專利名稱：一種可實(shí)現(xiàn)固定小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)固定小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換 的方法及其裝置。
背景扶術(shù)
多媒體終端在接收或發(fā)送音視頻數(shù)字信號(hào)時(shí)，常常需要對(duì)音視頻數(shù)字信
號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換處理；另外一個(gè)應(yīng)用多模數(shù)字移動(dòng)通信設(shè)備中由于 各模式的符號(hào)率不是整數(shù)倍的關(guān)系，所以也需要進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換。目 前常用的小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換方法的實(shí)現(xiàn)過程是設(shè)置輸出采樣率同輸入采樣 率的比為///)，其中I和D是互質(zhì)的自然數(shù)。請(qǐng)參閱附圖1， 一般的實(shí)現(xiàn)方 法包括如下步驟
101、 對(duì)輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行/倍的內(nèi)插，將輸入數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)由厶變?yōu)?厶；
102、 對(duì)輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波LPF;
103、 對(duì)低通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行。倍的抽取采樣，得到的輸出數(shù)據(jù)率為 乙=/j/d ,這樣就完成了 //z)的采樣率轉(zhuǎn)換。
其中，低通濾波器的作用是抑制插值和抽取過程中生成的鏡像信號(hào)和混 疊信號(hào)，低通濾波器的歸 一化帶寬為1/max(/，d)， 一般使用FIR( Finite Impulse Response,有限沖激響應(yīng))濾波器來實(shí)現(xiàn)。
然而，當(dāng)/或d的值比較大時(shí)，則存在兩方面的難度 一方面，為了得到一定的鏡像和混疊抑制能力，F(xiàn)IR濾波器的階數(shù)會(huì)非 常高，導(dǎo)致釆樣變換實(shí)現(xiàn)困難；
另外一方面，中間數(shù)據(jù)速率//;可能會(huì)很高，也會(huì)導(dǎo)致采樣變換不可實(shí)現(xiàn)。所以當(dāng)/或D的值比較大時(shí)，必須釆取高效的方法來實(shí)現(xiàn)小數(shù)采樣率變換。
為了解決上述問題，現(xiàn)有高效的解決方案是
第一種，釆用時(shí)變?yōu)V波器來實(shí)現(xiàn)小數(shù)采樣變換方法，其設(shè)計(jì)原理是低 通濾波時(shí)，插值過程中插入的/-l個(gè)0不參與濾波運(yùn)算，而抽取采樣時(shí)，也 無需對(duì)這D-1個(gè)輸出進(jìn)行濾波。這樣，處理過程中所獲得的數(shù)據(jù)率就是輸入 和輸出采樣率中最大的；
然而，這種方法對(duì)于/和D的值都較小時(shí)有效，但是當(dāng)/或D的值比較
大時(shí)，而且信號(hào)的SNR ( Signal to Noise Ratio,噪聲率)要求較高時(shí)，需要 存儲(chǔ)大量的濾波器系數(shù)，系統(tǒng)硬件也就難于實(shí)現(xiàn)；
第二種，采用插值近似的方法，如線性插值以及多項(xiàng)式插值等方法； 美國(guó)專利說明書US5907295公開了 一種采用FIR低通濾波和線性插值兩級(jí) 來實(shí)現(xiàn)釆樣率轉(zhuǎn)換的方法，可以降低FIR的階數(shù)；但是，由于線性插值對(duì) 鏡像和混疊分量的抑制有限，所以其SNR性能有限；美國(guó)專利說明書 US6061704公開了一種采用3次樣條插值方法的采樣率轉(zhuǎn)換方法，其主要 缺點(diǎn)是當(dāng)輸入信號(hào)的過采樣率較低時(shí)，由于樣條插值方法對(duì)鏡像和混疊 分量的抑制有限，影響信號(hào)的SNR。
因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于完善和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種可實(shí)現(xiàn)固定小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的方 法及其裝置，該方法及其裝置可以在當(dāng)小數(shù)采樣率變換的插值倍數(shù)7或者抽 取倍數(shù)D比較大時(shí)，提高輸出信號(hào)的噪聲率。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明裝置包括
整數(shù)倍插值濾波器，用于接收輸入信號(hào)，并且對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù) 倍插值處理后輸出整數(shù)倍信號(hào)；
小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器，與所述整數(shù)倍插值濾波器連接，用于接收所述整 數(shù)倍信號(hào)，并對(duì)該整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換處理后輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信
