CN107276590B - 一种信号处理方法及系统 - Google Patents

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    • H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/08—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise

Abstract

本申请实施例中提供了一种信号处理方法及系统，该方法包括：检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据该处理信号的幅度确定第一增益；其中，该处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号；模拟信号放大单元将该模拟信号放大第一增益；ADC模拟单元对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；ADC数字单元对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据；数字增益衰减单元根据该各样本对应的第一增益的大小，衰减该各样本，输出衰减后的数字信号。采用本申请实施例中的方案，能够提升输入信号的量化信噪比。

Description

一种信号处理方法及系统
技术领域
本申请涉及信号处理领域，具体地，涉及一种信号处理方法及系统。
背景技术
随着信号数字化的发展，由于数字信号如数字音频信号在传输时更方便、抗干扰性更强、更可靠，在处理时处理速度更快、精度更高，因此，经常需要将模拟信号转化为数字信号进行传输和处理。现有技术中，将模拟信号转化为数字信号的处理过程很简单，一般就是直接采用模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)，将输入的模拟信号进行模数转换，输出数字信号继续进行处理。但是，在将模拟信号通过ADC变成数字信号的过程中，通常会引入量化噪声，输入信号与量化噪声的信噪比(SNR，Signal Noise Ratio)可根据公式(1)计算得到：
SNR＝6.02B+1.76+10*log10(fm/2*fmax) (1)
公式(1)中，B为量化位数，fm为采样频率，fmax为输入模拟信号的最高带宽。
从公式(1)可以看出，信号量化后的位数每增加1位，SNR就会提高约6dB。那么，对于幅度较大的输入信号，有效的量化位数就越多，就能获得较高的SNR；而对于幅度较小的输入信号，有效量化位数相对少，所以信号量化后只能获得较低的SNR，甚至可能出现小信号在量化后完全被噪声污染的情况。
发明内容
本申请实施例中提供了一种信号处理方法及系统，用于解决现有技术中信号在量化后SNR较低的问题。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种信号处理方法，包括：检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据该处理信号的幅度确定第一增益；其中，该处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号；模拟信号放大单元将该模拟信号放大第一增益；ADC模拟单元对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；ADC数字单元对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据；数字增益衰减单元根据该各样本对应的第一增益的大小，衰减该各样本，输出衰减后的数字信号。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种信号处理方法，包括：数字音量检测单元统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据该数字信号的幅度确定第二增益；数字增益放大单元根据第二增益放大该数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第二增益大小的数据；DAC(Digital-to-AnalogConverter，数模转换器)数字单元对各样本与用于标识该样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对该样本数据进行内插处理；DAC模拟单元将内插处理后的样本数据转换为模拟信号；模拟信号放大单元根据该各样本对应的第二增益的大小，衰减该模拟信号，输出衰减后的模拟信号。
根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种信号处理系统，包括：检测单元，用于检测处理信号的幅度；增益计算单元，用于根据该处理信号的幅度确定第一增益；其中，该处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号；模拟信号放大单元，用于将该模拟信号放大第一增益；ADC模拟单元，用于对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；ADC数字单元，用于对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据；数字增益衰减单元，用于根据该各样本对应的第一增益的大小，衰减该各样本，输出衰减后的数字信号。
