DE69123365T2

DE69123365T2 - Verfahren zur reduzierung des leistungsverbrauchs einer digitalen filterbank durch verringern der anzahl der multiplikationen

Info

Publication number: DE69123365T2
Application number: DE69123365T
Authority: DE
Inventors: Johan Linkoeping Hellgren; Thomas Borensberg Lunner
Original assignee: Individual
Current assignee: Oticon AS
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2011-12-14
Also published as: CA2098711A1; AU9097391A; AU652210B2; CA2098711C; ATE145772T1; JPH06503450A; US5436859A; EP0574400A1; WO1992011696A1; EP0574400B1; SE9004055D0; ES2094899T3; SE467680B; SE9004055L; DK0574400T3; DE69123365D1; JP3223188B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Analysevorrichtung mit einer digitalen Filterbank, die allgemein als Filterbank bekannt ist, für den Einsatz bei batteriebetriebenen Anwendungen, bei denen der Leistungsverbrauch im Vergleich zu einer parallelen Realisierung der Filterbank-Analysevorrichtung dadurch reduziert wird, daß die Zahl der durch die Filterbank-Analysiervorrichtung durchgeführten Multiplikationen reduziert wird, und die Filterbank-Analysiervorrichtung enthält Filter, und jeder Filter weist Durchgangsbänder und Sperrbänder auf, und eines der Filter ist ein nichtexpandiertes digitales Basisfilter mit Koeffizienten, einem Normalausgang und einem Komplementärausgang.
Bei der digitalen Signalverarbeitung besteht in vielen unterschiedlichen Zusammenhängen eine Anforderung zum Minimieren des Leistungsverbrauchs in einem gegebenen System. Dies gilt beispielsweise für batteriebetriebene Anwendungen. Digitale Filter weisen oft einen höheren Leistungsverbrauch als entsprechende analoge Filter auf. Der Grund, weshalb der Leistungsverbrauch für digitale Filtervorgänge relativ hoch ist, besteht darin, daß eine große Zahl von Betriebsschritten oft innerhalb jeder Sekunde durchgeführt werden. Die Bandpaßfilterung mit Hilfe von Filterbanken ist ein oft eingesetztes Filterverfahren. Eine Filterbank läßt sich einsetzen, wenn eine Zahl von Frequenzbändern zu trennen ist, oder wenn eine Verstärkung unterschiedlicher Frequenzbänder mit einem unterschiedlichen Umfang der Verstärkungen gewünscht wird. Ein k-Kanal- Fitlerbank/Spektrumanalyser weist eine Systemstruktur auf, bei der ein Eingangssignal x(n) in eine Gruppe von k frequenzgeteilten Kanälen gk (m); k=0, ..., k-1 unterteilt wird, wobei gk(m) die Kanalsignale kennzeichnet, Idealerweise wird in jedem Kanal ein Frequenzbereich ohne Nebensprechen zu benachbarten Kanälen ausgefiltert. Filterbänke sind detaillierter in "Digitale Signalverarbeitung mit unterschiedlichen Raten" von R.E. Chrochiere und L.R. Rabiner, Prentice-Hall, 1983, beschrieben.
Es bestehen zwei grundlegende Vorgehensweisen zum Verbinden vn Filtern: parallel oder in Kaskade. Im Fall der kaskadierten Filter wird das Ausgangssignal eines Filters an den Eingang eines nachfolgenden Filters geführt. In dem Fall paralleler Filter sind zwei oder mehr Filter an dasselbe (Eingangs)-Signal angeschlossen. Das kaskadenförmige und parallele Filtern ist detaillierter in "Digitale Signalverarbeitung mit unterchiedlichen Raten" von R.E. Chrochiere und L.R. Rabiner, Prentice- Hall, 1983 beschrieben, sowie in "Handbuch der digitalen Signalverarbeitung", editiert von D.F. Elliott, Kapitel 41 von N.A. Pashtoon, Academic Press, 1987.