整數(shù)倍抽取濾波器，與所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器連接，用于接收所述小 數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，并對(duì)該小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍抽取，獲得輸出樣本率，實(shí) 現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比率的小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換。
所述裝置，其中，所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器包括
信號(hào)輸入單元，其信號(hào)輸入端與所述整數(shù)倍插值濾波器連接，用于對(duì) 輸入的所述整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行緩沖，并通過其信號(hào)輸出端輸出整數(shù)倍緩沖信
主計(jì)算單元，其信號(hào)輸入端與所述信號(hào)輸入單元的信號(hào)輸出端連接， 用于將接收到的整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換，并通過其信號(hào)輸出 端輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)；
信號(hào)輸出單元，其信號(hào)輸入端與所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸出端連接， 用于對(duì)接收到的小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行緩沖，并通過其信號(hào)輸出端輸出小數(shù)轉(zhuǎn) 換緩沖信號(hào)；
讀寫控制與相位生成單元，用于控制與其相連接的所述信號(hào)輸入單元、 主計(jì)算單元及信號(hào)輸出單元。
所述裝置，其中，所述主計(jì)算單元包括時(shí)變?yōu)V波器，其信號(hào)輸入端與 所述信號(hào)輸入單元的信號(hào)輸出端連接，用于對(duì)接收到的整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn) 行濾波處理，并由其信號(hào)輸出端輸出小數(shù)濾波信號(hào)；及多項(xiàng)式插值Farrow Structure,其信號(hào)輸入端與所述時(shí)變?yōu)V波器的信號(hào)輸出端連接，用于接收所 述整數(shù)倍濾波信號(hào)，并進(jìn)行多項(xiàng)式插值處理后，由其信號(hào)輸出端輸出小數(shù) 轉(zhuǎn)換信號(hào)。
所述裝置，其中，所述M階有限沖激響應(yīng)結(jié)構(gòu)包括一第一延遲線單元， 受控于所述讀寫控制與相位生成單元，用于延遲濾波所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)；
其中，M為自然數(shù)。
所述裝置，其中，所述M階有限沖激響應(yīng)結(jié)構(gòu)包括一第一延遲線單元， 受控于所述讀寫控制與相位生成單元，用于延遲時(shí)變?yōu)V波后的整數(shù)倍緩沖 信號(hào)。
所述裝置，其中，所述多項(xiàng)式插值Farrow Structure包括
第二延遲線結(jié)構(gòu)，受控于所述讀寫控制與相位生成單元，用于延遲輸 入Farrow Structure的所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)；
K+ 1階有限沖激響應(yīng)濾波結(jié)構(gòu)，用于對(duì)整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行濾波處理， 并輸出中間處理信號(hào)；
K個(gè)乘加結(jié)構(gòu)，用于對(duì)接收到的多個(gè)中間處理信號(hào)進(jìn)行乘加運(yùn)算，并
輸出整數(shù)倍轉(zhuǎn)換信號(hào)；
第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)時(shí)變系數(shù)，并且將所述時(shí)變系數(shù)輸出至所述K
個(gè)乘加結(jié)構(gòu)；
其中，K為插值多項(xiàng)式的階數(shù)，且K為自然數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種可實(shí)現(xiàn)固定小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的方法，用于提高輸 出信號(hào)的噪聲率，該方法包括如下步驟
A、 通過整數(shù)倍插值濾波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍插值和濾波處 理，并輸出整數(shù)倍信號(hào)至小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器；
B、 所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器對(duì)接收到的整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率
轉(zhuǎn)換，并輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)至整數(shù)倍抽取濾波器；
C、 所述整數(shù)倍抽取濾波器對(duì)接收到的小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行濾波及整 數(shù)倍抽取后，獲得變換后的樣本率，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比率的小數(shù) 采樣率轉(zhuǎn)換。
所述方法，其中，所述步驟B中，所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器包括信號(hào)輸 入單元、主計(jì)算單元、信號(hào)輸出單元及讀寫控制與相位生成單元；
所述信號(hào)輸入單元的信號(hào)輸入端與所述整數(shù)倍插值濾波器連接，信號(hào)輸出端與所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸入端相連接；
