CN1612476A - 插补器、插补方法以及信号处理电路 - Google Patents

插补器、插补方法以及信号处理电路 Download PDF

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CN1612476A CNA2004100865949A CN200410086594A CN1612476A CN 1612476 A CN1612476 A CN 1612476A CN A2004100865949 A CNA2004100865949 A CN A2004100865949A CN 200410086594 A CN200410086594 A CN 200410086594A CN 1612476 A CN1612476 A CN 1612476A
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Abstract

提供一种插补器(100)，由具有抽头(120)的移位寄存器(140)、乘法器(160)以及加法器(180)构成。移位寄存器(140)，对非同步采样的采样数据(X)依次取出，各乘法器(160)，将移位寄存器(140)的各抽头(120)的输出，分别乘以系数表(200)输出的抽头系数。加法器(180)，将各乘法器(160)得到的所有的积相加，并得到输出采样数据(Y)。这里，按照让插补器(100)具有带通滤波器的特性那样设定抽头系数。只有，插补器就具有能将DC偏移成分除去的功能。

Description

插补器、插补方法以及信号处理电路
技术领域
本发明涉及一种在数字信号处理中，对采样的输入信号进行位点的插补的插补器(内插器)、插补(内插)方法以及信号处理电路。
背景技术
数字数据接收系统中，通常，采用与接收信号的信元(symbole)同步的时钟，在模拟/数字(A/D)转换器对接收信号进行采样，进行数字数据的解调。另一方，周知有以非同步的时钟进行采样的的非同步采样。在非同步采样中由插补器，根据采样点数据推测、计算处于采样点间的信元点的数据。这些插补器的考虑方法，对某一频率的采样信号利用更高频率进行0插补向上采样(up-sampling)，其次，将由此产生的不必要的图像信号利用低通滤波器(LPF)除去，之后，抽取向下采样(down-sampling)的一连串动作进行再采样。
但是，例如，在数码摄录机(DVC)之类的数码系统的再生频道中将磁头读取的信号由磁头放大器放大后，为了除去再生信号的波形失真，将其输出按PR4(Partial Response Class 4：部分响应类)均衡等的特性波形均衡。PR4的特性中必要的信号成分中没有直流(DC)成分，实际的系统中，由磁头放大器和A/D转换器等在信号中附加了DC偏移成分。为将这样的DC偏移成分除去，需要在A/D转换器之前连接耦合电容器，或者在A/D转换器之后插入DC偏移消除电路，但由于增加了外围的零件数，存在使电路变复杂，因此电路规模增大的问题。而且，在上述低通滤波器中不能除去DC偏移成分。
专利文献1：特开2003-244258号公报；
专利文献2：特开平7-297680号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有能除去DC偏移成分的功能的插补器。
本发明提供一种插补器，对数字采样模拟信号形成的数字信号进行插补处理，包含：通过多个抽头接收上述数字信号，从上述多个抽头生成抽头输出的装置；对上述抽头输出的每一个分别乘以给定系数的乘法装置；和对上述乘法装置的输出相加的加法装置；按照表现出只让特定范围的频率的信号通过的带通滤波器的特性那样设定上述给定系数。
在上述插补器中，优选上述给定系数为可变。
在上述插补器中，优选上述数字信号中没有直流成分。
再有，本发明提供一种插补方法，对数字采样模拟信号形成的数字信号进行插补处理，包含：通过多个抽头接收上述数字信号，从上述多个抽头生成抽头输出的步骤；对上述抽头输出的每一个分别乘以给定系数的步骤；和对上述乘法装置的输出相加的步骤；按照表现出只让特定范围的频率的信号通过的带通滤波器的特性那样设定上述给定系数。
本发明还提供一种信号处理电路，包含上述插补器。
在上述信号处理电路中，优选还具有在上述插补器中控制进行位点插补的位置的装置。
根据本发明，不用设计耦合电容器、DC偏移消除电路等的电路，就可以由插补器去除DC偏移成分。
附图说明
图1表示本发明的信号处理电路的构成一例的图。
图2表示本发明的插补器的构成一例的图。
图3表示在本发明插补器中根据表1所示的抽头系数处理的信号的频率特性图。
图4表示在本发明插补器中根据表2所示的抽头系数处理的信号的频率特性图。
图5表示在本发明插补器中根据表3所示的抽头系数处理的信号的频率特性图。
图6表示根据以往的LPF特性的插补器处理的信号的频率特性图。
图中：100-插补器，120-抽头，140-移位寄存器，160-乘法器，180-加法器，200-系数表
具体实施形式
以下对本发明进行详细说明。图1表示包含本发明的插补器的信号处理电路构成的一例。例如，通过DVC等的磁头读取的模拟信号，通过头放大器220放大，在A/D转换器240中根据采样频率fs进行数字采样，并输出采样数据X。采样频率fs的时钟由锁相环(PLL)/压控振荡器(VCO)260产生。
插补器100，通过数字信号处理，从非同步采样的数据中推测插补位点。插补器100，由例如，具有图2所示的抽头(tap)120的移位寄存器140、乘法器160以及加法器180组成。移位寄存器140，依次取出采样数据X，各乘法器160，将移位寄存器140的各抽头120的输出，与系数表200的输出的抽头系数相乘。加法器180，将从各乘法器160得到的全部积相加，得到输出采样数据Y。这里抽头系数为可变，可根据各种信号的特性任意设定。尤其在DVC的情况下，由于将头放大器的输出按照PR4均衡特性等进行波形均衡，因而必要的信号成分中没有直流成分(DC)。因此，作为插补器100的特性，不是过去的低通滤波器(LPF)的特性，而是采用没有或者直流振幅增益比较小，并例如只让特定范围的频率信号通过的带通滤波器(BPF)的特性。这样，就能够由插补器100除去DC成分。
本实施形式中，设置抽头系数，使插补器100表示出BPF的特性。例如，在抽头数为10个，插补为32点的情况下，抽头系数的设定例如表1、表2以及表3所示。在表1、表2以及表3中，横列表示抽头编号(这时抽头数为10个)，纵行表示插补位置(这时，4号抽头和5号抽头之间插补位置取32点，与5号抽头最近的点为0，与4号抽头最近的点为31。)
表1
                                  抽头编号
  0     1     2 3     4     5 6   7   8   9
  插补位置     0   0     -1     2 -10     11     47 9   -9   2   -1
    1   -1     -1     2 -10     12     47 8   -9   2   -1
    2   -1     -1     2 -10     14     47 6   -9   2   -2
    3   -1     -1     2 -10     15     47 5   -8   2   -2