根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种信号处理系统，包括：数字音量检测单元，用于统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据该数字信号的幅度确定第二增益；数字增益放大单元，用于根据第二增益放大该数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第二增益大小的数据；DAC数字单元，用于对各样本与用于标识该样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对该样本数据进行内插处理；DAC模拟单元，用于将内插处理后的样本数据转换为模拟信号；模拟信号放大单元，用于根据该各样本对应的第二增益的大小，衰减该模拟信号，输出衰减后的模拟信号。
采用本申请实施例中提供的信号处理方法及系统，根据处理的模拟信号或数字信号的幅度，来对输入信号进行放大，并将放大的增益大小增加至样本的预定位置，并在数模转换或模数转换之后，衰减相应大小的增益，以恢复原有信号幅度，经上述处理能够提升信号的量化信噪比。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请实施例一的信号处理系统框图；
图2示出了根据本申请实施例一的信号处理方法的流程图；
图3示出了根据本申请实施例一的增加了增益数据的PCM数据格式示意图；
图4示出了根据本申请实施例二的信号处理系统框图；
图5示出了根据本申请实施例二的信号处理方法的流程图。
具体实施方式
在实现本申请的过程中，发明人发现，在现有技术中，对于幅度较大的输入信号，有效的量化位数就越多，就能获得较高的SNR；而对于幅度较小的输入信号，有效量化位数相对少，所以信号量化后只能获得较低的SNR，甚至可能出现小信号在量化后完全被噪声污染的情况。
为了提高ADC的SNR，在相关技术中，其中一种方法是提高ADC采样精度，例如24bitADC SNR就会远高于16bitADC SNR。但发明人认为，提高ADC采样精度会带来芯片成本和功耗增加。
在专利“CN200420121816.1.A一种信号处理装置”中提供了一种根据输入信号幅值的大小动态调整对输入信号的缩放比率，进而从整体上提高量化SNR的方案。但该方案在改变信号的增益时会引入拉链噪声(zipper noise)。为了解决zipper noise问题，“CN200610114532.3，一种信号处理方法”对该方法作了进一步改进，引入了过零检测电路，让增益改变发生在模拟信号的过零点。但是由于ADC在进行数模转换过程中会引入延迟，无法保证模拟信号放大和数字信号衰减发生在同一个样本时刻，因此zipper noise问题仍然存在。
为解决上述问题，本申请提供了一种信号处理方法及系统，根据处理的模拟信号或数字信号的幅度，来对输入信号进行放大，并将放大的增益大小增加至样本的预定位置，并在数模转换或模数转换之后，针对相应的样本衰减相应大小的增益，恢复原有信号幅度，经上述处理能够提升输入信号的量化信噪比。
另外，由于本案中采用了新的增益同步机制，因此，在提高了ADC和DAC量化信噪比同时避免了改变增益时引入zipper noise。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1示出了根据本申请实施例一的信号处理系统框图。根据本申请实施例一的信号处理系统是一ADC实现系统。该实现系统基于常见的Sigma-Delta ADC结构，增加了基于信号幅度来动态调整PGA(programmer gain amplifier)增益的机制。
如图1所示，根据本申请实施例一的ADC实现系统100包括如下功能单元：模拟信号幅度检测子单元101，数字音量检测子单元102，增益计算单元103，模拟信号放大单元104，ADC模拟单元105，ADC数字单元106，以及数字增益衰减单元107，延迟单元108。
具体地，各功能单元的功能描述如下：
模拟信号幅度检测子单元101，用于检测输入的模拟信号幅度；以及数字音量检测子单元102，用于统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；增益计算单元103，具体用于在该模拟信号的幅度小于预定幅度阈值，且该前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第五值；在其他情况下，确定该第一增益大小为第六值，其中，所述第五值大于所述第六值；模拟信号放大单元104，用于将该模拟信号放大第一增益；ADC模拟单元105，用于对对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；ADC数字单元106，用于对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据；数字增益衰减单元107，用于根据该各样本对应的第一增益的大小，衰减该各样本，输出衰减后的数字信号；延迟单元108，用于将该增益计算单元103计算得到的该第一增益，延迟N个时间长度传输至该ADC数字单元106，其中，该N个时间长度为该模拟信号放大单元、ADC模拟单元、和ADC数字单元之间的延时之和。