所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸出端與所述信號(hào)輸出單元的信號(hào)輸入端相連接；
所述信號(hào)輸出單元的信號(hào)輸入端與所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸出端連 接，其信號(hào)輸出端與所述整數(shù)倍抽取濾波器的信號(hào)輸入端相連接；
讀寫控制與相位生成單元，用于控制與其相連接的所述信號(hào)輸入單元、主計(jì)算單元及信號(hào)輸出單元。
所述方法，其中，所述步驟B中包括如下處理
Bl、將接收到的整數(shù)倍信號(hào)寫入所述信號(hào)輸入單元，并且對(duì)所述整數(shù) 倍信號(hào)進(jìn)行緩沖處理后，輸出整數(shù)倍緩沖信號(hào)；
B2、所述主計(jì)算單元對(duì)接收到的所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行濾波或插值 處理后，并輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)。
所述方法，其中，所述主計(jì)算單元包括時(shí)變?yōu)V波器，用于對(duì)接收到的 整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)4亍延遲濾波處理，及多項(xiàng)式插值Farrow Structure,用于 接收所述時(shí)變?yōu)V波器輸出的整數(shù)倍緩沖濾波信號(hào)，并對(duì)該整數(shù)倍緩沖濾波 信號(hào)進(jìn)行多項(xiàng)式插值處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)進(jìn)行整 數(shù)倍插值濾波和整數(shù)倍抽取，提高信號(hào)的采樣率，降低小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的 濾波，這樣，當(dāng)小數(shù)采樣率變換的插值倍數(shù)I或抽取整數(shù)D比較大時(shí)，提 高了輸出信號(hào)的SNR，從而滿足了輸出信號(hào)的SNR性能。


圖l現(xiàn)有采樣率轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明裝置小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換方框圖3是本發(fā)明裝置時(shí)變?yōu)V波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明裝置多項(xiàng)式插值Farrow Structure實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖5是本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖6a是本發(fā)明方法在/〉Z)(小數(shù)插值)時(shí)，F(xiàn)IFO讀寫控制和相位生 成流程圖6b是本發(fā)明方法在/〈D (小數(shù)抽取)時(shí)，F(xiàn)IFO讀寫控制和相位生
成流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖2所示，本發(fā)明提供了一種可實(shí)現(xiàn)小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的裝置，包括 整數(shù)倍插值濾波器201 、小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器(F-SRC ) 202及整數(shù)倍抽取濾 波器203，其中，本實(shí)施例中的整數(shù)倍取值為N, N為大于O的自然數(shù)。所 述整數(shù)倍插值濾波器201接收到輸入信號(hào)，并對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍N 的內(nèi)插處理，提高輸入樣本的采樣率及信號(hào)的過采樣率，并輸出整數(shù)倍信 號(hào)，所述小數(shù)采樣率變換器202對(duì)接收到的整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換處理， 并且輸出小數(shù)變換信號(hào)，所述整數(shù)倍抽取濾波器203抽取并濾波所接收到 的小數(shù)變換信號(hào)，獲得所需的數(shù)據(jù)樣本頻率，即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比率。 其中，所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換F-SRC 202,包括四個(gè)部分主計(jì)算單元205, FIFO ( First In First Out)讀寫控制和相位生成207,信號(hào)輸入單元204和信 號(hào)輸單元出206。其中，信號(hào)輸入單元204對(duì)輸入的所述整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行緩 沖，并向所述主計(jì)算單元205輸出整數(shù)倍緩沖信號(hào)，由所述主計(jì)算單元205 對(duì)所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換，并向所述信號(hào)輸出單元206 輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，由所述信號(hào)輸出單元206對(duì)輸入的所述整數(shù)倍轉(zhuǎn)換信 號(hào)進(jìn)行緩沖后，并向所述整數(shù)倍抽取濾波器203輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換緩沖信號(hào)， 且FIFO讀寫控制和相位單元207生成用于小數(shù)采樣率變換過程中輸入和輸 出數(shù)據(jù)的控制，以及為主計(jì)算單元205提供所需要的相位信息，輸入和輸 出FIFO用于緩存輸入和輸出的樣本數(shù)據(jù)；同時(shí)FIFO讀寫控制和相位生成
