应滤波抽头。因此，控制电路会对低响应滤波抽头进行滤波抽头删减动作。滤波抽头删减动作的含义为使被删减的滤波抽头的输出不被考虑在内，因此其有多种方式来施行。以图3为例，若滤波抽头301为低响应滤波抽头，滤波抽头301接收传输后输入信号TIN(t)后，会将传输后输入信号TIN(t)传送给下一滤波抽头303，但乘法器M₁不输出一暂态输出信号OS₁(t)。亦即滤波抽头301不输出除了不同时序下的传输后输入信号TIN(t-1)的信号给下一滤波抽头303。或者，控制电路不计算低响应滤波抽头输出。以图3为例，若滤波抽头301为低响应滤波抽头，则暂态输出信号OS₁(t)不会被加总至暂态输出信号OS₂(t)。然请留意滤波抽头删减动作不限于这两种动作，任何可达成相同功效的动作均应包含在内。此时第20阶和第40阶所接收的信号的时序和原先第20阶和第40阶所接收的信号的时序相同。而第40阶的输出信号会做为滤波器的输出信号。

如此一来，可不须计算所有滤波抽头的输出。然请留意，本实施例并不限定于对第20阶至第40阶之外的所有滤波抽头进行滤波抽头删减动作，亦可仅对第20阶至第40阶之外的部分滤波抽头进行滤波抽头删减动作。举例来说，虽然仅有第20阶至第40阶的滤波抽头的滤波系数较高，但可推测第20阶至第40阶的滤波抽头附近的滤波抽头可能在下一次的传输后输入信号中亦有较高的滤波系数。亦此可保留第10阶至第50阶的滤波抽头，而针对其他滤波抽头进行滤波抽头删减动作。而在图5的实施例中，具有较高滤波系数的滤波抽头为第220阶和第240阶，其他滤波抽头的滤波系数均小于预定值PV，因此被判断为低响应滤波抽头，与图4所示的实施例一样，控制电路会对低响应滤波抽头的至少一部分进行滤波抽头删减动作。

图6绘示了图2所示的自适性滤波器的动作流程图，其包含了下列步骤：

步骤601

初始化自适性滤波器。

步骤603

判断滤波系数是否为稳态。如前所述，自适性滤波器会反复的调整滤波系数，使得输出信号和原始输入信号的差异小于或等于预定程度，当输出信号和原始输入信号的差异小于或等于预定程度后，便不会再调整滤波系数而使滤波系数为稳态，直到输出信号和之后的原始输入信号的差异大于预定程度为止。

步骤605

判断稳定后的滤波系数是否小于预定值，并据以执行滤波抽头删减动作。

步骤607

以删减过滤波抽头的自适性滤波器来处理之后的原始输入信号。其中会不断的监测输出信号和之后的原始输入信号的差异，若差异小于或等于一预定程度，则不调整自适性滤波器。若已超过预定程度，表示可能环境产生变化，因此须回到步骤601重新调整自适性滤波器。

然而请留意，前述的实施例虽然均以自适性滤波器做例如，但前述的机制不限定于使用在自适性滤波器上，亦可使用在其他滤波器，而处理的信号亦不限定在图1相关内容所提及的音频信号。

因此，根据前述实例可得到一信号滤波方法，其包含了下列步骤：接收一传输后输入信号TIN，并以一滤波器中的滤波抽头以不同滤波系数处理不同时序下的传输后输入信号以产生一输出信号OS；以及对该滤波系数小于一预定值的至少一部分低响应滤波抽头进行一滤波抽头删减动作。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种信号滤波装置，包含：

一控制电路；以及

一滤波器，用以接收一传输后输入信号，该滤波器包含多个滤波抽头，分别以不同滤波系数处理不同时序下的该传输后输入信号以产生一输出信号；

其中，该控制电路对所述滤波抽头中，具有小于一预定值的该滤波系数的低响应滤波的至少一部分进行一滤波抽头删减动作。

2.如权利要求1所述的信号滤波装置，其特征在于，该滤波抽头删减动作包含下列动作其中至少其一：

该控制电路使该低响应滤波抽头的至少一部分不输出除了该不同时序的该传输后输入信号之外的其他信号给下一滤波抽头，或该控制电路不计算该低响应滤波抽头的至少一部分的输出。

3.如权利要求1所述的信号滤波装置，其特征在于，该传输后输入信号是由一原始输入信号经一传输介质传输后所形成，而该控制电路不断的调整所述滤波系数以使该输出信号与该原始输入信号的差异小于或等于一预定程度。

4.如权利要求3所述的信号滤波装置，其特征在于，该滤波器为一自适性滤波器。

5.如权利要求1所述的信号滤波装置，其特征在于，该控制电路更用以判断该原始输入信号和下一该传输后输入信号的差异，于该控制电路执行该滤波器删减动作后，若该原始输入信号和下一该传输后输入信号的差异大于一预定程度，则使所述低响应滤波抽头再度处理该传输后输入信号。

6.如权利要求1所述的信号滤波装置，其特征在于，该滤波抽头包含：

一延迟单元，用以延迟该传输后输入信号或延迟该传输后输入信号的延迟版本来产生一延迟传输后输入信号；

一乘法器，将该滤波系数乘上上一滤波抽头的该延迟传输后输入信号；以及

一加法器，用以加总对应不同延迟版本的该传输后输入信号的该乘法器的输出以产生一暂态输出信号；

其中最后一阶的该滤波抽头的输出为该输出信号。

7.一种信号滤波方法，包含：

接收一传输后输入信号，并以一滤波器中的滤波抽头以不同滤波系数处理不同时序下的该传输后输入信号以产生一输出信号；以及

对所述滤波抽头中，具有小于一预定值的该滤波系数的低响应滤波的至少一部分进行一滤波抽头删减动作。

8.如权利要求7所述的信号滤波方法，其特征在于，该滤波抽头删减动作包含下列动作其中至少其一：

使该低响应滤波抽头的至少一部分不输出除了该不同时序的该传输后输入信号之外的其他信号给下一滤波抽头，或不计算该低响应滤波抽头的至少一部分的输出。

9.如权利要求7所述的信号滤波方法，其特征在于，该传输后输入信号是由一原始输入信号经一传输介质传输后所形成，该信号滤波方法还包含：不断的调整所述滤波系数以使该输出信号与该原始输入信号的差异小于或等于一预定程度。

10.如权利要求9所述的信号滤波方法，其特征在于，该滤波器为一自适性滤波器。

11.如权利要求7所述的信号滤波方法，还包含：

判断该原始输入信号和下一该传输后输入信号的差异，并于执行该滤波器删减动作后，若该原始输入信号下一和该传输后输入信号的差异大于一预定程度，则使所述低响应滤波抽头再度处理该传输后输入信号。