具有截断偏差补偿的数字定比电路的制作方法

专利名称:具有截断偏差补偿的数字定比电路的制作方法
本发明涉及数字信号处理系统中，对量化效应及截断/舍入误差予以补偿的电路。
此处将以视频信号处理系统中的循环滤波器为背景描述本发明的应用，但其用途并不限于此。
在视频系统中，循环滤波器可用于衰减视频信号频带内的噪声。帧与帧之间，信号是高度相关的。因此，若将连续帧的视频信号相加，相关信号将做线性相加，而信号的伴随噪声却不然。相加的信号合，通常在希望的幅度范围内被归一化，经此处理，平均信号的信噪比得到提高。
典型的视频循环滤波器，包括一个延迟器件，该延迟器件在再循环环路中与用于组合部分延迟信号和部分输入信号的电路相耦合。该组合信号加到延迟器件后，将被延迟一段时间，以保证每一组合视频信号样本的构成部分，均取自连续视频帧的相应象素。输入信号与延迟信号的小数部分，是分别利用系数K和(1-K)对两信号定比得到的。如果输入信号与取自延迟器件的平均信号幅值相等，则规范化新的组合信号使之等于输入信号。在数字处理系统中，规范化处理将使延迟器件对样本位数的要求降至最低。因此，若输入信号由8位样本组成，延迟器件的样本可保持在9位或10位。为降低应用在消费产品中循环滤波器的制造成本，在设计中考虑上述因素是极为重要的。
用于例如电视接收机等的循环滤波器中的定比电路，必须结构简单，价格低廉，具有竞争性。移位器是最简单的定比电路中的一种，适用于数字电视接收机。这种位元移位器，或称桶形移位器，将样本中位元向低位右移实现除法运算，向高位左移实现乘法运算。除法模式用于对小于1的系数产生定比。在除法模式中，样本位元右移后，样本低位被截断，截断的位数等于高位位元被移动的数目。未做舍入处理，或舍入处理不当的截断，都会使被处理信号产生严重异常现象。请参阅B.Gold与C.M.Rader于1969年所著McGrawH∶11出版的《信号的数字处理》(Digitol processing of Signal)一书，98～131页。在视频信号处理系统中，循环滤波器的截断/舍入效应，表现为“地玻璃”效应(Grounel Glass)。这是由于加到循环滤波器的样本没有足够高的分辨率，无法使滤波器收敛于适当的值。
表1列出了通过截断与舍入处理产生的定比。


为便于说明，这里使用的输入信号是三位二进制数。表1左边第一列给出了所有可能的三位二进制输入值，标明“十进制等效值”的第二列给出了这些数的十进制等效值。为了指明位元的位置，三位的输入值写成带小数点及三位零尾数的形式。第三列称为“右移位元位置”，给出了第一列中相应数右移三位后的二进制值，即第一列数被8除的结果。典型的定比电路将截断或舍弃尾部位元，由此得到的二进制值在称为“二进制截断值”的列中给出，右边称为“十进制等效值”的一列给出了相应的十进制等效值。可以看出，所有经过右移和截断处理的数都是十进制零。最右边一列称为“希望值”，给出了截断值经过适当舍入处理后所得的结果。这一列中的数值是按下面规则确定的，如果舍弃的位元之和大于或等于被截断值最低有效位的1/2，则被截断值的最低有效位加1。
在美国第4，195，350号，题为《消除数字循环滤波器中截止频带的方法和仪器》(Method And Apparatus For Eliminaling Deadband In Digital Recursive Filters)的专利中，J.K.Moore公开了消除循环滤波器中定比样本截断效应的方法和仪器。在这个系统中，样本通过移位产生定比，然后根据定比系数值，舍弃若干低有效位，对定比样本的绝对值做截断处理。如果被舍弃的位元中有任一位是逻辑“1”，则被截断样本值加1。增值了的被截断样本是否取补，取决于被截断样本是正数还是负数。
