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Dokumentenidentifikation DE60026943T2 21.12.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001079523
Titel DIGITALES ANSTIEGSFILTER MIT UMSCHALTBARER BANDBREITE
Anmelder Ford Motor Co., Dearborn, Mich., US
Erfinder Whikehart, William J., Novi, Michigan 48374, US
Vertreter Drömer, H., Dipl.-Phys. Dr.-Ing., Pat.-Ass., 51429 Bergisch Gladbach
DE-Aktenzeichen 60026943
Vertragsstaaten DE, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.08.2000
EP-Aktenzeichen 003068517
EP-Offenlegungsdatum 28.02.2001
EP date of grant 29.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.12.2006
IPC-Hauptklasse H03H 17/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Digitalfilter mit geschalteten Bandbreiten, die ausgelagerte oder ausgewechselte Koeffizientensätze verwenden, und spezieller einen Untersatz der Koeffizienten zu schwenken, um während des Umschaltens hörbare Effekte zu verringern.

Digitalfilter manipulieren diskrete Abtastungen eines Eingangssignals, um ein gefiltertes Ausgangssignal zu erzeugen. In der Technik sind verschiedene Filterstrukturen bekannt, wie etwa jene Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR, Finite Impulse-Response; endliche Impulsantwort) und Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR, Infinite Impulse-Response; unendliche Impulsantwort). IIR-Filter höherer Ordnung (die eine höhere Selektivität bereitstellen) werden typischerweise unter Verwendung einer Mehrzahl von in Kaskade verbundenen Filtern niedriger Ordnung implementiert.

Während der Verarbeitung eines Signals kann es notwendig werden die Filterung des Signals zu verändern (z.B. eine Veränderung der Bandbreite, Paßbandcharakteristik, Gruppenlaufzeit oder anderer Filterparameter). Um Hardware- und/oder Softwareanforderungen zu minimieren ist es wünschenswert vor und nach der Veränderung die gleiche Filterstruktur zu benutzen, indem man lediglich die Digitalfilter-Koeffizienten verändert.

In einem Radioempfänger mit digitaler Signalverarbeitung (DSP, Digital Signal Processing; digitale Signalverarbeitung) wird zum Beispiel ein Digitalkanal-Filter auf ein Zwischenfrequenzsignal (IF, Intermediate Frequency; Zwischenfrequenz) angewandt, um das gewünschte Signal auszuwählen und andere Sendesignale zurückzuweisen. Abhängig von der Gegenwart störender Sendesignale angrenzender oder alternativer Kanäle kann ein breites oder schmales Paßband verwendet werden. Wird durch Umschalten zwischen zwei Koeffizientensätzen in einem DSP-Filter zwischen den beiden Bandbreiten umgeschaltet, so kann die plötzliche Änderung der Bandbreite dem Hörer wahrnehmbar sein und zur Wahrnehmung schlechter Qualität führen.

Es wäre möglich die Bandbreite allmählich zwischen breit und schmal zu schwenken, die Rechen und/oder Speicheranforderungen zur Auffrischung all der Koeffizienten des Filters während des Schwenkes wären aber zu groß und wären teuer.

WO 97/39526A offenbart die Umschaltung zwischen einem ersten und zweiten FIR-Digitalfilter, in welchem Abschnitte jedes Filters während der Umschaltung außer Betrieb gesetzt werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt um zwischen einer ersten Bandbreitencharakteristik und einer zweiten Bandbreitencharakteristik in einem Digitalfilter mit geschalteten Bandbreiten zu schwenken, der eine Mehrzahl von Filterabschnitten zweiter Ordnung einschließt. Jeder der Abschnitte umfaßt jeweilige Koeffizienten, die einen ersten Wertesatz aufweisen, welcher diese erste Bandbreitencharakteristik bereitstellt; und die einen zweiten Wertesatz aufweisen, welcher diese zweite Bandbreitencharakteristik bereitstellt. Die Koeffizienten eines ausgewählten Filterabschnitts werden in einer Mehrzahl iterativer Schritte zwischen dem ersten Wertesatz und einem Ersatzwertesatz geschwenkt, während Koeffizienten in den anderen Filterabschnitten als dem ausgewählten Filterabschnitt konstant gehalten werden. Die Koeffizienten der von dem ausgewählten Filterabschnitt verschiedenen Filterabschnitte werden aus ihren jeweiligen ersten Wertesätzen in ihre jeweiligen zweiten Wertesätze ausgelagert. Bewegt man sich vom Breitband zum Schmalband, so kann der Schwenkschritt vorzugsweise vor dem Auslagerungsschritt verrichtet werden. Um sich vom Schmalband zum Breitband zu bewegen, kann der Auslagerungsschritt vorzugsweise vor dem Schwenkschritt verrichtet werden. In jedem Fall wird die Reihenfolge schwenken/auslagern – abhängig von eine Analyse und/oder von subjektivem Hören, und abhängig davon, wie leicht es ist einen guten Ersatzwertesatz zu finden – manchmal umgekehrt werden.

Der gewählte Filterabschnitt ist bevorzugt der eine Abschnitt, welcher die kritischste Dämpfungscharakteristik besitzt (d.h. innerhalb des Paßbandes am flachsten ist). Die Ersatzkoeffizienten des gewählten Abschnitts sind, zusammen mit den verbleibenden unveränderten Abschnitten, ausgelegt um eine Paßbandcharakteristik bereitzustellen welche eine Gesamtpaßband dieses Digitalfilters nähert, wenn es seine schmalere Bandbreitencharakteristik bereitstellt.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil eine plötzliche Bandbreitenänderung zu beseitigen, ohne eine große Anzahl von Koeffizienten innerhalb des Filters zu schwenken.

Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben werden, in denen:

die Empfangsfeldstärke in einem örtlichen Empfangsbereich aufträgt, in welcher für einen gewünschten Radiokanal von Interesse Kanalinterferenz besteht;

ein Blockdiagramm ist, das Abschnitte eines DSP-Radioempfängers zeigt;

ein Blockdiagramm ist, das die DSP-Verarbeitung eines Zwischenfrequenzsignals wie in der vorliegenden Erfindung verwendet zeigt;

die innere Struktur eines Kanalfilters zeigt;

ein Ablaufdiagramm ist, das die Umschaltung der Filter-Bandbreite von breit auf schmal zeigt;

ein Ablaufdiagramm ist, das die Umschaltung der Filter-Bandbreite von schmal auf breit zeigt; und

Spektren aufeinanderfolgender Filterabschnitte im Einklang mit einem Koeffizientensatz zur Bereitstellung eines breiten Paßbands zeigen, welches eine Grundlage zur Auswahl eines Filterabschnitts zum Schwenken bildet.

zeigt ein Frequenzspektrum 10 einer gewünschten Radiosendung, das eine Mittelfrequenz 11 aufweist und einen zugewiesenen Kanal fd zwischen einer unteren Frequenz 12 und einer oberen Frequenz 13 einnimmt. Ein angrenzender oberer Kanal fu ist als ein Sendesignal 14 im Wesentlichen ohne Überschuß-Signalanteil in dem gewünschten Frequenzkanal enthaltend gezeigt, wodurch der angrenzende obere Kanal keine Interferenz verursacht. Ein angrenzender unterer Kanal f1 jedoch ist als eine Radiosendung einschließend gezeigt, die ein Frequenzspektrum 15 einschließlich einem erheblichen Signalanteil oberhalb der unteren Frequenz 12 des gewünschten Kanals aufweist. Die resultierende Interferenz verschlechtert den Empfang der gewünschten Radiosendung.

Die Interferenz angrenzender Kanäle kann mittels Verengung des Paßbandes eines Bandpaßfilters in dem Empfänger vermindert werden, um den aus dem angrenzenden Kanal durch den Empfänger passierenden Signalanteil zu senken. Folglich zeigt eine schmale Bandbreite 16, welche in den Zwischenfrequenz-Signalweg geschaltet werden kann um Interferenz angrenzender Kanäle zu lindern. Liegt eine Interferenz angrenzender Kanäle vor, so wird eine breite Bandbreite 17 benutzt, um die Qualität des empfangenen Wunschsignals zu maximieren. Innerhalb des Empfängers wird Mittelfrequenz 11 in eine Zwischenfrequenz übersetzt, welche eine Null-Zwischenfrequenz sein kann. In diesem Fall ist der Filter ein Tiefpaßfilter.

ist ein Blockdiagramm, das einen digitale Signalverarbeitung verwendenden Radioempfänger zeigt. Eine Antenne 20 empfängt gesendete RF-Signale, welche zu einem RF-Verstärker 21 gekoppelt werden. Verstärkte RF-Signale werden zu einem Eingang eines Mischers 22 bereitgestellt. Ein Empfängeroszillator 23 stellt ein Mischsignal zu einem zweiten Eingang von Mischer 22 bereit, wobei das Mischsignal eine Frequenz unter Regelung einer Abstimm-Regelschaltung (nicht gezeigt) besitzt. Ein trägerbasiertes Signal in Form eines Zwischenfrequenz-Signals (IF-Signal) wird von Mischer 22 zum Eingang eines Analog-Digital-Wandlers (A/D-Wandler) 24 bereitgestellt. Ein digitalisiertes IF-Signal wird für Filterung, Demodulierung und sonstige Weiterverarbeitung des resultierenden Audiosignals zum digitalen Signalverarbeitungsblock (DSP-Block) 25 bereitgestellt. Block 25 schließt Datenspeicher und Programmspeicher ein um diese Funktionen zu verrichten. Ein abschließendes Audiosignal wird von DSP 25 zum Eingang eines Digital-Analog-Wandlers (D/A-Wandler) 26 bereitgestellt, welcher analoge Audiosignale zu eine Lautsprechersystem 27 liefert.

Verarbeitung des digitalisierten IF-Signals innerhalb von DSP 25 ist in genauer gezeigt. Die Ausführungsform von ist zur Verarbeitung von AM-Signalen besonders angepaßt. Das digitalisierte IF-Signal wird zum Eingang eines komplexen Mischers 30 geliefert um in Phase liegende (I) und phasenverschobene Signale (Q) zu erzeugen. Ein Oszillator 31 erzeugt ein Injektionssignal fif welches nominell gleich der Zwischenfrequenz des IF-Signals ist, so daß das IF-Signal auf eine neue IF-Frequenz von ungefähr Null Hertz abgemischt wird. Das Injektionssignal ist direkt zu einem Eingang eines ersten Mischers 32 gekoppelt und durch einen 90°-Phasenverschiebungsblock 33 zum Eingang eines zweiten Mischers 34. Das digitalisierte IF-Signal wird zu den jeweiligen Eingängen der Mischer 32 und 34 bereitgestellt, um die Signale I und Q zu erzeugen. Die Signale I und Q werden jeweils durch Dezimierblocks 35 und 36 dezimiert, um Signale mit verminderter Abtastrate zu den Eingängen der Kanalfilter 37 und 38 bereitzustellen.

Andere IF-Requenzen ungleich Null oder nicht komplexe Signaldarstellungen können mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine komplexe Darstellung mit Null-IF besitzt in der DSP-Verarbeitung jedoch viele Vorteile, wie etwa kompakte Codegröße, minimierte Chipfläche und effiziente Datenmanipulation.

Kanalfilter 37 und 38 können durch einen Multiplexer 40 unter Regelung eines Nachbarkanal-Detektionsblocks 41 mit einem Koeffizientensatz #1 oder einem Koeffizientensatz #2 geladen werden. Ein Koeffizientensatz stellt eine breite Bandbreite bereit, während der andere Koeffizientensatz eine schmale Bandbreite bereitstellt. Ein zu irgendeiner Zeit zu verwendender Koeffizientensatz wird abhängig von der Gegenwart von Nachbarkanal-Interferenzen ausgewählt. Unter Verwendung einer Zwischenfrequenz von Null Hertz werden die Kanalfilter 37 und 38 als Tiefpaßfilter implementiert, wobei der schmalere Filter eine obere Grenzfrequenz besitzt, welche niedriger ist als die des breiteren Filters. Die Gegenwart von Nachbarkanal-Interferenzen kann unter Verwendung jeder herkömmlichen Methode wie in der Technik bekannt detektiert werden. Die gefilterten Ausgaben der Kanalfilter 37 und 38 werden zu einem Signaldetektor 42 bereitgestellt, um eine Audioausgabe zu erzeugen, welche zum Beispiel linke und rechte Stereosignale einschließen kann.

Die Speicherblöcke für die Koeffizientensätze #1 und #2 können weiterhin während des Schwenkens eines ausgewählten jener Filterabschnitte verwendete Koeffizientenwerte enthalten. Alternativ können Informationen gespeichert werden, um die Berechnung dieser Schwenk-Koeffizientenwerte zuzulassen wenn sie gebraucht werden.

Die Kanalfilter können unter Verwendung verschiedener Filterstrukturen und -typen implementiert werden. Als ein Beispiel wird hierin ein Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR-Filter) wie in gezeigt beschrieben werden, weil sein Einsatz wegen seines Vorteils der kompakten Größe wünschenswert ist.

zeigt eine typische Architektur für einen IIR-Filter, der zwischen einem Eingang x(n) und einem Ausgang y(n) 3 in Reihe kaskadierte Abschnitte zweiter Ordnung umfaßt. Ein Filter kann einen Gesamtverstärkungsterm G0 auf einen Eingang eines Multiplikators 45 angewandt einschließen, welcher an seinem anderen Eingang Eingabe x(n) empfängt. Alternativ kann der Verstärkungsterm G0 wie in der Technik bekannt auf die einzelnen Abschitte verteilt werden.

Die Abschnitte zweiter Ordnung 46, 47 und 48 sind in Reihe geschaltet um einen Filter sechster Ordnung zu erzeugen. Der erste Abschnitt 46 schließt einen Multiplikator 50 ein, um die Eingabe zu Abschnitt 46 mit einem Koeffizienten b0,1 zu multiplizieren. Das resultierende Produkt wird zu einem Eingang eines Summierers 51 bereitgestellt. Die Ausgabe von Summierer 51 stellt den Ausgabeknoten für Abschnitt 46 bereit, und ist außerdem eine Innenknoten des gesamten Filters.

Die Eingabe zu Abschnitt 46 wird in einem Schrittverzögerungsblock 52 um eine Abtastperiode verzögert und dann in einen Multiplikator 53 eingegeben. Koeffizient b1,1 wird auf einen zweiten Eingang von Multiplikator 53 angewandt, und die Ausgabe wird zu Summierer 51 bereitgestellt. Die Ausgabe von Schrittverzögerungsblock 52 wird in Schrittverzögerungsblock 54 durch eine weitere Schrittverzögerung geleitet, bevor sie in einem Multiplikator 55 mit einem Koeffizienten b2,1 multipliziert wird. Die Ausgabe von Multiplikator 55 wird zu noch einem anderen Eingang von Summierer 51 bereitgestellt. Die Koeffizienten b stellen die Vorwärtskopplungsterme für Abschnitt 46 bereit. Abschnitt 46 schließt außerdem Rückkopplungsterme ein, in denen die Ausgabe von Summierer 51 in einem Schrittverzögerungsblock 56 verzögert wird. Die verzögerte Ausgabe ist an einen Multiplikator 57 gekoppelt, welcher außerdem einen Koeffizienten a1,1 empfängt. Die Ausgabe von Multiplikator 57 wird an einen Eingang von Summierer 51 gekoppelt. Die verzögerte Ausgabe von Schrittverzögerungsblock 56 wird durch einen Schrittverzögerungsblock 58 und dann zu einem Eingang eines Multiplikators 59 geleitet. Koeffizient a2,1 wird zu einem anderen Eingang von Multiplikator 59 geliefert, und das resultierende Product wird an Summierer 51 gekoppelt. Die Ausgabe von Summierer 51, der den Innenknoten für den ersten Abschnitt 46 umfaßt, ist an den Eingang des zweiten Abschnitts 47 gekoppelt. Die Abschnitte 46 und 47 sind überlappend gezeigt, weil die Schrittverzögerungsblöcke 56 und 57 zwischen den Operationen der beiden Abschnitte aufgeteilt sind, um Hardwareanforderungen zu minimieren.

Die Eingabe von Abschnitt 47 (von Summierer 51) wird auf einen Multiplikator 60 angewandt, welcher außerdem Koeffizient b0,2 empfängt. Zusätzliche b-Koeffizienten b1,2 und b2,2 werden jeweils auf Multiplikatoren 62 und 63 angewandt, und die resultierenden Produkte werden in einem Summierer 61 summiert. Schrittverzögerungsblock 64, Multiplikator 65, Schrittverzögerungsblock 66 und Multiplikator 67 stellen unter Verwendung der Koeffizienten a1,2 und a2,2 wie in dem vorigen Abschnitt Rückkopplungsterme bereit. Abschnitt 48 arbeitet in der gleichen Art und Weise unter Verwendung von b-Koeffizienten für den dritten Abschnitt b0,3 b1,3 und b2,3, und a-Koeffizienten a1,3 und a2,3. Um eine abschließende Filterung höherer Ordnung bereitzustellen, können nach Abschnitt 48 mehrere Abschnitte zweiter Ordnung in Reihe kaskadiert werden.

Es sind verschiedene Verfahren wohlbekannt um geeignete Werte für die a- und b-Koeffizienten zu bestimmen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Butterworth-Filterstruktur benutzt. Erste und zweite Koeffizientensätze werden getrennt abgeleitet, um jeweils eine erste Bandbreitencharakteristik und eine zweite Bandbreitencharakteristik bereitzustellen, um einen Filter zwischen Bandbreiten umzuschalten, während man die gleiche Filterhardware und -struktur wie in gezeigt verwendet. Indem man Koeffizientenwerte zwischen den beiden Koeffizientensätzen auswechselt, kann folglich entweder die breite Bandbreite oder die schmale Bandbreite ausgewählt werden. Wie hierin verwendet bezieht sich ein Koeffizientensatz auf alle a- und b-Koeffizienten für alle Filterabschnitte, um eine Bandbreitencharakteristik bereitzustellen.

Bei Gebrauch der Koeffizientensätze wie mit dem herkömmlichen Prozeß erhalten können erhebliche hörbare Effekte in der Audioausgabe auftreten, wenn die Filterkoeffizienten geändert werden. Die vorliegende Erfindung verändert die gesamte Filtercharakteristik allmählich, um die hörbare Änderung in der Frequenzantwort zu beseitigen.

Würde die Bandbreite unter Verwendung herkömmlicher Koeffizienten-Konstruktionstechniken bei einer Anzahl von Zwischen-Bandbreiten zwischen den breiten und schmalen Einstellungen geschwenkt, so würde eine große Menge Speicher- und/oder Rechenresourcen benötigt. Würden 50 Zwischenschritte benutzt, so müßten 50 unterschiedliche, vollständige Koeffizientensätze gespeichert oder berechnet werden, was die Schwenkfunktion teuer zu implementieren macht. Der Anmelder hat jedoch herausgefunden, daß durch Schwenken eines speziell ausgewählten Filterabschnitts in bestimmter Art und Weise das gewünschte Ergebnis noch immer erreicht werden kann.

Alle Koeffizienten in allen Filterabschnitten zu schwenken würde sowohl das Paßband wie auch das Stopband des Filters dazu bringen sich allmählich zu ändern. In dem Radioempfänger der bevorzugten Ausführungsform wird dies nicht gebraucht. Eine Bandbreitenänderung von schmal auf breit tritt nur auf, wenn der Empfänger bestimmt hat daß keine Nebenwellensignale bestehen, die im Paßband liegen nachdem das Schwenken abgeschlossen ist. Was in dem Stopband geschieht hat in diesem Fall keinen signifikanten hörbaren Einfluß, das Paßband aber schon. Eine Bandbreitenänderung von breit zu schmal tritt auf wenn in der breiteren Bandbreite Nebenwellensignale vorliegen. Es wird einen stärkeren, hörbaren Effekt geben wenn man das Stopband schaltet, aber dies ist weniger wichtig weil die Bedingung eines hörbaren Empfangs in diesem Fall keinesfalls gut sein wird, und das Schwenken des Paßbandes wird noch immer hilfreich sein.

Um die Eckfrequenz eines einzelnen Abschnitts zweiter Ordnung in einem IIR-Filter zu schwenken, wird der Term a1 geschwenkt. Um eine konstante Gesamtpaßband-Verstärkung des Abschnitts beizubehalten, müssen die Terme b0, b1 und b2 entsprechend angepaßt werden. In einem Butterworth-Filter ist b1 = 2·b0 = 2·b2, und so muß nur b0 berechnet werden. Schwenken von a1 wird erreicht indem man es auf jede Iteration einer Taktungsschleife geringfügig (um einen Anpassungsbetrag) anpaßt, bis a1 von seinem Startwert vollständig auf seinen Endwert geändert wurde. Auf jede Iteration hin werden die b-Werte auf Grundlage des gegenwärtigen Wertes von a1 bestimmt. Alternativ könnten manche oder alle der Schwenkwerte in einer Tabelle gespeichert sein. Man bemerke, daß die Eckfrequenz des Abschnitts durch Veränderung von a1 ohne Änderung von a2 geändert wird, ohne Q in dem Abschnitt zu ändern.

Die Startwerte (wenn man sich von schmal zu breit begibt) oder die Endwerte (wenn man sich von breit zu schmal begibt) für das Schwenken des gewählten Filterabschnitts kann dem tatsächlichen Koeffizientensatz für den gewählten Abschnitt entsprechen, wenn auf die schmale Bandcharakteristik geschaltet wird. Es kann jedoch wünschenswert sein einen Austauschsatz von Koeffizientenwerten zu benutzen, welcher (wenn mit den verbleibenden Abschnitten kombiniert) eine Paßbandcharakteristik bereitstellt, welche das Gesamtpaßband des Digitalfilters am besten nähert, wenn es seine schmale Bandcharakteristik bereitstellt. Durch Verwendung der besten Näherung innerhalb eines Abschnitts der Gesamtfilter-Paßbandcharakteristik werden jegliche hörbaren Effekte der plötzlichen Umschaltung der gesamten Filterkoeffizienten soweit als möglich verringert. Die Ersatzwerte werden während der Filterkonstruktion unter Verwendung herkömmlicher Techniken bestimmt.

Unter Bezug auf beginnt die Prozedur zum Schwenken vom Breitband zum Schmalband in Schritt 80, wo Koeffizient a1 des ausgewählten Abschnitts um einen Anpassungsbetrag verändert wird. Die Gesamtzeit um zu schwenken ist gleich der Anzahl an Iterationen durch die Iterationsgeschwindigkeit, und die gesamte Spanne an Werten ist gleich der Anzahl von Iterationen mal dem Anpassungsbetrag. Eine typische Schwenkzeit kann ungefähr 12 Sekunden betragen, und eine typische Anzahl von Iterationen kann ungefähr 123 sein. Diese sind in beiden Schwenkrichtungen nicht notwendigerweise die selben.

In Schritt 81 werden die b-Koeffizienten des ausgewählten Abschnitts berechnet und zusammen mit dem neuen Wert für a1 in den Filter geladen. Speziell wird der neue Wert für b0 als k1·a1 + k2 bestimmt, wobei k1 und k2 vorherbestimmte Konstanten sind. Neue Werte für b1 und b2 werden aus b0 bestimmt wie oben gegeben. Der Term a2 braucht nicht verändert oder geschwenkt zu werden, weil er keinen Effekt auf die Eckfrequenz des Filterabschnitts hat.

In Schritt 82 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen ob der Ersatzwert von a1 erreicht wurde. Wenn nicht wird in Schritt 83 eine Schleifenverzögerung implementiert und dann für die nächste Iteration zu Schritt 80 zurückgekehrt. Wurde der Ersatzwert von a1 erreicht, so wird in Schritt 84 ein Koeffizientenwechsel zu den schmalen Filterkoeffizientenwerten vorgenommen. Sind die Ersatzwerte nicht gleich den schmalen Werten für den ausgewählten Abschnitt, so nimmt der ausgewählte Abschnitt an dem Wechsel ebenfalls teil.

Unter Bezug auf beginnt die Prozedur zum Schwenken von Schmalband auf Breitband in Schritt 90, wo alle Koeffizienten (außer dem gewählten Abschnitt) auf ihre breiten Werte ausgewechselt werden. Sind die Ersatzwerte für den ausgewählten Abschnitt nicht gleich den schmalen Werten, so wird der ausgewählte Abschnitt in Schritt 91 auf die Ersatzwerte ausgewechselt.

In Schritt 92 wird Koeffizient a1 des ausgewählten Abschnitts um den Anpassungsbetrag geändert. In Schritt 93 werden die b-Koeffizienten des ausgewählten Abschnitts berechnet und zusammen mit dem neuen Wert für a1 in den gewählten Abschnitt geladen. In Schritt 94 wird eine Prüfung vorgenommen, um zu bestimmen ob die Breitband-Endwerte erreicht wurden. Wenn nicht wird in Schritt 95 eine Schleifenverzögerung implementiert und dann für die nächste Iteration zu Schritt 92 zurückgekehrt. Wurden die Breitbandwerte erreicht, so ist die Prozedur abgeschlossen.

Ein bevorzugtes Kriterium zur Auswahl des zu schwenkenden Filterabschnitts wird unter Bezug auf beschrieben werden. Für die meisten Anwendungen ist es wünschenswert den Filterabschnitt mit der flachsten Frequenzantwort im Paßband zu wählen. Ein Abschnitt mit einer optimal flachen Frequenzantwort ist einer der einen Wert Q von 0,707 aufweist oder kritisch gedämpft ist. Somit ist es eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung den Filterabschnitt als den zu schwenkenden Abschnitt auszuwählen, der in seiner Breitband-Konfiguration einen 0,707 am nächsten liegenden Wert Q besitzt. Der ausgewählte Abschnitt kann gut auch der mit einem 0,707 am nächsten liegenden Wert Q in seiner Schmalband-Konfiguration sein, dies ist jedoch nicht notwendig weil für das Schwenken Koeffizienten-Ersatzwerte benutzt werden können. bis zeigen Frequenzantworten für einzelne Abschnitte des Filters. entspricht der flachsten Frequenzantwort und besitzt einen Wert Q am nächsten bei 0,707. Ein Abschnitt mit einem geringeren Wert Q (z.B. ) weist eine flachere Dämpfung auf und ist über sein Paßband hinweg nicht flach (als getrennter Filter angesehen). Ist ein solcher Abschnitt der geschwenkte, so wird das Paßband des gesamten Filters weniger flach, und die Eckfrequenz ist während des Schwenkens nicht gut geregelt. Ein Abschnitt mit einem höheren Wert Q ist in seinem Paßband gleichfalls nicht flach (z.B. ) und ist weniger in der Lage die Eckfrequenz während des Schwenkes zu regeln.

Ein anderer Filterabschnitt als der flachste kann alternativ für das Schwenken benutzt werden. Zum Beispiel kann es Anwendungen geben, in denen es wünschenswert ist bestimmte Frequenzen während des Schwenks entweder zu betonen oder zu verwischen, wofür ein geeigneter Filterabschnitt ausgewählt werden kann.


Anspruch[de]
Ein Verfahren um zwischen einer ersten Bandbreitencharakteristik und einer zweiten Bandbreitencharakteristik in einem Digitalfilter mit geschalteten Bandbreiten zu schwenken, der eine Mehrzahl von Filterabschnitten zweiter Ordnung (46, 47, 48) einschließt; wobei jeder Abschnitt jeweilige Koeffizienten umfaßt, die einen ersten Wertesatz aufweisen, welcher diese erste Bandbreitencharakteristik bereitstellt; und die einen zweiten Wertesatz aufweisen, welcher diese zweite Bandbreitencharakteristik bereitstellt; wobei dieses Verfahren die Schritte umfaßt:

Schwenken dieser Koeffizienten eines zweiten Filterabschnitts in einer Mehrzahl iterativer Schritte zwischen diesem ersten Wertesatz und einem Ersatzwertesatz, während Koeffizienten in diesen anderen Filterabschnitten als diesem ausgewählten Filterabschnitt konstant gehalten werden;

Auslagern dieser Koeffizienten dieser von diesem ausgewählten Filterabschnitt verschiedenen Filterabschnitte aus ihren jeweiligen ersten Wertesätzen in ihre jeweiligen zweiten Wertesätze.
Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem diese Koeffizienten dieses ausgewählten Abschnitts zwischen diesem Ersatzwertesatz und diesem zweiten Wertesatz für diesen ausgewählten Filterabschnitt ausgelagert werden, wenn diese Koeffizienten dieser anderen Filterabschnitte ausgelagert werden. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem dieser Ersatzwertesatz gleich diesem zweiten Wertesatz dieses ausgewählten Filterabschnitts ist. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem dieser Ersatzwertesatz diesen ausgewählten Filterabschnitt mit einer Paßbandcharakteristik versieht, welche ein Gesamtpaßband dieses Digitalfilters nähert, wenn es seine schmalere Bandbreitencharakteristik bereitstellt. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem diese erste Bandbreitencharakteristik breiter ist als diese zweite Bandbreitencharakteristik, und in dem dieser Schwenkschritt vor diesem Auslagerungsschritt verrichtet wird. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem diese erste Bandbreitencharakteristik schmaler ist als diese zweite Bandbreitencharakteristik, und in dem dieser Auslagerungsschritt vor diesem Schwenkschritt verrichtet wird. Ein Verfahren wie in Anspruch 1 beansprucht, in dem dieser Schwenkschritt eine vorherbestimmte Anzahl an Iterationen zwischen diesem ersten Wertesatz und diesem Ersatzwertesatz einschließt, und in dem jede dieser Iterationen daraus besteht einen dieser Koeffizienten innerhalb dieses ausgewählten Abschnitts um einen vorherbestimmten Anpassungswert zu verändern. Ein Verfahren wie in Schritt 7 beansprucht, in dem während jeder dieser Iterationen benutzte Koeffizientenwerte aus einem Speicher abgerufen werden. Ein Verfahren wie in Anspruch 7 beansprucht, in dem jede dieser Iterationen aus der Berechnung eines neuen Werts für mindestens einen dieser Koeffizienten in Reaktion auf diese Veränderung eines anderen dieser Koeffizienten durch diesen vorherbestimmten Anpassungswert besteht. Ein Verfahren wie in Schritt 1 beansprucht, in dem dieser ausgewählte Abschnitt im Wesentlichen kritisch gedämpft ist, wenn dieser Filter seine breitere Bandbreitencharakteristik bereitstellt.






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