在本申请实施例的另一具体实施方式中，也可以不包括数字音量检测子单元102，此时，该增益计算单元103在模拟信号幅度检测子单元101检测到的该模拟信号的幅度小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第一值；在该模拟信号的幅度大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第二值，其中，第一值大于第二值。
在本申请实施例的再一具体实施方式中，也可以不包括模拟信号幅度检测子单元101，此时该增益计算单元103，在数字音量检测子单元102统计到的该前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第三值；在该前一预定时间长度内的幅度值大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第四值，其中，第三值大于第四值。
在具体实施时，该预定幅度阈值可以是预先设定的值，具体地，可以是例如-12dBFS、-18dBFS等值。
在具体实施时，上述第一值、第二值、第三值、第四值、第五值和第六值可以是预先设定的值，具体地，具体地，第一值、第三值、第五值可以为例如12dB、16dB等；第二值、第四值、第六值可以为例如0dB、4dB等，本申请对此均不作限制。应当理解，对于第一值大于第二值、第三值大于第四值、第五值大于第六值的限定，是为保证使幅度较小的信号的增益更大，从而使得幅度较小的信号的量化信噪比得到更大的提升。
在具体实施时，ADC数字单元可以将用于标识该样本对应的第一增益大小的数据放在相应的该样本之后8bit或该样本之前8bit。
在具体实施时，该数字增益衰减单元具体用于：从该预定位置获取各样本对应的第一增益大小；并根据该对应的第一增益大小，计算该各样本的衰减增益；根据该衰减增益衰减各样本。
以上对根据本申请实施例一的ADC系统的各个功能单元进行了描述，接下来，将结合上述系统实现，对根据本申请实施例的信号处理方法进行详细描述。
图2示出了根据本申请实施例一的信号处理方法的流程图。
如图2所示，根据本申请实施例一的信号处理方法包括以下步骤：
S201，检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据该处理信号的幅度确定第一增益；其中，该处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号。
在本申请实施例中，检测单元可以包括用于预测输入信号的模拟信号幅度检测单元；以及用于反馈前一时间长度内的输出信号幅度的数字音量检测单元。
具体地，模拟信号幅度检测子单元可以检测模拟信号的幅度peak_level，如果信号幅度小于门限值threshold_peak_analog，则输出一个使能信号enable_pga_gain_inc，判断逻辑具体可以如下：
Figure BDA0001295048600000071
上述判断逻辑使得模拟信号幅度检测子单元一旦检测到输入信号幅度突然变大，就通知增益计算单元把增益调小，防止信号溢出而产生失真。
具体地，数字音量检测子单元可以统计一段时间内的样本幅度digital_level，例如，采用PCM编码时，统计PCM样本的样本幅度；具体地，可以统计例如10ms～50ms内PCM样本最大幅度、平均幅度或RMS幅度，判断逻辑具体可以如下：
Figure BDA0001295048600000072
其中，threshold_adc_level表示增加PGA增益对应PCM样本门限值，即，预设的数字音量大小，pga_gain_inc表示PGA增益增加值。
上述判断逻辑使得数字音量检测子单元可以根据前一时间长度内的输出信号的音量的大小，来调整增益计算单元的增益，如果音量较大就把增益调小，如果音量较小，就将增益调大。
具体地，增益计算单元可以根据模拟信号幅度检测子单元输出的使能信号enable_pga_gain_inc的值，选择实际控制模拟信号放大单元的增益值(pga_gain)。该单元的实现逻辑可以如下：
Figure BDA0001295048600000081
其中，pga_gain_init中保存的是PGA增益的初始值，pga_gain_cur中保存的是数字音量检测子单元计算得到的用来放大小信号的PGA增益值。
在具体实施时，pga_gain_init可以设置为0dB，pga_gain_inc可以设置为12dB，threshold_peak_analog可以设置为-18dBFS，threshold_adc_level可以设置为-18dBFS等。即，对于幅度小于-18dBFS的信号，将其放大12dB；对于幅度大于-18dBFS的信号，则不对其放大。应当理解，上述参数的示出仅用于举例说明本申请的实施，并不用于限制本申请。
除上述实施方式之外，在S201的另一种具体实施方式中，当该处理信号包括输入的模拟信号时，检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据该处理信号的幅度确定第一增益，具体可以包括：模拟信号幅度检测子单元检测输入的模拟信号幅度；增益计算单元在该模拟信号的幅度小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第一值；增益计算单元在该模拟信号的幅度大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第二值。