Eine einfache Vorgehensweise zum Realisieren einer k-Kanal-Filterbank besteht im parallelen Einsatz von k Filtern. Alle k Filter benützen dasselbe Eingangssignal, x(n), als Eingang für die Filter. Diese Vorgehensweise entspricht beispielsweise den Patenten US-A-4 101 738 und US-A-4 766 562. Jeder Filter filtert einen Filterbereich zum Erzeugen eines einzigen Frequenzkanalsignals, gk(m); k=0, ..., k-1. Zum Erzielen einer hohen spektralen Trennung zwischen den Kanälen ist es erforderlich, Filter hoher Ordnung einzusetzen (mit vielen Koeffizienten, was zu vielen Multiplikationen führt). Bei der parallelen Filterbank ist es nicht möglich, Berechnungen zwischen den Kanälen der Filterbank zu teilen. Die Erfindung reduziert die Zahl der Multiplikationen durch Teilen von Berechnungen zwischen Kanälen und sie nützt die Eigenschaften gewisser Arten von Filtern, bei denen viele Koeffizienten zu Null werden.
Bei der Bandpaßfilterung mit Hilfe einer digitalen Filterbank ist oft eine hohe Ordnungszahl für die Filter in der Bank erforderlich, um eine ausreichende Selektivität für die Filterbank zu erreichen. Höhere Ordnungszahlen implizieren viel Multiplikationen pro Absatzwert und pro Sekunde. Bei digitalen Filterprozessen ist die verbrauchte Leistung oft proportional zu der Zahl der Koeffizienten (Multiplikationen) in der Filterimpulsantwort. Der Leistungsverbrauch läßt sich demnach reduzieren, indem die Zahl der Multiplikationen reduziert wird. Gemäß der Erfindung wird dies bei einer digitalen Filterbank-Analysevorrichtung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Basisfilter mit einer Zahl von Koeffizienten mit den Werten Null zwischen jedem Koeffizienten in dem ursprünglichen Basisfilter expandiert ist; eine erste Teilfilterbank mit dem normalen Ausgang, und eine zweite Teilfilterbank mit dem komplementären Ausgang verbunden ist; daß jedes Durchgangsband des normalen Ausgangs des expandierten Basisfilters und jedes Durchgangsband des komplementären Ausgangs des expandierten Basisfilters die Durchgangsbänder der Filterbank- Anaylsevorrichtung festlegen; die erste Teilfilterbank so ausgebildet ist, daß sie diejenigen Bänder ausfiltert, die Durchgangsbänder des normalen Ausgangs des expandierten Basisfilters sind, so daß lediglich ein Filterbankband bei jedem Ausgangssignal der ersten Teilfilterbank vorliegt; und die zweite Teilfilterbank so ausgebildet ist, daß sie diejenigen Bänder ausfiltert, die Durchgangsbänder des komplementären Ausgangs des expandierten Basisfilters sind, so daß lediglich ein Filterbankband in jedem Ausgangssignal der zweiten Teilfilterbank vorliegt.
Der Begriff Filterbankband wird hier und im folenden in dem Sinne benützt, daß er eines der Frequenzbänder bezeichnet, das in den Ausgangssignalen der Filterbank vorliegt.
Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Filterbank sind in den abhängigen Patentansprüchen herausgestellt.
Die Erfindung wird nun detaillierter unter bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 ein linearphasiges FIR-Filter mit einheitlicher Ordnungszahl, bei dem die Zahl der Multiplikationen auf nahezu die Hälfte reduziert ist;
Fig. 2 ein linearphasiges FIR-Filter mit einem komplementären Ausgang;
Fig. 3 ein mit Null-Elementen ergänztes FIR-Filter, das durch Ersetzen jedes Zeitverzögerungselements, bei dem in Fig. 4 gezeigten Filter durch vier Zeitverzögerungselemente aufgebaut wurde;
Fig. 4 ein digitalies FIR-Filter;
