專(zhuān)利名稱(chēng)：一種cic濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CIC濾波器及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
CIC濾波器是級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器的縮寫(xiě)。級(jí)數(shù)為m、插值(或抽取)因子為d的CIC濾波器的傳遞函數(shù)為H(Z)=1dm(1-Z-d1-Z-1)m]]>其中分子是梳狀濾波器，分母是積分器，指數(shù)m代表m個(gè)濾波器級(jí)聯(lián)。CIC濾波器由于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在數(shù)字中頻處理中通常用于抽取時(shí)的抗混疊濾波和插值時(shí)的鏡像抑制濾波。
如圖1所示，為m級(jí)CIC濾波器實(shí)現(xiàn)d倍插值功能的傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，圖中Fs為采樣頻率。對(duì)于實(shí)現(xiàn)d倍插值功能的m級(jí)CIC各級(jí)處理定點(diǎn)位寬計(jì)算可以按照下面公式Gj=2j(j=1,2,3...,m)2(2m-j)d(j-m)(j=m+1,m+2,...,2m)---(1)]]>Wj＝(Bin+log2Gj)(2)其中Gj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的增益；Bin表示輸入數(shù)據(jù)定點(diǎn)位寬；Wj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的定點(diǎn)處理位寬。
現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn)1、占用資源較多，處理延時(shí)較大；2、在時(shí)鐘出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)導(dǎo)致CIC積分器進(jìn)入異常工作狀態(tài)，而且由于積分器具有記憶效應(yīng)，該異常狀態(tài)將一直存在，而導(dǎo)致CIC始終處于異常狀態(tài)而不能恢復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷為目的，提供一種CIC濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入一梳狀濾波器組進(jìn)行濾波，所述梳狀濾波器組由若干梳狀濾波器級(jí)聯(lián)而成；步驟二將濾波后的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入一保持器；步驟三將保持器輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)一積分器組輸出，所述積分器組由若干積分器級(jí)聯(lián)而成，與所述梳狀濾波器組的級(jí)數(shù)相同。
所述的方法還包括一步驟四將數(shù)據(jù)信號(hào)在最后一級(jí)積分器上增加一比特冗余位，檢測(cè)最后一級(jí)積分器的輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)的最高位與次高位不一致時(shí)，對(duì)CIC濾波器進(jìn)行復(fù)位。
所述的方法還包括一步驟五另將數(shù)據(jù)信號(hào)由一冗余積分器輸出，所述冗余積分器與最后一級(jí)積分器并聯(lián)，檢測(cè)所述冗余積分器的輸出信號(hào)與最后一級(jí)積分器的輸出信號(hào)，當(dāng)二者不一致時(shí)，對(duì)CIC濾波器進(jìn)行復(fù)位。
所述的各級(jí)梳狀濾波器和積分器的定點(diǎn)處理位寬符合下列公式Gj=2j(j=1,2,3...,m)2(2m-j)d(j-m)(j=m+1,m+2,...,2m)]]>Wj＝(Bin+log2Gj)其中m表示級(jí)數(shù)；Gj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的增益；Bin表示輸入數(shù)據(jù)定點(diǎn)位寬；Wj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的定點(diǎn)處理位寬。
本發(fā)明還提供一種CIC濾波器，其特征在于，包括梳狀濾波器組，保持器、積分器組；所述梳狀濾波器組由若干梳狀濾波器級(jí)聯(lián)而成；所述積分器組由若干積分器級(jí)聯(lián)而成，與所述梳狀濾波器組的級(jí)數(shù)相同；所述保持器串聯(lián)在最后一級(jí)梳狀濾波器的輸出端和第一級(jí)積分器的輸入端之間；所述的濾波器還包括一復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器，接收并檢測(cè)CIC濾波器的輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)異常時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)。
所述的濾波器還包括一個(gè)或數(shù)個(gè)冗余積分器，與最后一級(jí)積分器并聯(lián)，輸出信號(hào)接入復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器。
根據(jù)本發(fā)明，所述復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器包括高二位判斷模塊和相等判斷模塊二者之一或者組合；所述高二位判斷模塊接收并檢測(cè)CIC濾波器輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)的最高位和次高位不一致時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)，所述CIC濾波器輸出信號(hào)在最后一級(jí)積分器上增加一比特冗余位；所述相等判斷模塊接收并檢測(cè)冗余積分器的輸出信號(hào)與CIC濾波器的輸出信號(hào)，當(dāng)二者不一致時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器包括高二位判斷模塊、相等判斷模塊和或運(yùn)算模塊；所述或運(yùn)算模塊對(duì)所述高二位模塊和相等判斷模塊輸出的復(fù)位信號(hào)進(jìn)行或運(yùn)算后輸出給CIC濾波器。
使用本發(fā)明所述技術(shù)方案，具有以下有益效果1、優(yōu)化實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，節(jié)約了資源；2、減小了處理延時(shí)；3、增加了CIC濾波器工作狀態(tài)異常時(shí)的自恢復(fù)機(jī)制。CIC濾波器因時(shí)鐘等異常而進(jìn)入異常工作狀態(tài)，在時(shí)鐘恢復(fù)正常后，確保CIC能夠跟著自恢復(fù)。