在S201的又一种具体实施方式中，当该处理信号包括前一预定时长内输出的数字信号时，检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据该处理信号的幅度确定第一增益，具体可以包括：数字音量检测子单元统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；增益计算单元在该前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第三值；增益计算单元在该前一预定时间长度内的幅度值大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第四值。
上述S201的第二种和第三种具体实施方式的实施均可参考第一种具体实施方式的实施，重复之处不再赘述。
S202，模拟信号放大单元将该模拟信号放大第一增益。
在具体实施时，该模拟信号放大单元可以采用本领域的常用PGA来实现对输入模拟信号的放大功能，此处不再赘述。
S203，ADC模拟单元对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号。
在具体实施时，ADC模拟单元可以使用本领域的常用技术实现，例如，采用Sigma-Delta调制器(Modulator)把经过PGA放大的模拟信号转换为过采样的1比特流，此处不再赘述。
S204，ADC数字单元对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据。
在具体实施时，ADC数字单元可以采用抽取滤波器(Decimation filter)实现，以ADC数字单元采用PCM编码为例，ADC数字单元可以把Sigma-Delta Modulator输出的过采样的1比特流转换为PCM样本。同时在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据。
具体地，可以把PGA增益计算单元计算的PGA增益同对应PCM样本按照图3格式进行打包。
如图3所示，如果输出16bit PCM，则每个样本按16bit整数来保存。如果输出24bitPCM，则每个样本按24bit整数来保存。例如使用8bit来表示增益，则16bit PCM数据变成24bit，24bit PCM数据变成32bit，增益数据可以放在PCM数据前面，也可以放在PCM数据后面。
S205，延迟单元将该第一增益延迟N个时间长度传输至该ADC数字单元，其中，该N个时间长度为该模拟信号放大单元、ADC模拟单元、和ADC数字单元之间的延时之和。
由于从模拟信号放大单元到ADC数字单元这条数据处理路径中存在延时(主要是Decimation filter的group delay引起的)，因此pga_gain信号也可以经过若干个延时，以跟PCM数据对齐。
在具体实施时，该延迟单元可以采用寄存器实现，该寄存器在配置的N个时间长度后，将存储的pga_gain发送给ADC数字单元。
应当理解，S205可以与S202-S204同步执行。
S206，数字增益衰减单元根据该各样本对应的第一增益的大小，衰减该各样本，输出衰减后的数字信号。
在具体实施时，数字增益衰减单元可以从预定位置处获取各样本对应的第一增益大小；并根据该对应的第一增益大小，计算该各样本的衰减增益；根据该衰减增益衰减各样本。
具体地，数字增益衰减单元可以把ADC数字单元输出数据分解为PCM数据和增益数据(pga_gain)，并计算每个PCM样本衰减增益：gain＝pga_gain_init-pga_gain，并对相应PCM样本进行衰减。
在具体实施时，经过此模块处理后，可以丢弃增益数据，只需要输出PCM数据。
至此，完成了输入信号的模数转换。对于幅度小于-18dBFS的小信号，通过上述信号处理方法后，ADC量化的SNR可以提升12dB。
采用本申请实施例中的信号处理方法及系统，根据处理的模拟信号的幅度，来对输入信号进行放大，并将放大的增益大小增加至样本的预定位置，并在数模转换之后，针对相应的样本衰减相应大小的增益，恢复原有信号幅度，经上述处理能够提升输入信号的量化信噪比。
实施例二
图4示出了根据本申请实施例二的信号处理系统框图。根据本申请实施例二的信号处理系统是一DAC实现系统。该实现系统基于常见的Sigma-Delta DAC结构，增加了基于信号幅度来动态调整PA(Power amplifier)增益的机制。
如图4所示，根据本申请实施例二的DAC实现系统400包括如下功能单元：数字音量检测单元401，数字增益放大单元402，DAC数字单元403，DAC模拟单元404，模拟信号放大单元405，延迟单元406。
具体地，各功能单元的功能描述如下：
数字音量检测单元401，用于统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据该数字信号的幅度确定第二增益；数字增益放大单元402，用于根据第二增益放大该数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第二增益大小的数据；DAC数字单元403，用于对各样本与用于标识该样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对该样本数据进行内插处理；DAC模拟单元404，用于将内插处理后的样本数据转换为模拟信号；模拟信号放大单元405，用于根据该各样本对应的第二增益的大小，衰减该模拟信号，输出衰减后的模拟信号。延迟单元406，用于将该DAC数字单元拆分得到的第二增益延迟M个时间长度传输至该模拟信号放大单元，其中，该M个时间长度为该DAC数字单元、DAC模拟单元、和模拟信号放大单元之间的延时之和。