單元207根據(jù)/，Z)的值，以及時(shí)鐘信號(hào)Clock (其頻率為A^， /^/:,,//)的最 大值)，得到輸入FIFO的讀使能信號(hào)，輸出FIFO寫使能信號(hào)，以及相位 信息—me—),用于控制所述主計(jì)算單元205，信號(hào)輸入單元204和信號(hào)輸 單元出206。
其中，所述主計(jì)算單元205的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)包括時(shí)變?yōu)V波器和多項(xiàng)式插值 Farro>v Structure;日t變?yōu)V波器完成高效 <氐通濾波，多項(xiàng)式4翁值Farrow Structure完成多項(xiàng)式插值。
請(qǐng)參閱附圖3，所述時(shí)變?yōu)V波器主要由兩個(gè)部分構(gòu)成， 一個(gè)是M階FIR 結(jié)構(gòu)(這里假設(shè)時(shí)變?yōu)V波器階數(shù)為M， M為自然數(shù))，另外一部分是用于存 儲(chǔ)濾波器系數(shù)的M塊第一存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(第一 Memory ) 301;其中，M階FIR 結(jié)構(gòu)包括第 一延遲線單元302,受控于輸入FIFO讀控制信號(hào)Read_En的使 能控制，用于延遲時(shí)變?yōu)V波后的整數(shù)倍緩沖信號(hào)；然而，每塊第一 Memory 301的存^(諸深度為/ ,所以第一 Memory中共有7組濾波器系數(shù)，且Memory 塊301的地址由FIFO讀寫控制和相位單元207輸出的相位信息—aw(—提 供。
請(qǐng)參閱附圖4,所述多項(xiàng)式插值Farrow Structure包括一個(gè)第二延遲線單 元401, K + 1個(gè)K + 1階FIR濾波器組402, K個(gè)乘加單元403,以及用于存 儲(chǔ)時(shí)變系數(shù)的第二 Memory 404,所示第二延遲線單元受輸入FIFO讀控制 信號(hào)Read—En的使能控制，用于延遲時(shí)變?yōu)V波后的整數(shù)倍緩沖信號(hào)；K + l個(gè) 濾波器系數(shù)根據(jù)插值多項(xiàng)式的選擇而定，這里時(shí)變系數(shù)//(m)采用查表法， 用第二 Memory存儲(chǔ)/個(gè)時(shí)變系數(shù)，利用相位信息p/w"(w)來選擇//(m)，當(dāng) 然也可以采用實(shí)時(shí)計(jì)算系數(shù)M附)的方法，由于計(jì)算/z(w)會(huì)涉及到除法運(yùn)算， 所以查表法可以節(jié)省硬件資源，其中，K為自然數(shù)。
本發(fā)明還提供了一種可實(shí)現(xiàn)小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的方法，請(qǐng)參閱附圖5，其 包括如下步驟
310、在N倍插值濾波器上對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍插值和濾波，并輸出
整數(shù)倍信號(hào)；
320、主計(jì)算單元接收到所述整數(shù)倍信號(hào)后，對(duì)該整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行小數(shù) 采樣率轉(zhuǎn)換，并輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)；
330、 N倍抽取濾波器讀取所述小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，并且對(duì)所述小數(shù)轉(zhuǎn)換信 號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍抽取和濾波后，獲得輸出樣本率，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào) 比率的小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換；
其中，所述主計(jì)算單元對(duì)所述整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率變換過程可 以通過以下兩種結(jié)構(gòu) 一、時(shí)變?yōu)V波器結(jié)構(gòu)
由FIR低通濾波方法實(shí)現(xiàn)小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的輸入;c(")和輸出乂m)的關(guān)系 見下式<formula>formula see original document page 13</formula>
附D
(1)
其中，L.」表示取整數(shù)部分，M9D(Z,:r)表示y對(duì)I取模，^W， A: = 0,1,...M/-1
為插值濾波單元中的LPF的單位脈沖響應(yīng)，通過似來改變?yōu)V波器階數(shù)；令
g ("， ra) = / ("/ + MOD(/"A /)),則g("， /" + W) = g("，附)，所以可以用 一 個(gè)周期為 /的時(shí)變?yōu)V波器進(jìn)行//1)采樣率轉(zhuǎn)換。
當(dāng)/</)(小數(shù)抽取)時(shí)，主計(jì)算單元運(yùn)行在輸入高速率^"下，從圖3 中看出，輸入數(shù)據(jù)以W厶速率進(jìn)入第一延遲線單元302;而由式(1)可知，
需要根據(jù)
柳Z)
,即^的整數(shù)部分來決定哪些進(jìn)入濾波器延遲線的數(shù)據(jù)是
有效的，當(dāng)
<formula>formula see original document page 13</formula>