圖1傳統(tǒng)的m級(jí)CIC濾波器實(shí)現(xiàn)d倍插值功能的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為依據(jù)本發(fā)明所述方法得到的CIC濾波器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明所述簡(jiǎn)化CIC濾波器實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)自恢復(fù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例二5級(jí)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)4倍插值的CIC的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例一如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明所述方法，m級(jí)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)d倍差值，具有異常狀態(tài)自恢復(fù)功能的簡(jiǎn)化CIC濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中COMB為梳狀濾波器。INTEG為積分器。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)包括m-1梳狀濾波器和m-1積分器，一個(gè)保持器，一個(gè)復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器和一個(gè)最后一級(jí)積分器的冗余積分器。
梳狀濾波器和積分器分別級(jí)聯(lián)，之間串接保持器，數(shù)據(jù)依次經(jīng)梳狀濾波器、保持器、積分器輸出，實(shí)現(xiàn)濾波功能。各梳狀濾波器或各積分器結(jié)構(gòu)相同，各級(jí)處理定點(diǎn)位寬可由公式(1)和公式(2)計(jì)算。
保持器的基本原理是這樣假設(shè)是m級(jí)CIC實(shí)現(xiàn)d倍插值，則保持器是將一個(gè)時(shí)鐘周期的信號(hào)保持為d個(gè)時(shí)鐘周期。設(shè)輸入保持器的信號(hào){a，b，c，d，e}，經(jīng)過(guò)保持器輸出的信號(hào){a，a，...，a，b，b，...，b，c，c，...，c，d，d，...，d，e，e，...，e}，其中a，b，c，d，e各有d個(gè)。
復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器中接收并檢測(cè)CIC濾波器和冗余積分器的輸出信號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)CIC濾波器工作狀態(tài)異常時(shí)的自恢復(fù)。
復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器的工作原理是這樣的，實(shí)際系統(tǒng)中的時(shí)鐘會(huì)存在抖動(dòng)或者時(shí)鐘切換等異常情況，而CIC濾波器中有若干級(jí)積分器，這樣在時(shí)鐘異常的瞬間會(huì)導(dǎo)致積分器中的值處于不確定狀態(tài)，由于積分器具有記憶效應(yīng)，因此該不確定狀態(tài)將會(huì)一直保持，從而使得在時(shí)鐘恢復(fù)正常后CIC還是處于工作異常狀態(tài)，且該狀態(tài)不可恢復(fù)。為了使得CIC濾波器能夠從異常狀態(tài)中自恢復(fù)，在最后一級(jí)積分器中增加一比特冗余位，將實(shí)現(xiàn)位寬擴(kuò)展1比特，正常情況下，最高位與次最高位應(yīng)該完全一樣，即CIC輸出數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)生溢出；在異常情況下，CIC輸出數(shù)據(jù)溢出導(dǎo)致最高位與次最高位不一樣，即符號(hào)位發(fā)生翻轉(zhuǎn)。對(duì)最后一級(jí)積分器輸出的最高兩比特的判斷即可確認(rèn)CIC是否工作異常，當(dāng)工作異常時(shí)直接將CIC全部復(fù)位，使得各級(jí)CIC均處于確知狀態(tài)，通過(guò)這種方法可以檢測(cè)并恢復(fù)由最后一級(jí)積分器之前的若干級(jí)積分器異常所導(dǎo)致的CIC溢出情況。
為了能夠最大概率的避免上述異?，F(xiàn)象，增加一個(gè)最后一級(jí)積分器的冗余，如圖3所示，在最后一級(jí)積分器上并聯(lián)一冗余積分器，當(dāng)冗余積分器的輸出與最后一級(jí)積分器輸出完全一致，則表示CIC沒(méi)有異常；否則表示CIC工作異常。這種情況下需要將CIC全部清零。理論上冗余積分器越多，檢測(cè)出異常狀態(tài)的概率越大，但是會(huì)浪費(fèi)較多資源，實(shí)際使用一級(jí)冗余已經(jīng)能夠達(dá)到較好的恢復(fù)效果。
因此，本實(shí)施例中復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生的邏輯過(guò)程可以用下面?zhèn)未a表示if((A[k-10]不等于B[k-10])或者(A[k-1]不等于A[k-2]))輸出復(fù)位信號(hào)對(duì)各級(jí)CIC進(jìn)行復(fù)位操作else不輸出復(fù)位信號(hào)。
實(shí)施例二依據(jù)本發(fā)明所述的方法，5級(jí)級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)4倍插值的CIC的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化為圖4所示的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器由三部分組成1)高二位判斷模塊，用以判斷輸出數(shù)據(jù)的最高位和次高位進(jìn)行是否相等，在不相等時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)；2)相等判斷模塊，用以判斷最后一級(jí)積分器的輸出和冗余積分器的輸出是否相等，在不相等時(shí)輸出復(fù)位信號(hào)；3)或運(yùn)算模塊。
各級(jí)位寬由公式(1)和公式(2)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表所示

權(quán)利要求