    4   -1     -1     1 -11     17     46 3   -8   2   -2
    5   -1     -1     1 -11     19     46 2   -7   2   -2
    6   -1     -1     1 -11     20     45 1   -7   2   -2
    7   -1     -1     1 -11     22     44 0   -6   2   -2
    8   -1     0     0 -11     24     44 -2   -6   2   -2
    9   -1     0     0 -11     25     43 -3   -6   2   -2
    10   -1     0     0 -10     27     42 -4   -5   2   -2
    11   -1     0     -1 -10     29     41 -5   -5   2   -2
    12   -1     0     -1 -10     30     40 -6   -4   1   -2
    13   -1     0     -1 -9     32     38 -6   -4   1   -2
    14   -1     1     -2 -9     33     37 -7   -3   1   -2
    15   -1     1     -2 -8     35     36 -8   -3   1   -2
    16   -2     1     -3 -8     36     35 -8   -2   1   -1
    17   -2     1     -3 -7     37     33 -9   -2   1   -1
    18   -2     1     -4 -6     38     32 -9   -1   0   -1
    19   -2     1     -4 -6     40     30 -10   -1   0   -1
    20   -2     2     -5 -5     41     29 -10   -1   0   -1
    21   -2     2     -5 -4     42     27 -10   0   0   -1
    22   -2     2     -6 -3     43     25 -11   0   0   -1
    23   -2     2     -6 -2     44     24 -11   0   0   -1
    24   -2     2     -6 0     44     22 -11   1   -1   -1
    25   -2     2     -7 1     45     20 -11   1   -1   -1
    26   -2     2     -7 2     46     19 -11   1   -1   -1
    27   -2     2     -8 3     46     17 -11   1   -1   -1
    28   -2     2     -8 5     47     15 -10   2   -1   -1
    29   -2     2     -9 6     47     14 -10   2   -1   -1
    30   -1     2     -9 8     47     12 -10   2   -1   -1
    31   -1     2     -9 9     47     11 -10   2   -1   0
表2
                                   抽头编号
   0     1    2 3     4     5 6  7     8    9
  插补位置     0    -1     -3    0 -15     3     39 1  -15     0    -3
    1    -1     -3    -1 -16     4     39 0  -14     0    -3
    2    -1     -3    -1 -16     6     39 -2  -14     0    -3
    3    -1     -2    -1 -16     8     39 -3  -13     0    -3
    4    -1     -2    -1 -17     9     38 -4  -13     0    -3
    5    -1     -2    -2 -17     11     38 -6  -12     0    -3
    6    -1     -2    -2 -17     12     37 -7  -12     0    -3
    7    -1     -2    -2 -17     14     37 -8  -11     0    -3
    8    -1     -2    -3 -17     16     36 -9  -11     0    -3
    9    -2     -2    -3 -17     17     35 -10  -10     0    -3
    10    -2     -2    -3 -17     19     34 -11  -9     0    -3
    11    -2     -2    -4 -17     21     33 -12  -9     0    -3
    12    -2     -1    -4 -17     22     32 -13  -8     0    -3
    13    -2     -1    -5 -16     24     31 -14  -8     -1    -2
    14    -2     -1    -5 -16     25     29 -14  -7     -1    -2
    15    -2     -1    -6 -15     27     28 -15  -6     -1    -2
    16    -2     -1    -6 -15     28     27 -15  -6     -1    -2
    17    -2     -1    -7 -14     29     25 -16  -5     -1    -2
    18    -2     -1    -8 -14     31     24 -16  -5     -1    -2
    19    -3     0    -8 -13     32     22 -17  -4     -1    -2
    20    -3     0    -9 -12     33     21 -17  -4     -2    -2
    21    -3     0    -9 -11     34     19 -17  -3     -2    -2