在具体实施时，数字增益放大单元402可以将用于标识该样本对应的第二增益大小的数据放在相应的该样本之后8bit或该样本之前8bit。
以上对根据本申请实施例二的DAC系统的各个功能单元进行了描述，接下来，将结合上述系统实现，对根据本申请实施例的信号处理方法进行详细描述。
图5示出了根据本申请实施例二的信号处理方法的流程图。
如图5所示，根据本申请实施例二的信号处理方法包括以下步骤：
S501，数字音量检测单元统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据该数字信号的幅度确定第二增益。
在具体实施时，数字音量检测子单元可以在统计到前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，可以确定该第二增益大小为第七值；在该前一预定时间长度内的幅度值大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第八值，其中，第七值大于第八值。具体地，该预定幅度阈值可以是预先设定的值，具体地，可以是例如-12dBFS、-18dBFS等值。上述第七值和第八值可以是预先设定的值，例如，第七值可以为例如12dB、16dB等；第八值可以为例如0dB、4dB等，本申请对此均不作限制。
在具体实施时，数字音量检测单元可以统计一段时间样本的最大幅度digital_level，例如，采用PCM编码，则是统计PCM样本的最大幅度，例如统计10ms～50ms内PCM样本最大幅度。
threshold_dac_level表示PA增益衰减所对应PCM样本门限值，即，用于区分幅度大小信号的阈值，pa_gain_dac表示PA增益衰减值。pa_gain_vol表示DAC音量所对应的PA增益。具体的判断逻辑可以如下：
Figure BDA0001295048600000121
S502，数字增益放大单元根据第二增益放大该数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第二增益大小的数据。
在具体实施时，数字增益放大单元可以根据第二增益pa_gain和pa_gain_vol来计算第三增益gain＝pa_gain_vol-pa_gain，并对PCM样本按计算得到的增益gain进行放大。
具体地，pa_gain_vol可以设置为0dB，pa_gain_dac可以设置为-12dB，threshold_digital_level可以设置为-12dBFS。此时，当输入信号的幅度小于-12dBFS时，pa_gain＝pa_gain_vol+pa_gain_dac，pa_gain等于-12dB；而gain＝pa_gain_vol-pa_gain，即，数字增益放大单元的放大增益为12dB。即，对于幅度小于-12dBFS的信号，将其放大12dB；对于幅度大于-12dBFS的信号，则不对其放大。应当理解，上述参数的示出仅用于举例说明本申请的实施，并不用于限制本申请。
在具体实施时，数字增益放大单元进一步将放大后的PCM样本和对应的PA增益值(pa_gain)打包发送给DAC数字单元，打包格式可以参考图3的数据格式。
S503，DAC数字单元对各样本与用于标识该样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对该样本数据进行内插处理。
在具体实施时，DAC数字单元可以把输入的PCM数据和增益数据pa_gain按照图3数据格式进行分解，然后对PCM数据进行内插处理，将PCM数据转变为过采样1bit流x(n)。具体的，可以采用内插滤波器Interpolation filter执行内插处理。
S504，DAC模拟单元将内插处理后的样本数据转换为模拟信号。
在具体实施时，DAC模拟单元可以使用本领域常用的解调器，例如，Sigma-Delta解调器(DeModulator)把过采样的1比特流x(n)转换为模拟信号x(t)。
S505，延迟单元将该第二增益延迟M个时间长度传输至该模拟信号放大单元，其中，该M个时间长度为该DAC数字单元、DAC模拟单元、和模拟信号放大单元之间的延时之和。
由于DAC数字单元到模拟信号放大单元这条数据处理路径中存在延时(主要是内插滤波器Interpolation filter的group delay引起的)，因此pa_gain信号也可以经过若干个延时，以跟PCM数据对齐。
在具体实施时，该延迟单元可以采用寄存器实现，该寄存器在配置的M个时间长度后，将存储的pa_gain发送给模拟信号放大单元。
应当理解，S505可以与S503的内插处理和S504同步执行。
S506，模拟信号放大单元根据该各样本对应的第二增益的大小，衰减该模拟信号，输出衰减后的模拟信号。
在具体实施时，模拟信号放大单元可以使用延迟单元传输过来的pa_gain来对输入的模拟信号x(t)进行放大，得到最终输出信号y(t)。
具体地，如上所述，当pa_gainvol设置为0dB，pa_gain_dac设置为-12dB，threshold_digital_level设置为-12dBFS时；当输入信号的幅度小于-12dBFS时，pa_gain＝pa_gainvol+pa_gain_dac，pa_gain等于-12dB，即，模拟信号放大单元对输入的模拟信号x(t)放大-12dB，即，对该模块信号衰减12dB，得到输出信号y(t)。