Fig. 5 die Dämpfungsfunktion eines linearphasigen Tiefpaß-FIR-Filters der Ordnung 6, das sich mit vier Multiplikationen pro Abtastwert in Übereinstimmung mit der Fig. 1 realisieren läßt;
Fig. 6 die Dämpfungsfunktion eines durch Null-Elemente ergänzten digitalen Filters, das durch Ersetzung jedes Zeitverzögerungselements bei dem in Fig. 5 gezeigten Filter durch vier Zeitverzögerungselemente aufgebaut wurde; auch dieses Filter läßt sich mit vier Multiplikationen pro Abtastwert realisieren;
Fig. 7 eine Filterbank mit einem Basisfilter und nachgeordneten Teilfilterbänken;
Fig. 8 ein mit Nullelementen ergänztes linearphasiges FIR-Filter mit einem komplementären Ausgang;
Fig. 9 die ideale Dämpfungsfunktion des Basisfilters mit komplementärem Ausgang;
Fig. 10 ein idealisiertes Diagramm im Zusammenhang mit dem Frequenzausgang der Ausgangssignale von zwei Teilfilterbänken HD1 und HD2, wobei der Frequenzanteil den Filterbankbändern entspricht;
Fig. 11 Ausführungsformen der Teilfilterbänke;
Fig. 12 ein Beispiel einer Filterbank mit neun Filterbankbändern; und
Fig. 13a bis 13h die Dämpfungsfunktion unterschielicher Filter H&sub1;(z), H&sub2;(z), H&sub3;(z), H&sub4;(z), H&sub5;(z), H&sub6;(z), H&sub7;(z) und H&sub8;(z) in einem Beispiel einer Filterbank mit neun Filterbankbändern.
Eine Art von Filter, die gute Eigenschaften aufweist, ist ein linearphasiges FIR-Filter (begrenzte Impulsantwort. Die Impulsantwort dieser Filter ist symmetrisch und wird durch h(k) = h(n-k) beschrieben, wobei gilt k=0, ..., N-1 und N die Ordnungszahl des Filters ist. Bei Realisierung eines derartigen Filters ist es demnach möglich, die Zahl der Multiplikationen durch Zuhilfenahme einer geeigneten Struktur direkt zu halbieren (vgl. Fig. 1). Dieses linearphasige FIR-Filter wird detaillierter in "Digitale Signalverarbeitung mit Mehrfachrate" durch R.E. Chrochiere und L.R. Rabiner, Prentice-Hall 1983, beschrieben. Diese Veröffentlichung beschreibt auch den Aufbau eines linearphasigen FIR-Filters mit dem sogenannten Remez-Allgorithmus.
Zwei Filter H(z) und Hc(z) sind komplementär, wenn sie die folgende Bedingung erfüllten:
H(z) + Hc(z) = 1 für alle z = 1
Demnach stimmt dann, wenn den Filtern dasselbe Eingangssignal zugeführt wird und die Ausgangssignale addiert werden, das Ergebnis mit dem Fall überein, in dem das Eingangssignal in Übereinstimmung mit der Gruppendurchgangsseite der Filter verzögert wird.
Ds komplementäre Ausgangssignal Hc(z) läßt sich mit einem linearphasigen FIR-Filter H(z) mit einer geradzahligen Ordnungszahl N anhand der Beziehung
Hc(z) = z-N/2-H(z)
Die Fig. 2 zeigt, daß das komplementäre Ausgangssignal Hc(z) in sehr einfacher Weise dann erhalten werden kann, wenn der Filter H(z) ein linearphasiges FIR-Filter mit einheitlicher Ordnungszahl ist, das in Form eines Transversalfilters realisiert wird.
Komplementäre FIR-Filter sind detaillierter in "Handbuch der digitalen Signalverarbeitung" beschrieben, das veröffentlicht ist von D.F. Elliott, vgl. Kapitel 2 von P.P. Vaieyanathan, mit dem Titel "Entwurfsrealisierung digitaler FIR-Filter", Academic Press, 1987.