    22    -3     0    -10 -10     35     17 -17  -3     -2    -2
    23    -3     0    -11 -9     36     16 -17  -3     -2    -1
    24    -3     0    -11 -8     37     14 -17  -2     -2    -1
    25    -3     0    -12 -7     37     12 -17  -2     -2    -1
    26    -3     0    -12 -6     38     11 -17  -2     -2    -1
    27    -3     0    -13 -4     38     9 -17  -1     -2    -1
    28    -3     0    -13 -3     39     8 -16  -1     -2    -1
    29    -3     0    -14 -2     39     6 -16  -1     -3    -1
    30    -3     0    -14 0     39     4 -16  -1     -3    -1
    31    -3     0    -15 1     39     3 -15  0     -3    -1
表3
                                      抽头编号
   0    1 2 3     4     5 6    7     8    9
  插补位置     0    -1    -6 0 -16     3     45 2    -15     0    -6
    1    -1    -5 0 -16     5     45 0    -15     0    -6
    2    -1    -5 0 -17     7     44 -1    -14     0    -6
    3    -2    -5 0 -17     9     44 -3    -13     0    -6
    4    -2    -5 0 -17     11     44 -5    -13     0    -6
    5    -2    -5 -1 -18     12     43 -6    -12     0    -6
    6    -2    -5 -1 -18     14     42 -7    -11     0    -6
    7    -3    -4 -1 -18     16     41 -9    -11     0    -6
    8    -3    -4 -1 -18     18     41 -10    -10     -1    -5
    9    -3    -4 -2 -18     20     40 -11    -9     -1    -5
    10    -3    -4 -2 -18     22     38 -12    -9     -1    -5
    11    -3    -4 -3 -18     23     37 -13    -8     -1    -5
    12    -4    -3 -3 -18     25     36 -14    -7     -1    -5
    13    -4    -3 -4 -17     27     35 -15    -7     -2    -5
    14    -4    -3 -4 -17     29     33 -15    -6     -2    -5
    15    -4    -3 -5 -17     30     32 -16    -5     -2    -4
    16    -4    -2 -5 -16     32     30 -17    -5     -3    -4
    17    -5    -2 -6 -15     33     29 -17    -4     -3    -4
    18    -5    -2 -7 -15     35     27 -17    -4     -3    -4
    19    -5    -1 -7 -14     36     25 -18    -3     -3    -4
    20    -5    -1 -8 -13     37     23 -18    -3     -4    -3
    21    -5    -1 -9 -12     38     22 -18    -2     -4    -3
    22    -5    -1 -9 -11     40     20 -18    -2     -4    -3
    23    -5    -1 -10 -10     41     18 -18    -1     -4    -3
    24    -6    0 -11 -9     41     16 -18    -1     -4    -3
    25    -6    0 -11 -7     42     14 -18    -1     -5    -2
    26    -6    0 -12 -6     43     12 -18    -1     -5    -2
    27    -6    0 -13 -5     44     11 -17    0     -5    -2
    28    -6    0 -13 -3     44     9 -17    0     -5    -2
    29    -6    0 -14 -1     44     7 -17    0     -5    -1
    30    -6    0 -15 0     45     5 -16    0     -5    -1
    31    -6    0 -15 2     45     3 -16    0     -6    -1
而且，根据表1、表2以及表3各自的抽头 系数处理的信号的频率特性分别如图3、图4以及图5所示。
还有，表示以往的LPF的特性的插补器的抽头系数的设定例如表4所示，根据表4的抽头系数处理的信号的频率特性如图6所示。
表4
                                        抽头编号
   0     1     2 3     4     5     6   7     8    9
  插补位置     0    0     -1     5 -9     12     52     11   -8     5    -2
    1    0     -1     4 -9     14     52     9   -8     5    -2
    2    0     -1     4 -9     16     52     8   -7     5    -2