至此，完成了输入信号的数模转换。对于幅度小于-12dBFS的小信号，通过上述信号处理方法后，DAC量化的SNR可以提升12dB。
采用本申请实施例中的信号处理方法及系统，根据处理的数字信号的幅度来对输入信号进行放大，并将放大的增益大小增加至样本的预定位置，并在模数转换之后，针对相应的信号衰减相应大小的增益，恢复原有信号幅度，经上述处理能够提升输入信号的量化信噪比。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种信号处理系统，包括：检测单元，用于检测处理信号的幅度；增益计算单元，用于根据该处理信号的幅度确定第一增益；其中，该处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号；模拟信号放大单元，用于将该模拟信号放大第一增益；ADC模拟单元，用于对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；ADC数字单元，用于对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识该样本对应的第一增益大小的数据；数字增益衰减单元，用于根据该各样本对应的第一增益的大小，衰减该各样本，输出衰减后的数字信号。
在具体实施时，该检测单元具体可以包括：模拟信号幅度检测子单元，用于检测输入的模拟信号幅度；该增益计算单元，具体用于在该模拟信号的幅度小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第一值；在该模拟信号的幅度大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第二值，其中，所述第一值大于所述第二值。
在具体实施时，该检测单元具体包括：数字音量检测子单元，用于统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；该增益计算单元，具体用于在该前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第三值；在该前一预定时间长度内的幅度值大于或等于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第四值，其中，所述第三值大于所述第四值。
在具体实施时，该检测单元具体包括：模拟信号幅度检测子单元，用于检测输入的模拟信号幅度；以及数字音量检测子单元，用于统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；增益计算单元，具体用于在该模拟信号的幅度小于预定幅度阈值，且该前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定该第一增益大小为第五值；在其他情况下，确定该第一增益大小为第六值，其中，所述第五值大于所述第六值。
在具体实施时，根据本申请实施例第三个方面的系统，还包括：延迟单元，用于将该增益计算单元计算得到的该第一增益，延迟N个时间长度传输至该ADC数字单元，其中，该N个时间长度为该模拟信号放大单元、ADC模拟单元、和ADC数字单元之间的延时之和。
在具体实施时，该预定位置包括以下情况之一：该样本之后8bit、或该样本之前8bit。
在具体实施时，该数字增益衰减单元具体用于：从该预定位置获取各样本对应的第一增益大小；并根据该对应的第一增益大小，计算该各样本的衰减增益；根据该衰减增益衰减各样本。
该系统的实施可以参见上述本申请实施例一中信号处理系统100的实施，重复之处不再赘述。
采用本申请实施例中提供的信号处理系统，根据处理的模拟信号或数字信号的幅度，来对输入信号进行放大，并将放大的增益大小增加至样本的预定位置，并在模数转换之后，衰减相应大小的增益，以恢复原有信号幅度，经上述处理能够提升输入信号的量化信噪比。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种信号处理系统，包括：数字音量检测单元，用于统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据该数字信号的幅度确定第二增益；数字增益放大单元，用于根据第二增益放大该数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识样本对应的第二增益大小的数据；DAC数字单元，用于对各样本与用于标识该样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对该样本数据进行内插处理；DAC模拟单元，用于将内插处理后的样本数据转换为模拟信号；模拟信号放大单元，用于根据该各样本对应的第二增益的大小，衰减该模拟信号，输出衰减后的模拟信号。
在具体实施时，根据本申请实施例的第四个方面的系统，还包括：延迟单元，用于将该DAC数字单元拆分得到的第二增益延迟M个时间长度传输至该模拟信号放大单元，其中，该M个时间长度为该DAC数字单元、DAC模拟单元、和模拟信号放大单元之间的延时之和。
在具体实施时，该预定位置包括以下情况之一：该样本之后8bit、或该样本之前8bit。
该系统的实施可以参见上述本申请实施例二中信号处理系统400的实施，重复之处不再赘述。