Ein mit Null-Elementen ergänztes Filter ist ein Filter, das mit einer Zahl von Filterkoeffizienten mit dem Wert Null zwischen jedem Filterkoeffizienten des ursprünglichen Filters ergänzt ist. Diese Vorgehensweise stimmt mit dem Erhalten der Übertragungsfunktion Hnull(z) des mit Null-Elementen ergänzten Filters überein, indem z in der Übertragungsfunktion H(z) des ursprünglichen Filters durch zn+1 ersetzt wird, wobei n die Zahl der Filterkoeffizienten mit dem Wert Null zwischen jedem Filterkoeffizienten des ursprünglichen Filters ist. In anderen Worten gilt: Hnull(z) = H(zn+1).
Beispielsweise: H(z) = a&sub0; + a&sub1;*z&supmin;¹,
n=2
Hnull(z) = H(z³) =a&sub0; + a&sub1;*z&supmin;³ =
a&sub0; + 0*z&supmin;¹ + 0*z&supmin;² + a&sub1;*z&supmin;³
Es ist möglich, mit einem Tiefpaßfilter mit einer relativ kurzen Impulsantwort anzufangen, und anschließend das Filter durch mehrere Koeffizienten mit dem Wert Null zwischen jedem Koeffizienten des ursprünglichen Filters zu ergänzen. Dies wird dadurch erreicht, daß jedes Zeitverschiebungselement des ursprünglichen Filters durch mehrere Zeitverschiebungselement des ursprünglichen Filters durch mehrere Zeitverschiebungselemente ergänzt wird. Das in Fig. 3 gezeigte durch Null- Elemente ergänzte Filter wurde durch Expandieren des in Fig. 4 gezeigten Filters mit drei Nullen zwischen jedem Filterkoeffizienten erhalten. Dies führt zu einer Zunahme der Ordnungszahl ohne einer Zunahme der Zahl der Multiplikationen. Im Spektralbereich kann dies so interpretiert werden, daß die Frequenzkennlinie komprimiert und entlang der Frequenzachse wiederholt ist. Dies resultiert aus der Tatsache, daß die Frequenzkennlinie eines digitalen Filters periodisch mit der Abtastfrequenz f&sub5; ist. Das Ergebnis ist ein Filter mit mehreren Sperrbändern als Durchgangsbändern. Diese Filter zeigen einen steilen Verlauf bezogen auf die Zahl der benützten Multiplikationen.
Die Frequenzkennlinie eines mit Null-Elementen ergänzten Filters ist gekennzeichnet durch
HNull(z) = H(z1+n)
wobei H dem ursprünglichen Filter entspricht, Hnull das mit Null- Elementen ergänzte Filter ist und n die Zahl der Filterkoeffizienten mit dem Wert Null zwischen jedem Koeffizienten des ursprünglichen Filters ist. Dies läßt sich auch in der Frequenzebene ausdrücken durch
(z = ej*2*pi*f*T)
Hnull(f) = H((n + 1)*f)
Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel eines Tiefpaßfilters, das mit drei Nullen zwischen jedem Koeffizienten expandiert wurde.
Die bei der Hälfte der Abtastfrequenz unsymmetrischen Filter weisen auch in der Impulsantwort eine Zahl von Koeffizienten auf, die Null sind.
Der erfindungsgemäße neue Filterbandaufbau läßt sich anhand einer in Fig. 7 gezeigten Struktur erkennen. Der Aufbau basiert auf einem Basisfilter H&sub1;(z) und nachgeordneten Teilfilterbänken HD1 und HD2. Das Basisfilter H&sub1;(z) ist ein mit Null-Elementen ergänztes linearphasiges FIR- Filter mit einem komplementären Ausgang (Fig. 8). Dieses Filter kann wechselseitig benachbarte Filterbankbänder wirksam mit einer hohen Ordnungszahl, aber mit einer geringen Zahl von Multiplikationen, trennen.
Die Fig. 9 zeigt einen idealisierten Aufbau der Frequenzkennlinie des Basisfilters H&sub1;(z) und von dessen Komplement.
Die Fig. 13a zeigt ein Beispiel der Frequenzkennlinie eines Basisfilters mit drei Multiplikationen in einer Filterbank mit neun Ausgängen (neun Filterbankbänder). Der komplementäre Ausgang des Basisfilters enthält Durchgangsbänder, wenn das Basisfilter Sperrbänder enthält, und umgekehrt.