時(shí)，則當(dāng)前進(jìn)入延遲線的數(shù)據(jù)是有效的，同
時(shí)延遲線上數(shù)據(jù)濾波的結(jié)果需要存到輸出信號(hào)輸出單元206中，這個(gè)有效 的信號(hào)就是FIFO讀寫控制和相位單元207提供的Write—En信號(hào)。
另外一個(gè)需要計(jì)算的是延遲線數(shù)據(jù)有效時(shí)對(duì)應(yīng)的M9Z)"D，/),即對(duì)w"
對(duì)/取模，根據(jù)這個(gè)模值得到應(yīng)該使用的 一 組濾波器系數(shù) g("，m) = + A/OD(wA/》，這個(gè)才莫值就是F-SRC中的相位值/^""(w);
當(dāng)/>/)(小數(shù)插值)時(shí)，主計(jì)算單元運(yùn)行在輸出高速率/Ay:"/D下。根據(jù)
式(i )，如果
附Z)
>
(w-l)Z)
則需要從輸入FIFO 204中讀耳又一個(gè)數(shù)據(jù)，并
更新延遲線上的數(shù)據(jù)，即ReadJin有效；否則ReacLEn無效，延遲線上的數(shù) 據(jù)保持。同時(shí)需要計(jì)算A/0/)(mZ),/)，用于選擇一組濾波器系數(shù)。
第二 、 多項(xiàng)式插值Farrow Structure 多項(xiàng)式插值的方法有比較高效的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，即Farrow Structure, 設(shè)插值多項(xiàng)式為K次多項(xiàng)式，則輸入x(")和輸出少(—關(guān)系見下式
附Z)
K K
(2)
其中，式(2)中的",(/t)由所選擇的插值多項(xiàng)式求得，常用的插值多項(xiàng)式如 B-才羊4吞j直，Lagrange 4翁^f直等。
請(qǐng)參閱附圖4,多項(xiàng)式插值Farrow Structure,比較式子(1 )和(2 )可 以看出，對(duì)于輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的抽取和插值關(guān)系是一樣的，所以時(shí)變 濾波器和多項(xiàng)式插值Farrow Structure兩種方法輸入輸出數(shù)據(jù)控制都是一樣 的，即輸入FIFO的Read—En和輸出FIFO的Write_En是一致的。另外兩種 方法中都需要計(jì)算AfOZ)(wA /)，只不過時(shí)變?yōu)V波器方法用于查找濾波器系 數(shù)，而Farrow Structure用于求變化的系數(shù)〃(w),這里提供的方法是用
Memory存儲(chǔ)/個(gè)//( 的數(shù)值0,+，,,...^,根據(jù)M9Z)(mA/)來選擇A—)的 值。MOD(附A/)就是F-SRC中的/7/z似e(w)。FIFO讀寫控制和相位生成單元207， 一方面才艮據(jù)輸入和輸出的插值和抽 取關(guān)系，對(duì)輸入輸出FIFO的讀寫以及延遲線進(jìn)行控制，另一方面得到模值 MOD(wD,/)，具體的實(shí)現(xiàn)流程見圖6a和6b,且圖6a和6b中分別為/> "(小 數(shù)插值)和/<乃(小數(shù)抽取)的流程圖(這里假設(shè)0.5 <//￡)< 2 ):
當(dāng)I>D時(shí)，當(dāng)有新的輸出數(shù)據(jù)時(shí)鐘到來時(shí)，如果(;c-;c + Z))2/ (即<formula>formula see original document page 15</formula>)，則需要從輸入FEFO中讀出一個(gè)數(shù)據(jù)，并送入延遲線，這時(shí)Rea(En有效，相位更新為p/iose(w) = x-/;否則延遲線上的數(shù)據(jù)保持， Read_En無效，相位更新為/ /iose(w)-jc;才艮據(jù)延遲線上的數(shù)據(jù)和更新的相 位值，可以求得一個(gè)輸出數(shù)據(jù)。
當(dāng)I<D時(shí)，當(dāng)有新的輸入數(shù)據(jù)時(shí)鐘到來時(shí)，首先判斷是否要進(jìn)行相位 f直的更新(Mod —En是否有效)，若有效則計(jì)算;c-;c+Z)-/;否則不更新^; 接著判斷是否:c2/，如果成立，則該輸入數(shù)據(jù)周期不需要進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)的 計(jì)算，即輸出FIFO使能信號(hào)Write-En無效，同時(shí)下個(gè)周期不進(jìn)行相位值 的更新(設(shè)置Mod —En無效)，計(jì)算相位值; /^e(w) = :c-/ ;如果;c 2 /不成 立，則需要進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)的計(jì)算，即輸出FIFO使能信號(hào)Write—En有效， 同時(shí)下個(gè)周期需要進(jìn)行相位值的更新(設(shè)置Mod —En有效)，并設(shè)置相位值 P/^e(m) = x ，根據(jù)相位值和延遲線上的數(shù)據(jù)，計(jì)算輸出數(shù)據(jù)并存入輸出FIFO 中。
因此，主計(jì)算單元、FIFO讀寫控制和相位生成單元的處理速率為F-SRC 模塊輸入速率iV4和輸出速率/A^/D的最大值時(shí)，可以分以下幾種情形討 論
當(dāng)I〈D(小數(shù)抽取)處理速率為A^;
當(dāng)I>D時(shí)(小數(shù)插值)處理速率為/A^/D。
FIFO讀寫控制和相位生成單元根據(jù)/，D的值，以及時(shí)鐘信號(hào)Clock(其 頻率為iV4, 7A^/D的最大值),得到輸入FIFO的讀使能信號(hào)，輸出FIFO寫
使能信號(hào)，以及相4立信息)。
綜上所述，發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍插值 濾波和整數(shù)倍抽取，本發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)進(jìn)行整數(shù) 倍插值濾波和整數(shù)倍抽取，提高信號(hào)的采樣率，降低小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的濾 波，這樣，當(dāng)小數(shù)采樣率變換的插值倍數(shù)I或抽取整數(shù)D比較大時(shí)，提高