在美国颁给T.L.Change的第4，236，224号题为《低舍入噪声数字滤波器》(Low Roundoff Noise Digitol Filter)的专利中，描述了舍弃由组合方法得到的样本和的若干低有效位而做截断处理的循环滤波器。对舍弃或舍入的位元加以定比，延迟并以相减组合的方法定比舍入位元与输入信号及被延迟的组合信号样本，这些都降低了截断处理的影响。
上述系统都试图减小样本截断所产生的异常现象，但所加的校正都依赖于被处理样本的量化值。在本发明中，截断误差的减小是通过引入比被处理样本的量化值具有更高分辨率的校正系数实现的。
本发明是一种定比电路，用于当系数小于或等于1时，对二进制样本产生定比。这个定比电路包括一个移位器，用于将所加样本的有效位移动N位，以利用系数1/2N对该样本定比(其中N为整数)，并对被移位的样本做截断处理。一个加法器串行耦合在移位器的输入端。将数据加到加法器的输入端，以对定比样本做预处理，这就可使被移位和截断的样本舍入为与被截断样本最接近的整数值。
关于图表的简单说明。
图1是使用了本发明的定比电路的循环滤波器的结构图，该循环滤波器用于降低噪声并从复合视频信号中分离出亮度分量。
图2，3和5是本发明中用于图1电路的定比电路结构图。
图4A是将二进制数右移三个有效位并将移动值按原最高有效位做截断处理后所得结果的图示。
图4B是图2定比电路响应的图示。
图C是用于图3电路的高频发生器电路的逻辑结构图。
上述图中，连接电路器件的宽箭头表示并行传输样本的多路连接，连接电路器件的单箭头则表示串行传输样本或模拟信号的单路连接。
图1是用于处理视频信号的移动/噪声适应循环滤波器，虚线框21和31定义了更一般的系统。图1所示的整个电路的专门用于从复合信号中分离出亮度分量。
虚线框21所围电路为美国专利第4，585，403号中所描述的循环滤波器，此处利用改变定比电路的定比系数Km的能力使其具有适应性，经过噪声衰减的视频信号可取自样本延迟器件22的输出端27，亦可取自视频样本延迟器件22的输入端11。
电路21的工作原理简述如下将要处理的视频信号样本Vx从输入端10加到减法器12，取自延迟器件22的延迟样本VDy加到减法器12的第二个输入端，由此得到样本差(Vx-VDy)。样本差通过补偿延迟器件14耦合到定比电路16的输入端，定比电路16产生定比样本差值Km(Vx-VDy)，并将其耦合到加法器20的输入端，取自延迟器件22的延迟样本VDy经过补偿延迟器件18耦合到加法器22的第二个输入端，加法器按照如下公式得出样本和Vy，
Vy＝VDy+Km(Vx-VDy)
＝KmVx+(1-Km)VDy(1)
延迟器件22和补偿延迟器件14和18的设计使得用Vx和VDy表示的样本对应连续帧中的相同象元。补偿延迟器件14延迟一段时间，等电路13给出定比系数Km，然后电路16逐象元定比，亦即逐样本定比。延迟器件18调节由延迟器件14和定比电路16所产生的时间延迟。
样本VDy对应于延迟了一个视频帧周期的样本Vy。假定系统21处于稳定状态，且没有帧之间的图象移动。将式(1)展开，用Vy代替VDy，考虑适当的时间差，并化简，这时可以看到，样本Vy的信号分量Vsy′等于输入样本Vx的信号分量Vsx′。样本Vy的噪声分量VNy以系数<math><msqrt><mi>k</mi><msub><mi></mi><mi>m</mi></msub><mi> / ( 2 - k</mi><msub><mi></mi><mi> m</mi></msub><mi>)</mi></msqrt><mi> </mi></math>被衰减。以上这些结果都假定了信号分量Vsx是视频形式分量，即或是亮度信号或是色度信号。但如果信号分量VSX是色度分量，或是包含色度分量的复合视频信号，则在色度分量经过延迟器件22反馈到器件12和20之前，必须先将色度分量反相。这种色度分量的反相处理，在视频信号循环滤波器中是常用的。
假定输入信号是复合视频信号，且没有对色度相位做反相处理。样本Vsy将含有亮度分量VLy和色度分量Vcy。当没有帧之间的图象移动时，亮度分量VLy将收敛到某一值，其幅度与输入亮度分量VLx的幅度相等。色度分量在无图象移动时，将收敛到下式给出的值。