    3    0     -1     4 -9     18     51     6   -7     4    -2
    4    0     -1     4 -10     19     51     5   -6     4    -2
    5    -1     -1     4 -10     21     50     3   -6     4    -2
    6    -1     0     4 -10     23     50     2   -5     4    -2
    7    -1     0     3 -10     25     49     1   -5     4    -2
    8    -1     0     3 -10     27     48     -1   -4     4    -2
    9    -1     0     3 -10     28     47     -2   -4     4    -2
    10    -1     1     2 -10     30     46     -3   -3     3    -2
    11    -1     1     2 -9     32     45     -4   -2     3    -2
    12    -1     1     2 -9     33     44     -5   -2     3    -2
    13    -1     1     1 -9     35     42     -6   -1     3    -2
    14    -2     2     1 -8     37     41     -6   -1     2    -2
    15    -2     2     0 -8     38     40     -7   0     2    -2
    16    -2     2     0 -7     40     38     -8   0     2    -2
    17    -2     2     -1 -6     41     37     -8   1     2    -2
    18    -2     3     -1 -6     42     35     -9   1     1    -1
    19    -2     3     -2 -5     44     33     -9   2     1    -1
    20    -2     3     -2 -4     45     32     -9   2     1    -1
    21    -2     3     -3 -3     46     30     -10   2     1    -1
    22    -2     4     -4 -2     47     28     -10   3     0    -1
    23    -2     4     -4 -1     48     27     -10   3     0    -1
    24    -2     4     -5 1     49     25     -10   3     0    -1
    25    -2     4     -5 2     50     23     -10   4     0    -1
    26    -2     4     -6 3     50     21     -10   4     -1    -1
    27    -2     4     -6 5     51     19     -10   4     -1    0
    28    -2     4     -7 6     51     18     -9   4     -1    0
    29    -2     5     -7 8     52     16     -9   4     -1    0
    30    -2     5     -8 9     52     14     -9   4     -1    0
    31    -2     5     -8 11     52     12     -9   5     -1    0
再次，参照图1来说明。由插补器100输出的输出采样数据Y，通过包含从固定滤波器、BPF/高通滤波器(HPF)、全通滤波器中选择一个以上组成的滤波器282以及FIR滤波器284等的均衡器280进行滤波处理，并输出数据Z。
并且，由插补器100推测插值的位置，通过采用由例如位推测点误差检测器320、环路滤波器340，以及控制部(NCO)360组成的反馈环路300控制插补器100来决定。位推测点误差检测器320，从输出数据Z中检测时间误差，环路滤波器340从检测的时间误差中除去噪音成分、并进行积分处理、微分处理。控制部360，反馈由环路滤波器340处理的时间误差，控制插补器100的动作。优选将相当于这些位点同步的PLL的环路动作全部进行数字处理。这里，反馈环路300中，例如，从采样的数据的绝对值中检测出对称性的偏移，让误差为0那样进行反馈。
只要由本发明的插补器处理的信号为数字信号，就没有特别限定，尤其是对于数码摄录机(DVC)之类的数字系统中使用的PR4特性信号、PR5特性信号、双码符号、平方符号(M2)、相位编码(PE)符号等，其必要信号成分中不含有直流(DC)成分的信号的处理能发挥效果。
本发明的插补器，能够作为例如CMOS-LSI等的数字集成电路、数字/模拟集成电路化的数字信号处理电路，适合使用于处理地面波广播、卫星数字广播、数字视频、数字通信、CD系统、MD系统、DVD系统等所使用的数字信号的装置。
依据本发明，提供一种不设置耦合电容器、DC偏移消除电路等电路，就能够将DC偏移成分消除的插补器、插值方法、信号处理电路。

Claims (6)

1、一种插补器，对数字采样模拟信号形成的数字信号进行插补处理，其特征在于，包含：
通过多个抽头接收所述数字信号，从所述多个抽头生成抽头输出的装置；
对所述抽头输出的每一个分别乘以给定系数的乘法装置；和
对所述乘法装置的输出相加的加法装置；
按照表现出只让特定范围的频率的信号通过的带通滤波器的特性那样设定所述给定系数。
2、根据权利要求1所述的插补器，其特征在于，所述给定系数为可变。
3、根据权利要求1或2所述的插补器，其特征在于，所述数字信号中没有直流成分。
4、一种插补方法，对数字采样模拟信号形成的数字信号进行插补处理，其特征在于，包含：
通过多个抽头接收所述数字信号，从所述多个抽头生成抽头输出的步骤；
对所述抽头输出的每一个分别乘以给定系数的步骤；和
对所述乘法装置的输出相加的步骤；
按照表现出只让特定范围的频率的信号通过的带通滤波器的特性那样设定所述给定系数。
5、一种信号处理电路，其特征在于，含有权利要求1～3中任一项所述的插补器。
6、根据权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，还具有在所述插补器中控制进行位点插补的位置的装置。
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