CN104539252A - 实现cic滤波器零增益的方法、装置及设备 - Google Patents

实现cic滤波器零增益的方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种实现CIC滤波器零增益的方法、装置及设备，解决了当CIC滤波器的抽取倍数或内插倍数不是2n时，CIC滤波器不是零增益的问题。该方法包括：增益调整装置获取CIC滤波器的参数信息；增益调整装置根据与CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系选取对应的增益系数；根据所述CIC滤波器的增益系数，调整所述CIC滤波器的增益。本发明提供的实现CIC滤波器零增益的方法、装置及设备，可以实现CIC滤波器在抽取倍数或内插倍数为任意正整数的情况下零增益传输，赋予系统更大的灵活性。

Description

实现CIC滤波器零增益的方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是指一种实现CIC滤波器零增益的方法、装置及设备。
背景技术
在现代无线通信系统中，多速率信号处理技术是软件无线电技术的基础，它通过内插和抽取改变数字信号的速率，以适应系统中不同模块对信号速率的不同要求。
多速率信号处理技术的应用给系统带来诸多好处，例如，降低系统实现的复杂度、降低运算复杂度、降低传输速率、减少存储量等。目前常用的多速率滤波器有FIR(Finite Impulse Response，有限长单位冲击响应)滤波器、HB(Half Band，半带)滤波器和CIC(Cascade IntegratorComb，级联积分梳状)滤波器，其中CIC滤波器的结构简单、资源消耗少，适合工作在高采样率。
然而，CIC滤波器的幅频特性曲线在带内不平坦，需要补偿，但是当抽取倍数或内插倍数不是2n(n为正整数)时，CIC滤波器不是零增益，不符合信号处理要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种实现CIC滤波器零增益的方法、装置及设备，使CIC滤波器在抽取倍数或内插倍数为任意正整数情况下进行零增益传输，从而赋予系统更大的灵活性。
第一方面，本发明提供了一种实现CIC滤波器零增益的方法，包括：
增益调整装置获取CIC滤波器的参数信息；
增益调整装置根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系选取对应的CIC滤波器的增益系数；
根据述CIC滤波器的增益系数，调整CIC滤波器的增益。
第二方面，本发明提供了一种实现CIC滤波器零增益的装置，包括：
获取单元，用于获取CIC滤波器的参数信息；
选取单元，用于根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系选取对应的增益系数；
调整单元，用于根据所述CIC滤波器的增益系数，调整所述CIC滤波器的增益。
第三方面，本发明提供了一种实现CIC滤波器零增益的设备，包括：第一CIC滤波器、乘法器以及上述任一种增益调整装置，
其中，所述乘法器的一个输入端连接所述第一CIC滤波器的输出端，所述乘法器的另一个输入端连接所述增益调整装置的输出端，所述乘法器根据所述增益调整装置输出的增益系数调整所述第一CIC滤波器的增益并将调整后的数据通过输出端输出。
由上述技术方案可知，本发明的实现CIC滤波器零增益的方法、装置及设备，当数据通过CIC滤波器时，若抽取倍数或内插倍数是2n的形式，则CIC滤波器的增益为0dB；若抽取倍数或内插倍数不是2n的形式，则在通过CIC滤波器后进行增益调整，通过CIC滤波器的参数信息确定增益系数；可以实现任意正整数抽取倍数或内插倍数的零增益传输，额外资源消耗少，并且效果良好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的实现CIC滤波器零增益的方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的实现CIC滤波器零增益的方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的CIC滤波器调整后的链路结构示意图；
图4为本发明另一实施例提供的CIC滤波器调整后的链路结构示意图；
图5-图6为本发明一实施例提供的仿真图；
图7为本发明一实施例提供的增益调整装置的结构原理图；