Vcy＝VcxKm/(2-Km) (2)
定比系数Km的值是以逐象元为基础，并根据每一象元过去是否有帧间图象移动确定的。如果在当前帧和前一帧之间有图象移动，定比系数Km可取值1，以避免信号频带变窄。帧之间图象移动停止时，定比系数Km取某一个或某些有序的小于1的值，这些值是根据系统到达稳定状态所希望的时间和所希望的噪声衰减量确定。用过去的移动状态及帧之间图象的幅度差确定定比系数函数的循环滤波器的例子，可参考美国专利第4，240，106号，题为《视频噪声的衰减》(Video Noise Reduetion)。
虚线框31内的电路产生逐象元定比电路所需的适当的定比系数序列。定比系数或对应定比系数的控制信号写入到只读存储器内(ROM38)。当指示图象移动和噪声的信号做为地址码加到ROM38的地址输入端时，ROM38的响应是将定比系数送到其输出总线上。地址码由逻辑器件46，比较器30和移动存储器34提供。
电路31响应由减法器12得到的样本差。如果没有图象移动，输入样本Vx与延迟样本VDy的亮度分量在减法器12中抵消，而如果帧之间有图象移动，则得到样本差。这些亮度样本差即表示有图象移动。如果输入信号Vx包括色度分量，例如输入信号是复合视频信号时，色度分量VDy与输入样本Vx′的色度分量相位差180°。这时，即使没有图象移动，这两个色度分量亦将在减法器12中相加。为根据样本差检测有无移动，必须先从样本差中剔除色度分量。这里由低通滤波器19完成此工作，该低通滤波器的通频带设计使得色度信号频谱被衰减。取自低通滤波器19的样本差色度分量加到绝对值电路28，该电路将所有亮度样本差变为单向值，即正值。这些样本加到第二个低通滤波器32上，该滤波器对绝对值电路的输出做整形处理。
低通滤波器32的输出样本加到比较器30的一个输入端，与加法器42的参考值比较。如果低通滤波器32的输出样本超出参考值，比较器30在输出端13给出各个象元样本的移动信号。低通滤波器32对电路28的样本差输出做整形处理，以防止比较器对连续样本产生抖动的移动信号。
取自比较器30的移动/非移动信号加到移动存储器34后被延迟一个或若干个帧周期。移动/非移动信号与经过比较器30和移动存储器34延迟的移动/非移动信号耦合到ROM38做为部分地址码，ROM38输出所需的定比系数序列，以逐象为基础对各个电路产生定比。表2列出了做为例子的ROM38输出的定比系数，包括了各种可能的当前与延迟的移动/非移动信号的组合，“1”表示检测出有移动，“0”则表示检测出没有移动。表2中假定移动信号延迟了两个帧周期，且移动存储器34已经给出了延迟了1～2帧周期的延迟信号。

耦合到低通滤波器32的器件36用来检测视频信号的每个场或帧的最小图象样本差。这个样本的幅度用做视频信号中噪声的度量标准。检测器36的最小差由低通滤波器40整形，滤波器40是一数字滤波器，以场或帧的速率为时钟，其输出加到加法器42的一个输入端，并给出耦合到比较器30的参考值之基线。该基线上加上了源44的移动门限值VTH，因此，耦合到比较器30的移动参考值是与噪声信号有关的。
低通滤波器44的含噪声信号也耦合到范围逻辑电路46的地址输入端。范围逻辑电路46包括优先级译码器或只读存储器，产生ROM38的部分地址码，该地址码对应其输入端含噪声信号的幅度范围。对每一批较大范围的连续含噪声样本，电路46给出一编码，使ROM38选择一组不同的定比系数。在整个场或帧周期内，将根据每一象元的图象移动状态，用这组被选中的定比系数确定该象元的定比系数序列。
如果样本差指出输入信号的噪声成份相当大，则ROM38给出的定比系数Km应很小，反之亦然。表2所列的一组定比系数，对应中等范围的信号噪声。如果信号噪声落在较小噪声的范围内，在这一范围内程序编制的一组定比系数可以是1，1，1，1，1/2，1/2，1/4，1/4，而如果信号噪声落在噪声较大的范围内，这组定比系数可以是1，1，1，1，1/2，1/2，1/8，1/32。