Das Basisfilter und dessen Komplement (Fig. 7) teilt das Eingangssignal x(n) in zwei Teile derart, daß alle wechselseitig benachbarten Filterbankbänder so getrennt werden, daß jedes abwechselnde Filterbankband zu dem Ausgangssignal y&sub1;(n) übertragen wird und die verbleibenden Filterbankbänder zu dem komplementären Ausgang y1c(n) übertragen werden. Durch Auswahl eines mit Null-Elementen ergänzten Filters als Basisfilter wird die Hauptzahl der Filterkoeffizienten zu Null. Demnach ist es möglich, Basisfilter mit einer sehr hohen Ordnungszahl einzusetzen, um eine gute Trennung zwischen unterschiedlichen Filterbankbändern mit Hilfe einer geringen Zahl von Multiplikationen zu erhalten.
Der Rest der Struktur, die Teilfilterbänke, wird zum Trennen der einzelnen Filterbankbänder so benützt, daß lediglich ein Filterbankband in jedem Ausgangssignal vorliegt.
Die Fig. 10 zeigt eine idealisierte Form der Frequenzkennlinie der Filterbank zwischen dem Eingang bei dem Basisfilter H&sub1;(z) und den Ausgängen der Teilfilterbänke HD1 und HD2. Demnach ist die Zahl der Filterbankbänder (Ausgangssignale der Filterbank) durch das Basisfilter und dessen Komplement festgelegt.
Unterschiedliche Ausführungsformen der Teilfilterbänke bestehen aus einem oder mehreren Eingangsfiltern und optional nachgeordneten Teilfilterbänken, in Übereinstimmung mit Fig. 11.
Die Zahl der Multiplikationen wird wie folgt reduziert:
- Das Basisfilter wird durch Null-Elemente ergänzt, und des ist demnach in der Lage, jedes unterschiedliche Frequenzband mit lediglich einer geringen Zahl von Multiplikationen auszufiltern;
- das Komplement des Basisfilters wird durch lediglich eine Subtraktion erhalten; und
- die Sperrbänder des Basisfilters lassen sich als Durchgangsbänder der nachfolgenden Filter einsetzen, wodurch die bei den nachfolgenden Filtern zu stellenden Anforderungen reduziert werden können.
Es ist zu erkennen, daß die Zahl der Bänder und der Filterbank durch das Basisfilter und dessen Komplement festgelegt sind.
Die Fig. 12 und 13 zeigen ein Beispiel, in dem neun Filterbankbänder gewünscht sind. Das Basisfilter wird in Übereinstimmung mit Fig. 13a als linearphasiges komplementäres FIR-Filter aufgebaut, mit fünf Durchgangsbändern (vier Durchgangsbändern für das Komplement). HD1 (HD2) ist eine Teilfilterbank, gemäß der Fig. 11a, und diese besteht aus einem eingangsseitigen linearphasigen komplementären FIR-Filter H&sub2; (z) (H&sub3; (z)), gemäß der Fig. 13b (Fig. 13c), sowie zwei nachgeordneten Teilfilterbänken HD3 und HD4 (HD5 und HD6) (Fig. 12). H&sub2; (z) (H&sub3; (z)) wird mit Hilfe eines mit Null-Elementen ergänzten linearphasigen komplementären FIR-Filters derart realisiert, daß der Filter Durchgangsbänder für jedes wechselnde Durchgangsband des Basisfilters (das Komplement des Basisfilters) erzielt, jedoch einen geringeren Umfang bei der Ergänzung mit Nullelementen n als das Basisfilter aufweist (das Komplement des Basisfilters).
Der Aufbau oder das Feld läßt sich derart wiederholten, daß lediglich ein Filterbankband bei jedem Ausgang jeder Teilfilterbank vorliegt. Demnach bestehen HD3, HD4, HD5 und HD6 jeweils aus einem eingangsseitigen linearphasigen komplementären FIR-Filter H&sub4;(z), H&sub5;(z), H&sub6;(z) und H&sub7;(z) und möglicherweise aus nachgeordneten Teilfilterbänken. Das Komplement der Filter H&sub4;(z) und H&sub5;(z), H&sub6;(z) und H&sub7;(z) und deren Komplemente enthalten lediglich ein Filterbankband und demnach keine nachgeordneten Teilfilterbänke. Lediglich HD7 weist eine nachgeordnete Teilfilterbank auf, da das Ausgangssignal von H&sub4;(z) mehr als ein (zwei) Filterbankbänder aufweist.