1.一種CIC濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入一梳狀濾波器組進(jìn)行濾波，所述梳狀濾波器組由若干梳狀濾波器級(jí)聯(lián)而成；步驟二將濾波后的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入一保持器；步驟三將保持器輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)一積分器組輸出，所述積分器組由若干積分器級(jí)聯(lián)而成，與所述梳狀濾波器組的級(jí)數(shù)相同。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括一步驟四將數(shù)據(jù)信號(hào)在最后一級(jí)積分器上增加一比特冗余位，檢測(cè)最后一級(jí)積分器的輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)的最高位與次高位不一致時(shí)，對(duì)CIC濾波器進(jìn)行復(fù)位。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，還包括一步驟五另將數(shù)據(jù)信號(hào)由一冗余積分器輸出，所述冗余積分器與最后一級(jí)積分器并聯(lián)，檢測(cè)所述冗余積分器的輸出信號(hào)與最后一級(jí)積分器的輸出信號(hào)，當(dāng)二者不一致時(shí)，對(duì)CIC濾波器進(jìn)行復(fù)位。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的各級(jí)梳狀濾波器和積分器的定點(diǎn)處理位寬符合下列公式 Wj＝(Bin+log2Gj)其中m表示級(jí)數(shù)；Gj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的增益；Bin表示輸入數(shù)據(jù)定點(diǎn)位寬；Wj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的定點(diǎn)處理位寬。
5.一種CIC濾波器，其特征在于，包括梳狀濾波器組，保持器、積分器組；所述梳狀濾波器組由若干梳狀濾波器級(jí)聯(lián)而成；所述積分器組由若干積分器級(jí)聯(lián)而成，與所述梳狀濾波器組的級(jí)數(shù)相同；所述保持器串聯(lián)在最后一級(jí)梳狀濾波器的輸出端和第一級(jí)積分器的輸入端之間。
6.如權(quán)利要求5所述的濾波器，其特征在于，還包括一復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器，接收并檢測(cè)CIC濾波器的輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)異常時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)或數(shù)個(gè)冗余積分器，與最后一級(jí)積分器并聯(lián)，輸出信號(hào)接入復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器。
8.如權(quán)利要求7所述的濾波器，其特征在于，所述復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器包括高二位判斷模塊和相等判斷模塊二者之一或者組合；所述高二位判斷模塊接收并檢測(cè)CIC濾波器輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)的最高位和次高位不一致時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)，所述CIC濾波器輸出信號(hào)在最后一級(jí)積分器上增加一比特冗余位；所述相等判斷模塊接收并檢測(cè)冗余積分器的輸出信號(hào)與CIC濾波器的輸出信號(hào)，當(dāng)二者不一致時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)。
9.如權(quán)利要求6所述的濾波器，其特征在于，所述復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生器包括高二位判斷模塊、相等判斷模塊和或運(yùn)算模塊；所述高二位判斷模塊接收并檢測(cè)所述CIC濾波器輸出信號(hào)，當(dāng)該輸出信號(hào)的最高位和次高位不一致時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)，所述CIC濾波器輸出信號(hào)在最后一級(jí)積分器上增加一比特冗余位；所述相等判斷模塊接收并檢測(cè)所述冗余積分器的輸出信號(hào)與CIC濾波器的輸出信號(hào)，當(dāng)二者不一致時(shí)，向CIC濾波器輸出復(fù)位信號(hào)；所述或運(yùn)算模塊對(duì)所述高二位模塊和相等判斷模塊輸出的復(fù)位信號(hào)進(jìn)行或運(yùn)算后輸出給CIC濾波器。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的各級(jí)梳狀濾波器和積分器的定點(diǎn)處理位寬符合下列公式 Wj＝(Bin+log2Gj)其中m表示級(jí)數(shù)；Gj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的增益；Bin表示輸入數(shù)據(jù)定點(diǎn)位寬；Wj表示第j級(jí)梳狀濾波器或者積分器的定點(diǎn)處理位寬。
全文摘要
一種CIC濾波器的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟將數(shù)據(jù)信號(hào)輸入一梳狀濾波器組進(jìn)行濾波，所述梳狀濾波器組由若干梳狀濾波器級(jí)聯(lián)而成；將濾波后的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入一保持器；將保持器輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)一積分器組輸出，所述積分器組由若干積分器級(jí)聯(lián)而成，與所述梳狀濾波器組的級(jí)數(shù)相同。一種CIC濾波器，包括梳狀濾波器組，由若干梳狀濾波器級(jí)聯(lián)而成；積分器組，由若干積分器級(jí)聯(lián)而成；保持器，串聯(lián)在最后一級(jí)梳狀濾波器的輸出端和第一級(jí)積分器的輸入端之間。
文檔編號(hào)H03H17/06GK1635706SQ20031011602
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者李剛, 孟慶鋒, 劉建華 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司