了輸出信號(hào)的SNR，從而滿足了輸出信號(hào)的SNR性能，并進(jìn)一步降低了小 數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)難度。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以 改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種可實(shí)現(xiàn)固定小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的裝置，用于提高輸出信號(hào)的噪聲率，其特征在于，該裝置包括整數(shù)倍插值濾波器，用于接收輸入信號(hào)，并且對(duì)該輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍插值處理后輸出整數(shù)倍信號(hào)；小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器，與所述整數(shù)倍插值濾波器連接，用于接收所述整數(shù)倍信號(hào)，并對(duì)該整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換處理后輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)；整數(shù)倍抽取濾波器，與所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器連接，用于接收所述小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)，并對(duì)該小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍抽取，獲得輸出樣本率，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比率的小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換 器包括信號(hào)輸入單元，其信號(hào)輸入端與所述整數(shù)倍插值濾波器連接，用于對(duì) 輸入的所述整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行緩沖，并通過其信號(hào)輸出端輸出整數(shù)倍緩沖信主計(jì)算單元，其信號(hào)輸入端與所述信號(hào)輸入單元的信號(hào)輸出端連接， 用于將接收到的整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換，并通過其信號(hào)輸出 端輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)；信號(hào)輸出單元，其信號(hào)輸入端與所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸出端連接， 用于對(duì)接收到的小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行緩沖，并通過其信號(hào)輸出端輸出小數(shù)轉(zhuǎn) 換緩沖信號(hào)；讀寫控制與相位生成單元，用于控制與其相連接的所述信號(hào)輸入單元、 主計(jì)算單元及信號(hào)輸出單元。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述主計(jì)算單元包括時(shí)變?yōu)V波器，其信號(hào)輸入端與所述信號(hào)輸入單元的信號(hào)輸出端連接，用于對(duì)接收到的整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并由其信號(hào)輸出端輸出小數(shù)濾波信號(hào)；及多項(xiàng)式插值Farrow Structure,其信號(hào)輸入端與所述時(shí)變?yōu)V波器的信號(hào)輸出端連接，用于接收所述整數(shù)倍濾波信號(hào)，并進(jìn)行多項(xiàng)式插值處理后，由其信號(hào)輸出端輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述時(shí)變?yōu)V波器包括M階有限沖激響應(yīng)結(jié)構(gòu)，用于對(duì)整數(shù)倍數(shù)據(jù)緩沖信號(hào)進(jìn)行時(shí)變?yōu)V波；及M 塊存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)濾波系數(shù)；其中，M為自然數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述M階有限沖激響應(yīng)結(jié)構(gòu)包括一第一延遲線單元，受控于所述讀寫控制與相位生成單元，用于延遲濾波所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)；其中，M為自然數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述多項(xiàng)式插值Farrow Structure包括第二延遲線結(jié)構(gòu)，受控于所述讀寫控制與相位生成單元，用于延遲輸 入Farrow Structure的所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)；K + 1階有限沖激響應(yīng)濾波結(jié)構(gòu)，用于對(duì)整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并輸出中間處理信號(hào)；K個(gè)乘加結(jié)構(gòu)，用于對(duì)接收到的多個(gè)中間處理信號(hào)進(jìn)行乘加運(yùn)算，并輸出整數(shù)倍轉(zhuǎn)換信號(hào)；第二存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)時(shí)變系數(shù)，并且將所述時(shí)變系數(shù)輸出至所述K個(gè)乘加結(jié)構(gòu)；其中，K為插值多項(xiàng)式的階數(shù)，且K為自然數(shù)。