Die Aufbauweisen dieser Filterbank sind wie folgt: HD1 und HD2 gemäß der Fig. 11a, HD3 gemäß der Fig. 11e und HD4, HD5, HD6 und HD7 gemäß der Fig. 11c.
Die Filter, deren Dämpfungsfunktionen in den Fig. 13a-13n wiedergegeben sind, weisen die folgenden sich gegenüber Null unterscheidenden FIR-Filterkoeffizienten auf:
Das Filter H&sub1;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Filterkoeffizienten auf:
h(0) = h(48)
h(16) = h(32)
h(34)
Die verbleibenden Koeffizienten sind Null. Dieser Filter läßt sich demnach mit drei Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub2;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Filterkoeffizienten auf:
h(0) = h(24)
h(8) = h(16)
h(12)
Die verbleibenden Koeffizienten sind Null. Dieses Filter läßt sich demnach mit drei Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub3;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Filterkoeffizeinten auf:
h(0) = h(30)
h(2) = h(28)
h(4) = h(26)
h(6) = h(24)
h(8) = h(22)
h(10) = h(20)
h(12) = h(18)
h(14) = h(16)
h(15)
Die verbleibenden Koeffizienten sind Null. Dieses Filter ist ein Filter dreißigster Ordnung, läßt sich jedoch mit neun Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub4;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Koeffizienten auf:
h(0) = h(12)
h(4) = h(8)
h(6)
Die verbleibenden Koeffizienten sind Null. Dieses Filter ist en Filter zwölfter Ordnung, läßt sich jedoch mit drei Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub5;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Koeffizienten auf:
h(0) = h(10)
h(2) = h(8)
h(4) = h(6)
h(5)
Die verbleibenden Koeffizienten sind Null. Dieses Filter ist ein Filter zehnter Ordnung, läßt sich jedoch mit vier Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub6;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Koeffizienten auf:
h(0) = h(8)
h(1) = h(7)
h(2) = h(6)
h(3) = h(5)
h(4)
Dieses Filter ist ein Filter achter Ordnung, läßt sich jedoch mit fünf Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub7;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Koeffizienten auf:
h(0) = h(8)
h(1) = h(7)
h(2) = h(6)
h(3) = h(5)
h(4)
Dieses Filter ist ein Filter achter Ordnung, läßt sich jedoch mit fünf Multiplikationen realisieren.
Das Filter H&sub8;(z) weist die folgenden Nicht-Null-Koeffizienten auf:
h(0) = h(2)
h(1)
Dieses Filter ist ein Filter zweiter Ordnung, läßt sich jedoch mit zwei Multiplikationen realisieren.
Eine Summierung der Zahl von Multiplikationen (Koeffizienten ungleicher Null) der zuvor erwähnten Filter zeigt, daß die Filterbank insgesamt 34 Multiplikationen für jeden Abtastwert erfordert.
Werden HD1 und HD2 in Übereinstimmung mit der in Fig. 11b gezeigten Ausführungsform aufgebaut, so filtert ein Filter jedes Filterbankband des Basisfilters aus. Der Vorteil dieser Ausführungsform im Vergleich zu einer Filterbank, die mit parallelen Bandpaßfiltern direkt ausgehend von dem Eingangssignal aufgebaut ist, besteht darin, daß die Anforderungen an die dem Basisfilter nachgeordneten Filter reduziert werden können. Das Übergangsband zwischen dem Durchgangsband und dem Sperrband läßt sich erweitern, da jedes abwechselnde Filterbankband ausgefiltert werden kann. Dies ermöglicht eine Reduktion der Zahl der Multiplikationen.