除了提供响应移动信号的成组定比系数外，ROM38还给出了图3定比电路连接端59和图5电路连接端49所需的控制信号。如果ROM46给出的地址码表示当前噪声值范围不是最小值范围，则ROM38给连接端59置“0”，如果噪声值范围在最小值范围内则置“1”。噪声值范围的个数，通常由用户自行确定，一般情况下，三个噪声值范围就够用了。对第一个没有图象移动的帧，ROM38在连接端49(图5)置“1”，其他情况则置“0”。
参见图2，本发明的定比电路62，可以被用来取代图1系统中的定比电路16和24。定比电路62包括一个位元移位及截断定比器61，即桶形移位器，和串行耦合到其输入端的加法器60，要定比的样本加到加法器的输入端15，经过定比和舍入处理的样本由位元移位器的输出端25输出。移动适应电路31产生的等于1/2K的值加到加法器60的第二个端口，其中K是定比电路用来改变所加样本的定比系数。加到位元移位器的对应于定比系数K的移位控制信号由电路31给出。
参见图4A，曲线表示的是通过位元移位及截断电路将输入值除以8所得的结果输出。纵坐标对应定比，截断的单位值，横坐标对应输入单位值。图4A对应列在表1的一部分数值。从图4A的曲线中显而易见，简单位元移位和截断操作的结果有负向偏差。图2定比电路中的加法器60，在位元移位及截断电路的输入上加一偏移量，其值大约等于截断处理带来的偏差。相加的偏移量为2N-1，其中N为定比样本右移的有效位位数。
下面可以看出，将值2N-1加到将要定比样本上，将会补偿截断偏差。输入样本值为S，加到位元移位及截断电路的样本值为(S+2N-1)，经过位元移位及截断电路的定比值输出为(S+2N-1)/2N，这与(KS+1/2)相等。由此可知，每个小数部分大于、等于1/2的KS值，将进位到下一个最高整数。
图4B表示的是图2定比电路的输出值，这里位元移位及截断电路以系数1/8定比所加样本，且将4个单位值加到加法器60的各输入值上。每一输出都在定比系数整数倍的两边扩展了一半。在输入最低有效位的1/2以内，这对应着经过适当舍入和截断处理的定比输入值。
图3给出了定比电路16的细节，该电路与图2定比电路的原理相同，但其舍入输出值更为精确。图3电路可以取代图1的定比电路16。图3中，器件56是一定比电路，该电路可以是图2所示类型的。此外，器件53和54也对应图2所示定比电路，区别是加到加法器53的偏差值是变量而不是常量2N-1。
图1的循环滤波器21将加到电路的样本取平均值，因此经定比电路16处理的样本是被平均化的。如果不同的偏差补偿值加到定比电路(由加法器53和位元移位电路54构成)，移位器的截断输出取得的是平均值。
参见图3，特别注意器件53，54，56和57。要定比的样本经过总线15加到加法器53的一个输入端，加法器53的输出耦合到位元移位及截断电路54的一个输入端。对应所需定比系数的位元移位控制信号经过移动适应电路31加到电路54。截断偏差补偿值通过定比电路56加到加法器53的第二个输入端。取自高频信号发生器57的输入值加到定比电路56。在图示电路中，高频发生器随机产生数值0-15，即产生16个四位数。这些数值在定比电路中以定比系数1/(16Km)定比，其中Km是对输入端15的样本进行定比的当前定比系数。一般而言，加到定比电路56的定比系数KD等于1/(Km×2R)，其中R是高频发生器57产生的二进制数的位数。时间平均补偿值是(2N-1-0.5)。
假定Km等于1/8，R等于4，则定比系数KD等于1/2，由定比电路56加到加法器53的偏差补偿值将在0到7之间变化。如果这些值是随机产生的，则平均补偿值为3.5。这个值比所加数值的最低位有较高的分辨率。因此，电路54输出的定比舍入、截断值将比电路54的最低位有较高的有效分辨率。
由图4B可以看到，平均而言，图3电路的输出将向右移0.5输入单位，相当于在输入量化值的1/4范围内做舍入。