采用本申请实施例中提供的信号处理系统，根据输入的数字信号的幅度，来对输入信号进行放大，并将放大的增益大小增加至样本的预定位置，并在数模转换之后，衰减相应大小的增益，以恢复原有信号幅度，经上述处理能够提升输入信号的量化信噪比。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据所述处理信号的幅度确定第一增益；其中，所述处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号；
模拟信号放大单元将所述模拟信号放大第一增益；
ADC模拟单元对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；
ADC数字单元对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识所述样本对应的第一增益大小的数据；
数字增益衰减单元根据所述各样本对应的第一增益的大小，衰减所述各样本，输出衰减后的数字信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述处理信号包括输入的模拟信号时，检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据所述处理信号的幅度确定第一增益，具体包括：
模拟信号幅度检测子单元检测输入的模拟信号幅度；
增益计算单元在所述模拟信号的幅度小于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第一值；
增益计算单元在所述模拟信号的幅度大于或等于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第二值；其中，所述第一值大于所述第二值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述处理信号包括前一预定时长内输出的数字信号时，检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据所述处理信号的幅度确定第一增益，具体包括：
数字音量检测子单元统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；
增益计算单元在所述前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第三值；
增益计算单元在所述前一预定时间长度内的幅度值大于或等于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第四值，其中，所述第三值大于所述第四值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述处理信号包括输入的模拟信号和前一预定时长内输出的数字信号时，检测单元检测处理信号的幅度，并由增益计算单元根据所述处理信号的幅度确定第一增益，具体包括：
模拟信号幅度检测子单元检测输入的模拟信号幅度，且数字音量检测子单元统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；
增益计算单元在所述模拟信号的幅度小于预定幅度阈值，且所述前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第五值；
增益计算单元在其他情况下，确定所述第一增益大小为第六值，其中，所述第五值大于所述第六值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在增益计算单元根据所述处理信号的幅度确定第一增益之后，ADC数字单元在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识所述样本对应的第一增益大小的数据之前，还包括：
延迟单元将所述第一增益延迟N个时间长度传输至所述ADC数字单元，其中，所述N个时间长度为所述模拟信号放大单元、ADC模拟单元、和ADC数字单元之间的延时之和。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定位置包括以下情况之一：所述样本之后8bit、或所述样本之前8bit。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，数字增益衰减单元根据所述各样本对应的第一增益的大小，衰减所述各样本，具体包括：
数字增益衰减单元从所述预定位置获取各样本对应的第一增益大小；
并根据所述对应的第一增益大小，计算所述各样本的衰减增益；
根据所述衰减增益衰减各样本。
8.一种信号处理方法，其特征在于，包括：
数字音量检测单元统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据所述数字信号的幅度确定第二增益；
数字增益放大单元根据第二增益放大所述数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识所述样本对应的第二增益大小的数据；
DAC数字单元对各样本与用于标识所述样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对所述样本数据进行内插处理；
DAC模拟单元将内插处理后的样本数据转换为模拟信号；
模拟信号放大单元根据所述各样本对应的第二增益的大小，衰减所述模拟信号，输出衰减后的模拟信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在DAC数字单元对各样本与用于标识所述样本对应的第二增益大小的数据进行拆分之后，模拟信号放大单元根据所述各样本对应的第二增益的大小，衰减所述模拟信号之前，还包括：
延迟单元将所述第二增益延迟M个时间长度传输至所述模拟信号放大单元，其中，所述M个时间长度为所述DAC数字单元、DAC模拟单元、和模拟信号放大单元之间的延时之和。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预定位置包括以下情况之一：所述样本之后8bit、或所述样本之前8bit。
11.一种信号处理系统，其特征在于，包括：
检测单元，用于检测处理信号的幅度；
增益计算单元，用于根据所述处理信号的幅度确定第一增益；其中，所述处理信号包括：输入的模拟信号、和/或前一预定时长内输出的数字信号；
模拟信号放大单元，用于将所述模拟信号放大第一增益；
ADC模拟单元，用于对放大后的模拟信号进行模数转换得到数字信号；
ADC数字单元，用于对数字信号进行编码得到多个样本，并在编码后的各样本的预定位置，增加用于标识所述样本对应的第一增益大小的数据；
数字增益衰减单元，用于根据所述各样本对应的第一增益的大小，衰减所述各样本，输出衰减后的数字信号。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述检测单元具体包括：模拟信号幅度检测子单元，用于检测输入的模拟信号幅度；
所述增益计算单元，具体用于在所述模拟信号的幅度小于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第一值；在所述模拟信号的幅度大于或等于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第二值，其中，所述第一值大于所述第二值。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述检测单元具体包括：数字音量检测子单元，用于统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；
所述增益计算单元，具体用于在所述前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第三值；在所述前一预定时间长度内的幅度值大于或等于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第四值，其中，所述第三值大于所述第四值。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述检测单元具体包括：模拟信号幅度检测子单元，用于检测输入的模拟信号幅度；以及数字音量检测子单元，用于统计衰减后的数字信号在前一预定时间长度内的幅度值；
增益计算单元，具体用于在所述模拟信号的幅度小于预定幅度阈值，且所述前一预定时间长度内的幅度值小于预定幅度阈值时，确定所述第一增益大小为第五值；在其他情况下，确定所述第一增益大小为第六值，其中，所述第五值大于所述第六值。
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：
延迟单元，用于将所述增益计算单元计算得到的所述第一增益，延迟N个时间长度传输至所述ADC数字单元，其中，所述N个时间长度为所述模拟信号放大单元、ADC模拟单元、和ADC数字单元之间的延时之和。
16.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述预定位置包括以下情况之一：所述样本之后8bit、或所述样本之前8bit。
17.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述数字增益衰减单元具体用于：从所述预定位置获取各样本对应的第一增益大小；并根据所述对应的第一增益大小，计算所述各样本的衰减增益；根据所述衰减增益衰减各样本。
18.一种信号处理系统，其特征在于，包括：
数字音量检测单元，用于统计输入的数字信号在一预定时间长度内的幅度值，并根据所述数字信号的幅度确定第二增益；
数字增益放大单元，用于根据第二增益放大该数字信号，并在放大后的各样本的预定位置，增加用于标识所述样本对应的第二增益大小的数据；
DAC数字单元，用于对各样本与用于标识所述样本对应的第二增益大小的数据进行拆分，并对所述样本数据进行内插处理；
DAC模拟单元，用于将内插处理后的样本数据转换为模拟信号；
模拟信号放大单元，用于根据所述各样本对应的第二增益的大小，衰减所述模拟信号，输出衰减后的模拟信号。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括：
延迟单元，用于将所述DAC数字单元拆分得到的第二增益延迟M个时间长度传输至所述模拟信号放大单元，其中，所述M个时间长度为所述DAC数字单元、DAC模拟单元、和模拟信号放大单元之间的延时之和。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述预定位置包括以下情况之一：所述样本之后8bit、或所述样本之前8bit。
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