Claims

1. Bine digitale Filterbank-Analysevorrichtung, allgemein als Filterbank bekannt, für den Einsatz bei batteriebetriebenen Anwendungen, bei der der Leistungsverbrauch im Vergleich zu einer parallelen Realisierung der Filterbank-Analysevorrichtung reduziert ist, indem die Zahl der in der Filterbank-Analysevorrichtung durchgeführten Multiplikationen reduziert ist, wobei die Filterbank-Analysevorrichtung Filter enthält, jedes Filter Durchgangsbänder und Sperrbänder aufweist, eines der Filter ein nicht expandiertes digitales Basisfilter mit Koeffizienten, einem normalen Ausgang und einem komplementären Ausgang ist, dadurch gekennzeichnet, daß

das Basisfilter [H&sub1;(z)] mit einer Zahl von Koeffizienten mit den Werten Null zwischen jedem Koeffizienten in dem ursprünglichen Basisfilter expandiert ist; eine erste Teilfilterbank [HD1] mit dem normalen Ausgang y&sub1;(n) verbunden ist, und eine zweite Teilfilterbank [HD2] mit dem komplementären Ausgang y1c(n) verbunden ist; daß jedes Durchgangsband des normalen Ausgangs des expandierten Basisfilters und jedes Durchgangsband des komplementären Ausgangs des expandierten Basisfilters die Durchgangsbänder der Filterbank-Anaylsevorrichtung HB festlegen; die erste Teilfilterbank [HD1] so ausgebildet ist, daß sie diejenigen Bänder ausfiltert, die Durchgangsbänder des normalen Ausgangs des expandierten Basisfilters sind, so daß lediglich ein Filterbankband bei jedem Ausgangssignal der ersten Teilfilterbank vorliegt; und die zweite Teilfilterbank so ausgebildet ist, daß sie diejenigen Bänder ausfiltert, die Durchgangsbänder des komplementären Ausgangs des expandierten Basisfilters sind, so daß lediglich ein Filterbankband in jedem Ausgangssignal der zweiten Teilfilterbank vorliegt.

2. Digitale Filterbank gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilfilterbank [HD1, HD2] einen oder mehrere Eingangsfilter in paralleler Weise enthält, sowie optionale Filter, die mit den Ausgängen der Eingangsfilter verbunden sind.

3. Digitale Filterbank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Basisfilter [H&sub1;(z)] ein linearphasiges FIR-Filter ist.

4. Digitale Filterbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfilterbänke durch Null-Elemente ergänzte digitale Filter mit komplementären Ausgängen sind.

5. Digitales Filterband gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilfilterbank lediglich einen Eingangsfilter aufweist.

6. Digitale Filterbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter in den Teilfilterbänken linearphasige FIR-Filter sind.

7. Digitale Filterbank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Eingangsfilter in einer Teilfilterbank Durchgangsbänder und Sperrbänder für jedes wechselnde Filterbankband aufweist, das nicht zuvor in der Struktur bis zu der Teilfilterbank ausgefiltert wurde.

8. Digitale Filterbank gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Null-Elementen ergänzte digitale Basisfilter [H&sub1;(z)] mit zwei komplementären Ausgängen y&sub1;(n) und y1c(n) sieben Koeffizienten mit einem Nullwert zwischen jedem Koeffizienten des ursprünglichen Filters aufweist; die mit y&sub1;(n) verbundene Teilfilterbank [HD1] ein mit Null-Elementen ergänztes Eingangsfilter [H&sub2;(z)] mit zwei komplementären Ausgängen y&sub2;(n) und y2c(n) aufweist; das Eingangsfilter [H&sub2;(z)] drei Koeffizienten mit Nuliwert zwischen jedem Koeffizienten des ursprünglichen Filters aufweist; ein Filter [H&sub4;(z)] einen Koeffizienten mit dem Wert Null zwischen jedem Koeffizienten des ursprünglichen Filters aufweist; ein Filter [H&sub8;(z)] mit einem Ausgang y&sub8;(n) mit y&sub4;(n) verbunden ist; ein Filter [H&sub5;(z)] mit zwei komplementären Ausgängen y&sub5;(n) und y5c(n) mit y2c(n) verbunden ist; die Teilfilterbank [HD&sub2;], die mit y1c(n) verbunden ist, ein Eingangsfilter [H&sub3;(z)] mit zwei komplementären Ausgängen y&sub3;(n) und y3c(n) enthält; ein Filter [H&sub6;(z)] mit zwei komplementären Ausgängen y&sub6;(n) und y6c(n) mit y&sub3;(n) verbunden ist; ein Filter [H&sub7;(z)] mit zwei komplementären Ausgängen y7c(n) mit y3c(n) verbunden ist.