另一种给加法器53提供高频偏差补偿值的电路包括另一个输出接至加法器53而输入端接至ROM38的加法器。为适应加到总线15上交替变换的样本差，这个加法器的第二个输入端的输入值为负一，另一输入端加的则是ROM38给出的值1/(2Km)。耦合到加法器53的偏差补偿值在1/(2Km)到(1/(2Km)-1)之间变换，其时间平均值为(2N-1-0.5)。
如果提供给电路16′的定比系数能在一段足够的时间内保持恒定，以对样本取平均值，上述处理方法是适用的。如果为使循环滤波器速迅收敛，移动适应电路31在移动停止后立即将定比系数序列加到电路上，且定比系数序列中的每一定比系数在稳定的定比系数给出之前只能保留1到2个帧周期，这就要求在给出定比系数序列的同时，将交替变化的偏差补偿值加到加法器53。这些交替变化的偏差补偿值可选择为0。在这一期间，补偿值是任意的，因为在定比系数排序时，并不要求系统收敛，而只要求有收敛趋势。为给出0值偏差补偿，定比系数KD可由移动适应电路31置为0。或者，可以使对应序列中每个定比系数Km的偏差补偿值都是1/(2Km)，经过移动适应电路31多路传输到加法器53。
定比电路16′还包括电路器件50，51，52和55，当对当前信号的噪声衰减需要较低时，这些器件用来将+1，0，-1经过位元移位及截断电路54加到定比输出值上。取自减法器12的样本差加到定比电路16′的输入端，样本差值为正、负和零时，分别加上+1，-1，和0。在输出定比值加±1的目的是减小定比系数的作用，即增加定比系数。用这种方法修改定比系数，等效于定比系数Km加上定比电路输入端当前样本差之倒数的结果。
连接端59处取自移动适应电路31的信号启动电路器件50，51和52。当信号噪声电平为低或高时，连接端59处的信号分别为高或低电平。+1，0，和-1值耦合到总线58上的加法器55。这些值的最低有效位由“与”门52给出，其余各位由“与”门50给出，且都有相同之值。如果信号样本以二的补码形式处理，则负1用各位全1表示，正1用最低有效位为1、其余各位全0表示，而零则用各位全0表示。
连接端59的控制信号加至“与”门50和52的输入。如果噪声电平为高，则连接端59的信号为低电平，“与”门50和52产生0输出，使总线58上各位全为0。反之，如果噪声电平为低，连接端59的控制信号为高电平，“与”门50的输出将由接在其第二个输入端的样本差的符号位控制。如果样本差为负值，其符号位为“1”，“与”门50将使总线58上的所有高有效位为1，如果样本差为正值，其符号位为0，“与”门50将使总线58上所有高有效位为0。
当控制信号为高电平时，“与”门52及总线58上的最低有效位由“或”门51的输出控制。样本差的所有各位都加到“或”门51的输入端。如果样本的任意一位，包括符号位，不为0，这表示非0的样本差，则“或”门51的输出为1，这使转换“与”门52的状态在总线58的最低位上置1。
如果控制信号为低电平，或者控制信号是高电平而样本差所有各位，包括符号位，全为0，总线58上各位将全为0。
为处理复合视频信号以得到经过噪声衰减且完全剔除了色度分量的亮度分量，加入了器件24和26，并将其耦合到循环滤波器21。为得到如上述的亮度分量，色度分量Vy必须在第一个无图象移动的帧中收敛于稳定值。如果此条件可满足，则可以从Vy或VDy中减去部分输入色度分量以达到完全消去色度分量的目的。如果将三个不同的值赋给Km，移动时Km为1，没有移动的第一帧时Km为1/(2-Km)，而连续无移动的帧周期内为Km，则可使色度分量在移动后的第一帧内收敛，用这个定比系数Km序列在第一个无图象移动帧内，色度分量Vcy收敛于Km/(2-Km)与输入色度分量值之乘积。
经过噪声衰减且剔除了色度分量的亮度分量在加法器26的输出端输出。取自延迟器件22的样本经过补偿延迟器件23耦合到加法器26的一个输入端。定比电路24输出的定比样本差耦合到加法器26的第二个输入端。取自减法器12的样本差加到定比电路24的输入端。