图8为本发明一实施例提供的实现CIC滤波器零增益的设备的结构原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例提供的实现CIC滤波器零增益的方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的实现方法如下所述。
101、增益调整装置获取CIC滤波器的参数信息。
本实施例中，当CIC滤波器作为抽取滤波器时，参数信息包括CIC滤波器的阶数和抽取倍数；当CIC滤波器作为内插滤波器时，参数信息包括CIC滤波器的阶数和内插倍数。
102、根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，选取对应的增益系数。
103、根据CIC滤波器的增益系数，调整CIC滤波器的增益。
举例来说，可以将CIC滤波器的输出端连接乘法器的一个输入端，乘法器的另一个输入端输入选取的增益系数，乘法器根据根据增益系数调整CIC滤波器的增益。
本实施例可以动态计算CIC滤波器调整增益的方式，适合能实时对数运算进行计算的场合，根据CIC滤波器的参数信息实时计算并选取出实际需要的增益系数，计算灵活。
图2示出了本发明另一实施例提供的实现CIC滤波器零增益的方法的流程示意图，其中，图2与图1不同的是，图2还包括步骤104至106，其中步骤101至103与图1所述相同，此处不再说明。
本实施例在步骤101之前，还包括：
104、获取CIC滤波器的参数信息的范围值。
105、根据与所述参数信息对应的增益映射关系，确定在所述参数信息范围内的所有增益系数。
106、发送所有的增益系数至存储器。
相应地，根据与CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，选取对应的增益系数，包括：
根据与述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，在存储器中选取对应的增益系数。
本实施例中，可以将计算出的增益系数转换成实际需要的数据类型并存储在本地。
在具体应用中，需要预先确定CIC滤波器的参数信息的范围，并将该范围内的所有增益系数预先计算出来，然后存储在存储器中，使用的时候根据获取的参数信息选择实际需要的增益系数。
本实施例针对实时计算不方便或者对数运算不方便的场合，在系统应用的过程中计算量少、运算复杂度低、反应迅速。
在步骤105的一种实施方式中，当CIC滤波器作为抽取滤波器处理时，根据CIC抽取滤波器的阶数和抽取倍数确定增益系数，增益映射关系的计算式为：
其中，表示向上取整，N为CIC抽取滤波器的阶数，R为CIC抽取滤波器的抽取倍数，Gain为增益系数，增益调整的范围为1≤Gain＜2。
在步骤105的另一种实施方式中，即当CIC滤波器作为内插滤波器时，根据CIC内插滤波器的阶数和内插倍数确定增益系数，增益映射关系的计算式为：
其中，表示向上取整，N为CIC滤波器的阶数，R为CIC滤波器的内插倍数，Gain为增益系数，增益调整的范围为1≤Gain＜2。
在具体应用中，当数据通过CIC内插滤波器时，在正确截位后，若内插倍数是2n的形式，则Gain＝1，CIC内插滤波器的增益为0dB，此时，不用调整CIC内插滤波器的增益；若内插倍数不是2n的形式，则CIC内插滤波器的增益小于0dB，不满足零增益的要求，此时需要调整CIC内插滤波器的增益。
图3示出了本发明一实施例提供的CIC滤波器调整后的链路结构示意图，如图3所示，当CIC滤波器作为抽取滤波器时，CIC抽取滤波器的输出端连接CIC补偿滤波器的输入端，CIC补偿滤波器用于补偿CIC抽取滤波器带内的衰减，补偿后的效果平坦，CIC补偿滤波器的输出端连接乘法器的输入端，乘法器的放大倍数为根据抽取倍数确定的增益系数，乘法器根据增益系数调整CIC补偿滤波器的增益。
本实施例的实现CIC滤波器零增益的方法可以根据CIC滤波器的抽取倍数的变化，实时计算出实际需要的增益系数，可以实现任意正整数抽取倍数的零增益传输，额外资源消耗少，并且效果良好。
如图4所示，在另一中实施方式中，即当CIC滤波器作为内插滤波器时，CIC补偿滤波器的输出端连接CIC内插滤波器的输入端，CIC内插滤波器的输出端与乘法器的输入端连接，乘法器的放大倍数为根据内插倍数确定的增益系数，乘法器根据增益系数调整CIC内插滤波器的增益。
本实施例的实现CIC滤波器零增益的方法可以根据CIC滤波器的内插倍数的变化，实时计算出实际需要的增益系数，可以实现任意正整数内插倍数的零增益传输，额外资源消耗少，并且效果良好。
图5a至图5c示出了本发明一实施例提供的CIC滤波器的仿真图，具体地，图5a为抽取倍数为2n时CIC滤波器的仿真图，如图5a所示，当CIC滤波器作为抽取滤波器时，输入CIC抽取滤波器的数据data_filter_in是幅度为16383，频率为1MHz的单音信号，若抽取倍数cic_rate为8，则CIC补偿滤波器的输出cic_comp_dout和增益调整后的输出cic_gain_dout相同，都是幅度为16329的单音信号，即增益调整系数Gain＝1，此时信号有0.03dB的衰减。
图5b为抽取倍数不为2n时CIC滤波器的仿真图，如图5b所示，当抽取倍数cic_rate为11时，CIC补偿滤波器的输出cic_comp_dout和增益调整后的输出cic_gain_dout不相同，CIC补偿滤波器的输出cic_comp_dout是幅度为13289的单音信号，信号有1.44dB的衰减，经过增益调整后的输出cic_gain_dout是幅度为16440的单音信号，信号有0.03dB的增益，可见增益调整装置起到了很好的增益调整作用。
进一步地，如图5c所示，当抽取倍数cic_rate为6时，CIC补偿滤波器的输出cic_comp_dout和增益调整后的输出cic_gain_dout不相同，CIC补偿滤波器的输出cic_comp_dout是幅度为11620的单音信号，信号有2.98dB的衰减，经过增益调整后的输出cic_gain_dout是幅度为16322的单音信号，信号有0.03dB的衰减，可见增益调整装置起到了很好的增益调整作用。
图6a至图6c示出了本发明另一实施例提供的CIC滤波器的仿真图，具体地，图6a为内插倍数为2n时CIC滤波器的仿真图，如图6a所示，当CIC滤波器作为内插滤波器时，输入数据data_filter_in是幅度为16383频率为1MHz的单音信号，当内插倍数cic_rate为8时，CIC内插滤波器的输出和增益调整后的输出相同，都是幅度为16338的单音信号，即增益调整系数Gain＝1，此时信号有0.023dB的衰减。
图6b为内插倍数不为2n时CIC滤波器的仿真图，如图6b所示，当内插倍数cic_rate为11时，CIC内插滤波器的输出cic_dout和增益调整后的输出cic_gain_dout不相同，CIC内插滤波器的输出cic_dout是幅度为10111的单音信号，信号有4.19dB的衰减，经过增益调整后的输出cic_gain_dout是幅度为16458的单音信号，信号有0.04dB的增益，可见增益调整装置起到了很好的增益调整作用。
进一步地，如图6c所示，当内插倍数cic_rate为6时，CIC内插滤波器的输出cic_dout和增益调整后的输出cic_gain_dout不相同，CIC内插滤波器的输出cic_dout是幅度为11620的单音信号，信号有2.98dB的衰减，经过增益调整后的输出cic_gain_dout是幅度为16330的单音信号，信号有0.03dB的衰减，可见增益调整装置起到了很好的增益调整作用。
本实施例的方法针对CIC滤波器，能够实现任正意整数抽取倍数或内插倍数的零增益传输，方法灵活，额外资源消耗少，并且效果良好。
图7示出了本发明实施例提供的增益调整装置的结构示意图，如图7所示，所述装置包括：获取单元71、选取单元72和调整单元73；
其中，获取单元71用于获取CIC滤波器的参数信息；
选取单元72用于根据与CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系选取对应的增益系数；
调整单元73用于根据CIC滤波器的增益系数调整CIC滤波器的增益。
在另一种实施方式中，所述获取单元71还用于获取CIC滤波器的参数信息的范围。
所述装置还包括图7未示出的确定单元74和发送单元75。
确定单元74用于根据参数信息的范围，确定参数信息范围内的所有增益系数；
发送单元75用于发送所有的增益系数至存储器。
在具体应用中，当CIC滤波器作为抽取滤波器时，参数信息包括CIC滤波器的阶数和抽取倍数；当CIC滤波器作为内插滤波器时，参数信息包括CIC滤波器的阶数和内插倍数。
本实施例的一种装置可执行前述的图1至图4所示的方法实施例中的流程，本实施例不在此进行详述。
本实施例的装置，可以实现任意整数倍的抽取和内插，可以极大降低系统的复杂度，增强系统的灵活性。
图8示出了本发明实施例提供的实现CIC滤波器零增益的设备的结构示意图，如图8所示，所述设备包括：第一CIC滤波器81、乘法器82以及上述任一种增益调整装置83；
其中，乘法器82的一个输入端连接第一CIC滤波器81的输出端，所述乘法器82的另一个输入端连接所述增益调整装置83的输出端，所述乘法器82根据所述增益调整装置83输出的增益系数调整所述第一CIC滤波器81的增益并将调整后的数据通过输出端输出。