7、 一種可實(shí)現(xiàn)固定小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的方法，用于提高輸出信號(hào)的噪聲率，該方法包括如下步驟A、 通過整數(shù)倍插值濾波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍插值和濾波處 理，并輸出整數(shù)倍信號(hào)至小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器；B、 所述小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器對(duì)接收到的整數(shù)倍信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率 轉(zhuǎn)換，并輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)至整數(shù)倍抽取濾波器；C、 所述整數(shù)倍抽取濾波器對(duì)接收到的小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行濾波及整 數(shù)倍抽取后，獲得變換后的樣本率，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比 率的小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，所述 小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器包括信號(hào)輸入單元、主計(jì)算單元、信號(hào)輸出單元及讀寫 控制與相位生成單元；所述信號(hào)輸入單元的信號(hào)輸入端與所述整數(shù)倍插值濾波器連接，信號(hào) 輸出端與所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸入端相連接；所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸出端與所述信號(hào)輸出單元的信號(hào)輸入端相連接；所述信號(hào)輸出單元的信號(hào)輸入端與所述主計(jì)算單元的信號(hào)輸出端連 接，其信號(hào)輸出端與所述整數(shù)倍抽取濾波器的信號(hào)輸入端相連接；讀寫控制與相位生成單元，用于控制與其相連接的所述信號(hào)輸入單元、主計(jì)算單元及信號(hào)輸出單元。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟B中包括如 下處理Bl、將接收到的整數(shù)倍信號(hào)寫入所述信號(hào)輸入單元，并且對(duì)所述整數(shù) 倍信號(hào)進(jìn)行緩沖處理后，輸出整數(shù)倍緩沖信號(hào)；B2、所述主計(jì)算單元對(duì)接收到的所述整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行濾波或插值 處理后，并輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述主計(jì)算單元 包括時(shí)變?yōu)V波器，用于對(duì)接收到的整數(shù)倍緩沖信號(hào)進(jìn)行延遲濾波處理，及多項(xiàng)式插值Farrow Structure,用于接收整數(shù)倍緩沖濾波信號(hào)，并對(duì)該整數(shù) 倍緩沖濾波信號(hào)進(jìn)行多項(xiàng)式插值處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可實(shí)現(xiàn)小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換的方法及其裝置，應(yīng)用于數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換領(lǐng)域；所述方法包括步驟通過整數(shù)倍插值濾波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍插值和濾波處理，并輸出整數(shù)倍信號(hào)至小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器；小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換器對(duì)接收到的小數(shù)音視頻信號(hào)進(jìn)行小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換，并輸出小數(shù)轉(zhuǎn)換音視頻信號(hào)至整數(shù)倍抽取濾波器；整數(shù)倍抽取濾波器對(duì)接收到的整數(shù)倍轉(zhuǎn)換音視頻信號(hào)進(jìn)行整數(shù)倍抽取和濾波后，獲得變換后的樣本率，實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)比率的小數(shù)采樣率轉(zhuǎn)換。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，當(dāng)小數(shù)采樣率變換的插值倍數(shù)I或抽取整數(shù)D比較大時(shí)，提高了輸出信號(hào)的噪聲率，從而滿足了輸出信號(hào)的噪聲率性能。
文檔編號(hào)H03H17/06GK101207372SQ200710124860
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者刁增奇, 兵 劉 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司