加法器26的输出样本Vo由下式表示
Vo＝Ko(Vx-VDy)+VDy(3)
其中Ko为加到定比电路24的定比系数。定比系数Ko在帧间图象移动时为1，第一个无图象移动帧时为1/2，在随后的帧中为Km/2。整理式(3)，并解出亮度分量VLO和色度分量Vco。
VLo＝KoVLx+(1-Ko)VLD(4)
Vco＝KoVcx+(1-Ko)VCDy(5)
在图象移动周期内，当Ko为1时，由式(4)，(5)可得到，VLO和VCO分别等于VLx和Vcx。因此必须用其它方法在图形移动期间区分亮度分量与色度分量。例如，可以将一低通滤波器与循环滤波器并联，检测到图象移动时，该滤波器即接入电路。
在第一个没有图象移动的帧中，Ko置为1/2。样本VDy对应于前一帧没有改变的复合视频信号。因为没有图象移动，亮度分量信号VDy与输入样本的亮度分量相关，但色度分量相位偏移180°。由于这些条件，并且Ko等于1/2，由式(4)，(5)解出亮度分量和色度分量为
VLO＝1/2VLX+(1-1/2)VLX＝VLX(6)
VCO＝1/2Vcx+(1-1/2)(-Vcx)＝0 (7)
由此可知，这一帧中的色度分量被完全抵消了，在这段时间内，系统是一个只有亮度输出的帧梳形滤波器。注意，在这一帧中，色度分量Vcy等于VcxKm(2-Km)。如果下一帧及后续帧周期内没有图象移动，这些值就是VCDy的值。
在第二帧及后续帧周期内没有图象移动时，定比系数Ko为Km/2。用此值代换式(4)，(5)中的Ko，解出得
VLO＝(Km/2)VLX+(1-Km/2)VLX＝VLX(8)
VCO＝(Km/2)VCX+(1-Km/2)(-VCXKm/(2-Km))
＝0 (9)
由此看出，在没有图象移动的帧中，色度分量被抵消。
上述系统中，移动适应电路31为定比电路16和24提供定比系数，但每一组定比系数只包含表3给出的三个值。

其中Kmi是一变量，其值取决于端口10处输入信号的噪声内容。
定比系数1/(2-Km)是对定比电路16的约束。如果选择稳定状态的定比系数Km，以使器件16为位元移位及截断类型的定比电路，则不可能使用同一电路实现定比系数1/(2-Km)。
图5所示的定比电路16″是由图3电路变化而得，另外加入器件90，91和92，以通过二的倍数的倒数和大约等于1/(2-Km)的定比系数产生定比。图5与图3中编号相同的器件，是相同或等价的器件。
当定比电路16″被调至以1或2的倍数之倒数为定比输入样本时，图5中的器件53，54，56和57与图3中所描述的工作方式一样。门91禁止，可以有效地将器件90和91从电路中切断。对应于加法器92输出的定比电路的输出值，其大小等于位元移位及截断电路54的输出。
如果要用系数1/(2-Km)产生定比，则门91由移动/噪声适应电路31控制，将除2电路接到加法器92与输入总线15之间。同时，器件53，54，56和57由电路31按程序控制用Km/4定比输入样本。程序这样设置时，电路16″的复合定比系数是(1/2+Km/4)。当Km等于2-N时，N等于2，3，4和5，复合定比系数对于定比系数1/(2-Km)的最大误差是1.6%。可以看出，图5的定比电路将使色度分量Vcy在大约5个帧周期内收敛。影响加法器26亮度信号输出的色度分量，其最大幅值大约是输入色度分量幅值的6%，而且这只出现在一个帧周期内，随后速迅衰减。
定比电路24可以用图2或图3所示类型的电路实现。如果信号只是用于在显象管上显示，即使没有后续电路对器件24和26的输出样本取均值，也可以采用图3电路。这种情况下，萤光显象管的余辉性质加上人眼反应的低速度，就形成了合成或平均的效果。
