脉冲响应滤波器的信号处理方法与流程

本申请涉及滤波器，特别是涉及一种脉冲响应滤波器的信号处理方法。

背景技术：

1、滤波器常用于滤除信号的噪声。滤波器又分为有限脉冲响应(finite impulseresponse filter,fir)滤波器与无限脉冲响应(infinite impulse response filter,iir)滤波器。

2、滤波过程中所采用的算法的好坏，会对滤波效果产生很大的影响。如iir滤波器，是采用递归的方式，处理数字信号。iir滤波器不仅依据数字信号的每个取样点的输入值和前几个取样点的输入值，同时依据前几个取样点的输出值，来滤出输出信号。因此，iir滤波器可以用较少的阶数达到良好的滤波效果。

3、相比之下，fir滤波器不采用递归的方式，而是仅依据每个取样点的输入值和前几个取样点的输入值，来滤出输出信号。因此，在滤波过程中，fir滤波器算法的阶数远大于iir滤波器算法的阶数，且由于滤波方式不同，iir滤波器与fir滤波器的滤波效果不同。

4、故，如何通过改良，来使数字信号的滤波效果，同时兼顾iir滤波器和fir滤波器可达成的滤波效果，来克服习知iir滤波器和fir滤波器所执行的滤波的缺陷，已成为本领域所欲解决的重要课题之一。

技术实现思路

1、本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种脉冲响应滤波器的信号处理方法，包含以下步骤：取得一组滤波器，组滤波器包含多个无限脉冲响应滤波器，多个无限脉冲响应滤波器级联在一起；设定组滤波器的多个第一无限响应系数；设定组滤波器的多个第二无限响应系数；取得第一有限脉冲响应滤波器；将第一有限脉冲响应滤波器的系数，作为多个无限脉冲响应滤波器的输入值；依据各无限脉冲响应滤波器的输入值及其第一无限响应系数及其各第二无限响应系数，以计算各无限脉冲响应滤波器的输出值；将前一个无限脉冲响应滤波器的输出值作为下一个级联的无限脉冲响应滤波器的输入值，依序运算完所有级联的多个无限脉冲响应滤波器的输出值，以取得一组最终输出值；将组最终输出值，作为第二有限脉冲响应滤波器的系数；输入一数字信号至第二有限脉冲响应滤波器；依据数字信号的输入值及第二有限脉冲响应滤波器的系数，以计算出第二有限脉冲响应滤波器的输出值；以及依据第二有限脉冲响应滤波器的输出值，以输出一数字输出信号。

2、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：利用下列一多阶无限脉冲滤波器公式，以计算组滤波器的输出值：

3、

4、其中，y[n]代表第n个输出值，x[n]代表第n个输入值，b代表第一无限响应系数，a代表第二无限响应系数，n、p、q为任意适当整数值。

5、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：在组滤波器设定数值大小不同的多个系数组，各系数组包含多个第一无限响应系数以及多个第二无限响应系数；以及依据各无限脉冲响应滤波器的输入值以及各系数组的各第一无限响应系数及各第二无限响应系数，以计算各无限脉冲响应滤波器的输出值；以及将前一个无限脉冲响应滤波器的输出值作为下一个级联的无限脉冲响应滤波器的输入值，依序运算完所有级联的多个无限脉冲响应滤波器的输出值，以取得组最终输出值。

6、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：将组最终输出值作为下列第二有限脉冲滤波器的公式的系数：

7、w[n]＝c[0]×z[n]+c[1]×z[n-1]+…+c[n]×z[n-n]，

8、其中，w[n]代表第n个输出值，z[n]代表第n个输入值，c代表第二有限脉冲滤波器的系数，n、n为任意适当整数值；以及

9、将数字信号的输入值，代入第二有限脉冲滤波器的公式，以计算出第二有限脉冲响应滤波器的输出值。

10、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：决定采用二阶的组滤波器；以及依据二阶的组滤波器的各输入值及其第一无限响应系数、各输入值的前两个输入值及其分别的两个第一无限响应系数、各输出值的两个输出值及其分别的两个第二无限响应系数，以计算二阶的组滤波器的输出值。

11、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：利用下列的一二阶无限脉冲滤波器公式，以计算组滤波器的输出值：

12、y[n]＝(b[0]×x[n]+b[1]×x[n-1]+b[2]×x[n-2]-a[1]×y[n-1]-a[2]×y[n-2])，

13、其中，y[n]代表第n个输出值，n为任意适当整数值，x[n]代表第n个输入值，b代表第一无限响应系数，a代表第二无限响应系数。

14、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：在二阶的组滤波器设定数值大小不同的多个系数组，各系数组包含三个第一无限响应系数以及两个第二无限响应系数；依据二阶的组滤波器的输入值以及各系数组的各第一无限响应系数及各第二无限响应系数，以计算各无限脉冲响应滤波器的输出值；以及将前一个无限脉冲响应滤波器的输出值作为下一个级联的无限脉冲响应滤波器的输入值，依序运算完所有级联的多个无限脉冲响应滤波器的输出值，以取得组最终输出值。

15、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：将二阶的组滤波器的输出值，作为下列第一有限脉冲滤波器的公式的系数：

16、w[n]＝c[0]×z[n]+c[1]×z[n-1]+…+c[n]×z[n-n]，

17、其中，w[n]代表第n个输出值，z[n]代表第n个输入值，c代表有限响应系数，n、n为任意适当整数值；以及将数字信号的输入值，代入有限脉冲滤波的器公式，以计算出第二有限脉冲响应滤波器的输出值。

18、在实施例中，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：取得一有限脉冲响应滤波器作为第一有限脉冲响应滤波器，或取得一低通滤波器基于有限脉冲响应滤波器的特性进而校正以形成第一有限脉冲响应滤波器。

19、如上所述，本申请提供一种脉冲响应滤波器的信号处理方法，其将数个级联的无限脉冲响应(infinite impulse response,iir)滤波器转换成一个等效的有限脉冲响应(finite impulse response,fir)滤波器(filter)，对有限脉冲响应信号与数字信号进行滤波，最后滤出的输出信号，兼具fir滤波器与iir滤波器的滤波效果，并可大幅降低运算量。

20、为使能更进一步了解本申请的特征及技术内容，请参阅以下有关本申请的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本申请加以限制。

技术特征：

1.一种脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

3.根据权利要求2所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

4.根据权利要求3所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

5.根据权利要求1所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

6.根据权利要求5所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

7.根据权利要求6所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

8.根据权利要求7所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

9.根据权利要求1所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法，其特征在于，所述的脉冲响应滤波器的信号处理方法还包含以下步骤：

技术总结
本申请公开一种脉冲响应滤波器的信号处理方法，包含以下步骤：将第一有限脉冲响应滤波器的所有系数作为输入值，输入多个级联的无限脉冲响应滤波器，得到一组输出值；将此组输出值作为第二有限脉冲响应滤波器的系数；以及将数字信号输入第二有限脉冲响应滤波器，得到一组输出值。

技术研发人员：李敬祥
受保护的技术使用者：同响科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11