在另一种实施方式中，本实施例还包括图8中未示出的第二CIC滤波器84，第二CIC滤波器84的输出端连接第一CIC滤波器81的输入端；其中，第一CIC滤波器81为CIC内插滤波器，第二CIC滤波器84为CIC补偿滤波器；或者，第一CIC滤波器81为CIC补偿滤波器，第二CIC滤波器84为CIC抽取滤波器。
本实施例的一种设备可执行前述的图1至图4所示的方法实施例中的流程，本实施例不在此进行详述。
本实施例的实现CIC滤波器零增益的设备可以根据CIC滤波器的参数信息的变化，实时计算出实际需要的增益系数，并通过乘法器可以实现任意正整数抽取倍数的零增益传输，额外资源消耗少，并且效果良好。
显然，本领域的技术人员可以对半发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求以及等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种实现CIC滤波器零增益的方法，其特征在于，包括：
增益调整装置获取CIC滤波器的参数信息；
所述增益调整装置根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，选取对应的增益系数；
所述增益调整装置根据所述CIC滤波器的增益系数，调整所述CIC滤波器的增益。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增益调整装置获取CIC滤波器的参数信息的步骤之前，还包括：
所述增益调整装置获取CIC滤波器的参数信息的范围值；
根据与所述参数信息对应的增益映射关系，确定在所述参数信息范围内的所有增益系数；
发送所有的增益系数至存储器；
相应地，根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，选取对应的增益系数，包括：
根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，在所述存储器中选取对应的增益系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数信息包括：所述CIC滤波器的阶数和抽取倍数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述增益映射关系满足：
其中，表示向上取整，N为所述CIC滤波器的阶数，R为所述CIC滤波器的抽取倍数，Gain为所述增益系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数信息包括：所述CIC滤波器的阶数和内插倍数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述增益映射关系满足：
其中，表示向上取整，N为CIC滤波器的阶数，R为CIC滤波器的内插倍数，Gain为所述增益系数。
7.一种增益调整装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取CIC滤波器的参数信息；
选取单元，用于根据与所述CIC滤波器的参数信息对应的增益映射关系，选取对应的增益系数；
调整单元，用于根据所述CIC滤波器的增益系数，调整所述CIC滤波器的增益。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
确定单元，根据与所述参数信息对应的增益映射关系，确定所述参数信息范围内的所有增益系数；
发送单元，用于发送所有的增益系数至存储器。
9.一种实现CIC滤波器零增益的设备，其特征在于，包括：第一CIC滤波器、乘法器以及如权利要求7至8任一所述的增益调整装置；
其中，所述乘法器的一个输入端连接所述第一CIC滤波器的输出端，所述乘法器的另一个输入端连接所述增益调整装置的输出端，所述乘法器根据所述增益调整装置输出的增益系数调整所述第一CIC滤波器的增益并将调整后的数据通过输出端输出。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括第二CIC滤波器，所述第二CIC滤波器的输出端连接所述第一CIC滤波器的输入端；
其中，所述第一CIC滤波器为CIC内插滤波器，第二CIC滤波器为CIC补偿滤波器；或者，第一CIC滤波器为CIC补偿滤波器，所述第二CIC滤波器为CIC抽取滤波器。
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