图6所示为伪随机数发生器57′，这可用来取代图2中的高频发生器57。伪随机数发生器57′采用传统设计，包括5个级连的样本周期延迟级72-76。延迟级72-76与输入样本速率fS由时钟信号FS同步。第一延迟级的输入经过“异或”门78取自延迟级75和76的输出。“异或”门的输入连接到延迟级75输出的回路，表示此输入为反相输入。反馈联接将所有5个延迟级72-76的并行输出调整为连续有序的5位二进制数，相当于十进制的0-31。这里的顺序不是单一的，而是随机的。伪随机数发生器57′的输出端56，给出的是从最后4级延迟级73-76输出端得到的4位并行值的顺序。由于输出端56包含随机顺序0-31的4位值，它可以是十进制数0-15的随机顺序。随机数发生器57′是一种典型的大量应用的电路，用于在给定的范围内产生伪随机数。
权利要求
1、用于定比脉冲码调制的(PCM)信号样本的定比电路，其特征在于
用以输入所述PCM信号样本的输入端口(15)；
移位及截断电路(61)，具有一个输入端口和一个输出端口，该移位及截断电路用于将其输入端的样本有效位位元移位，以产生位元移位样本，并对位元移位样本做截断处理，以2-N对输入端的样本做定比，其中N为正整数，经过位元移位与截断处理的样本，相当于以系数2-N做定比的输入样本；
加法器(60)，其第一输入端口和一输出端口分别接到信号输入端和移位及截断电路的输入端，还具有第二输入端口；
耦合到所述加法器第二输入端的装置(38)，用于提供截断的所述位元移位样本时所产生舍入误差的补偿值。
2、根据权利要求
1所述的定比电路，其特征在于，耦合到加法器第二输入端的装置是一数据值为2N-1数据源。
3、根据权利要求
2所述的定比电路，其特征在于，
用于将所加样本除2的装置，具有一输入端口和一输出端口，该输入端耦合到信号输入端;
用于组合样本信号的装置，被组合的样本信号取自移位及截断电路输出端和上述对样本除2之装置，并在输出端给出用系数(1/2+2-(N+2))定比的样本。
4、根据权利要求
1所述的定比电路，其特征在于，
耦合所述信号输入端和移位及截断电路输出端的装置，用于当输入PCM样本为正时，将定比样本加1，而当输入PCM样本为负时，将定比样本减1。
5、根据权利要求
1所述的定比电路，其特征为用于提供补偿值的装置包括
用于产生与所述PCM信号样本同步的不同补偿值序列的装置，序列中不同值的时间平均值为(2N-1-0.5)。
6、根据权利要求
5所述的定比电路，其特征在于，上述产生不同值序列的装置具有一个伪随机数发生器。
7、根据权利要求
1所述的定比电路，其特征在于，提供补偿值的装置具有一个高频发生器。
8、根据权利要求
7所述的定比电路，其特征在于，上述高频发生器包括
用于产生R位数序列的伪随机数发生器;
耦合到伪随机数发生器的定比电路，用于以系数2N-R对上述的R位数定比，并将定比的R位数值加到上述加法器的第二输入端。
9、根据权利要求
8所述的定比电路，其特征在于，
用于将所加样本用2除的装置，具有一输入端口和一输出端口，其输入端耦合到信号输入端;
用于有选择地组合样本的装置，样本取自上述移位及截断电路的输出端和上述用于将样本除2的装置，并在输出端给出用系数(1/2+2-(N+2))定比的样本。
10、根据权利要求
1所述的定比电路，其特征在于，
对应于N的不同值预置控制信号的信号源。
响应所述PCM信号样本的装置，以有选择的将控制信号加到所述移位及截断电路，以产生该电路的定比系数2-N。
专利摘要
一种以小于1的定比系数对PCM信号做定比的定比电路，包括位元移位及截断电路(61)。舍入误差补偿电路(60)将偏移量加到样本(15)，该样本由位元移位电路定比，以补偿由于简单截断，未做舍入处理带来的误差。偏移量可经高频振荡以提高系统的视在分辨率。
文档编号G06F7/48GK86101813SQ86101813
公开日1986年9月24日 申请日期1986年3月20日
发明者拉塞尔·托马斯·弗林 申请人:美国无线电公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan