Filtro de multifrecuencia y un sistema de visualización y un teléfono móvil que comprende dicho filtro de multifrecuencia.

Filtro de multifrecuencia para generar una señal (Sout) de salida en respuesta a una señal (Sin) de entrada,

elfiltro de multifrecuencia que comprende una unidad (20) de filtro con al menos un primer (21) y un segundo módulos(22) de filtro, que tienen, respectivamente, una función H0 (z) de transferencia y una función H1 (z) de transferencia yque comprende una unidad (11) de combinación conectada a dichos módulos de filtro para generar una primeraseñal (Ssum) de combinación y una segunda señal (Sdiff) de combinación, el filtro de multifrecuencia comprendeademás:

- una unidad (10) de entrada para recibir la señal (Sin) de entrada y para proporcionar una pluralidad deseñales (IS1, IS2) intermedias en respuesta a dicha señal de entrada,

- una unidad (30) de salida conectada a la unidad de filtro, para generar una señal (Sout) de salida,

- en el que la unidad (20) de filtro está conectada a la unidad de entrada,en el que la función de transferencia H0 (z) y la función de transferencia H1 (z) están mutuamente relacionadas deacuerdo con las relaciones,

H0 (z) ≥ c0 (HB (z) + Ma,YHB (z)) y

H1 (z) ≥ c1 (HB (z) + Ma,YHB (z)), en la que

Ma,Y (HB (z))≥ az-2YHB

-* (z-1), y en la que

HB+ (z) ≥ Shb* [m]z-m, HB (z) es la transformada-z de HB [m], en la que **Fórmula**

en la que

H (z) es la transformada-z de h [n], y en la que a es un elemento del conjunto C de los números complejos y 2Y esun número entero seleccionado de Z,

en el que la unidad (11) de combinación está comprendida en la unidad (10) de entrada, en el que las señales (IS1,IS2) intermedias se proporcionan para la unidad (11) de combinación y en la que la primera señal (Ssum) decombinación se proporciona para el primer módulo (21) de filtro y la segunda señal (Sdiff) de combinación seproporciona para el segundo módulo (22) de filtro.

Filtro de mutifrecuencia y un sistema de visualización y un teléfono móvil que comprende dicho filtro de mutifrecuencia

La invención se refiere a un filtro de multifrecuencia, así como a un sistema de visualización y a un teléfono móvil que comprende un filtro de multifrecuencia.

Los filtros digitales encuentran un amplio uso en el procesamiento de audio y video, por ejemplo, en los teléfonos móviles, decodificadores, conjuntos de televisores digitales y otros productos de consumo o profesionales. Como se describe en el documento DE 44 02 632 A, los filtros simétricos forman una clase importante, debido a su característica de fase lineal y la posibilidad de explotar esta simetría para simplificar la arquitectura del filtro y reducir con ello el coste.

En particular, los filtros de multifrecuencia se usan en aplicaciones donde la señal de salida y la señal de entrada del filtro deberían tener mutuamente frecuencias de muestreo diferentes. Tales filtros se aplican, por ejemplo, en el procesamiento de la imagen para efectuar una escala de una imagen codificada digitalmente. Uno de los conceptos más importantes en el filtrado multifrecuencia es la descomposición polifásica y la estructura polifásica de relación estrecha. Este concepto permite implementaciones muy eficientes tanto en hardware como en el software de interpolación y filtros de diezmado.

Sin embargo, la implementación directa de la descomposición polifásica presenta, por lo general, componentes polifásicos asimétricos, lo que reduce sustancialmente la eficacia de la implementación.

Es un objetivo de la invención proporcionar una arquitectura para un filtro de multifrecuencia en el que se recupere la simetría de sus componentes. Para este objetivo, el filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención tiene una construcción tal como se define en la reivindicación 1. Se ha reconocido por los inventores que un filtro de multifrecuencia simétrico puede construirse a partir de una unidad de entrada, una unidad de filtro y una unidad de salida, en el que la unidad de filtro tiene módulos simétricos derivados de los componentes polifásicos del filtro de multifrecuencia siempre que los módulos se proporcionen en pares que tengan las funciones de transferencia H0 (z) y H1 (z) , que se derivan, de una función de transferencia básica HB (z) como sigue. La primera H0 (z) de las funciones de transferencia se basa en la suma de la función de transferencia básica HB (z) y su versión especular:

y la segunda H1 (z) se basa en la diferencia de la función de transferencia básica HB (z) y su versión especular:

La operación espejo MαΨ en la función de transferencia básica HB (z) se define como:

y en la que

es la transformada-z de hb [m]

En ella el valor 2Ψ es un número entero, seleccionado desde Z, y el valor α es un elemento del conjunto C de números complejos.

Más en particular, se ha descubierto por los inventores que los componentes asimétricos del filtro polifásico pueden rediseñarse en una de las realizaciones descritas en las reivindicaciones 1, 2 y 3, o en una combinación de las mismas.

En la realización de las reivindicaciones 1 y 2, la función de transferencia básica HB (z) es un componente polifásico del filtro de multifrecuencia. En la realización de la reivindicación 1 la unidad de entrada comprende una unidad de combinación, y en la realización de la reivindicación 2, la unidad de salida comprende tal unidad de combinación. En la realización de la reivindicación 3, la función de transferencia básica HB (z) es una función lineal de dos componentes polifásicos del filtro de multifrecuencia.

La invención se refiere además a un método para diseñar un filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención. Tal método bien podría ser parte de una herramienta de diseño, pero como alternativa, podría ser parte de un dispositivo que tenga un filtro adaptativo. En este caso, el método permite que el dispositivo remplace los componentes polifásicos que se han calculado y el conjunto equivalente de los módulos simétricos.

Estos y otros aspectos de la invención se describen en más detalle con referencia a los dibujos. En ellos:

La figura 1 ilustra un sistema de visualización que comprende un filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención, La figura 2 ilustra un teléfono móvil que comprende un filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención, La figura 3A ilustra un filtro por medio de una línea de retardo de derivación, La figura 3B ilustra una versión simplificada del filtro de la figura 3A, La figura 3C ilustra un filtro por medio de una línea de retardo de adición, La figura 3D ilustra una versión simplificada del filtro de la figura 3C, La figura 4A muestra un filtro de diezmado, La figura 4B muestra la implementación del filtro de la figura 4A por medio de una estructura polifásica, La figura 5A muestra un filtro de interpolación, La figura 5B muestra la implementación del filtro de la figura 5A por medio de una estructura polifásica, La figura 6A muestra esquemáticamente un filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención, La figura 6B muestra una primera realización del filtro de multifrecuencia según la invención, La figura 6C muestra una segunda realización del filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención, La figura 6D muestra una tercera realización del filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención, La figura 7A muestra un filtro que tiene un factor de diezmado racional, La figura 7B muestra una implementación de este filtro de acuerdo con la invención.

La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema a de visualización que tiene un procesador b de imagen que incluye un filtro e de multifrecuencia. El filtro e se implementa como un filtro polifásico y permite tanto la interpolación como el diezmado. Típicamente, el sistema a de visualización incluye filtros para efectuar tanto el escalado horizontal como el vertical. El controlador c determina el escalado adecuado en cada dimensión, establece un modo apropiado del filtro e (interpolar o diezmar, según se requiere en la fase discreta o en la fase continua) y determina los coeficientes apropiados que se proporcionan mediante la memoria d, dependiendo del escalado y del modo.

La figura 2 muestra otra aplicación de un filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención, en este caso como un filtro para eliminar el ruido y otra interferencia de una señal recibida en un teléfono h móvil. Una señal portadora, por ejemplo, la voz codificada se recibe por la antena g, convertida a una banda base y amplificada si es necesario, a continuación mediante el receptor h se encamina a través de un convertidor i analógico a digital (ADC) para su conversión a muestras discretas. Las muestras discretas se encaminan a través del filtro j de multifrecuencia que filtra las frecuencias por debajo de un umbral seleccionado. El umbral se selecciona para distinguir entre los componentes de información de la señal transmitida y el ruido y otros componentes de interferencia. A continuación, las señales se desmodulan por un demodulador k y se decodifican por un decodificador l de señal. Las señales de salida desde el decodificador l se encaminan a un decodificador m de voz para su conversión a señales de voz digitalizadas. Las señales de voz digitalizadas se convierten en señales analógicas mediante un convertidor n digital a analógico (DAC) para finalmente salir a través de un altavoz o del teléfono móvil. También pueden proporcionarse otros componentes, tales como los componentes de detección de errores y de corrección, dentro de la parte de recepción del teléfono móvil.

Del mismo modo, el filtro de multifrecuencia de acuerdo con la invención es aplicable en la parte de envío de un teléfono móvil. La arquitectura de la parte de envío (no mostrada) de un teléfono móvil es globalmente la inversa de la parte receptora. Por lo tanto, tal teléfono móvil comprende un convertidor analógico a digital para convertir una señal de voz analógica en una señal de voz digital. A continuación, un codificador de voz comprime la señal de voz digital y proporciona la señal comprimida. Un codificador de señal realiza una operación de codificación de canal en la señal comprimida y proporciona una señal de canal. Un modulador modula la señal de canal. La señal de canal se filtra mediante un filtro de multifrecuencia... [Seguir leyendo]

1. Filtro de multifrecuencia para generar una señal (Sout) de salida en respuesta a una señal (Sin) de entrada, el filtro de multifrecuencia que comprende una unidad (20) de filtro con al menos un primer (21) y un segundo módulos

(22) de filtro, que tienen, respectivamente, una función H0 (z) de transferencia y una función H1 (z) de transferencia y que comprende una unidad (11) de combinación conectada a dichos módulos de filtro para generar una primera señal (Ssum) de combinación y una segunda señal (Sdiff) de combinación, el filtro de multifrecuencia comprende además:

- una unidad (10) de entrada para recibir la señal (Sin) de entrada y para proporcionar una pluralidad de señales (IS1, IS2) intermedias en respuesta a dicha señal de entrada, -una unidad (30) de salida conectada a la unidad de filtro, para generar una señal (Sout) de salida, -en el que la unidad (20) de filtro está conectada a la unidad de entrada,

en el que la función de transferencia H0 (z) y la función de transferencia H1 (z) están mutuamente relacionadas de acuerdo con las relaciones, H0 (z) = c0 (HB (z) + Mα, ΨHB (z) ) y H1 (z) = c1 (HB (z) + Mα, ΨHB (z) ) , en la que

- 2ΨHB

Mα, Ψ (HB (z) ) = αz-* (z-1) , y en la que

HB+ (z) = Σhb* [m]z-m, HB (z) es la transformada-z de HB [m], en la que

en la que H (z) es la transformada-z de h [n], y en la que α es un elemento del conjunto C de los números complejos y 2Ψ es un número entero seleccionado de Z, en el que la unidad (11) de combinación está comprendida en la unidad (10) de entrada, en el que las señales (IS1, IS2) intermedias se proporcionan para la unidad (11) de combinación y en la que la primera señal (Ssum) de combinación se proporciona para el primer módulo (21) de filtro y la segunda señal (Sdiff) de combinación se proporciona para el segundo módulo (22) de filtro.

2. Filtro de multifrecuencia para generar una señal (Sout) de salida en respuesta a una señal (Sin) de entrada, el filtro de multifrecuencia que comprende una unidad (20) de filtro con al menos un primer (21) y un segundo (22) módulos de filtro, que tienen respectivamente una función H0 (z) de transferencia y una función H1 (z) de transferencia, y que comprende una unidad (11) de combinación conectada a dichos módulos de filtro para generar una primera señal (Ssum) de combinación y una segunda señal (Sdiff) de combinación, el filtro de multifrecuencia comprende además:

- una unidad (110) de entrada para recibir una señal (Sin) de entrada y para proporcionar una pluralidad de señales (IS1, IS2) intermedias en respuesta a dicha señal de entrada, -una unidad (130) de salida conectada a la unidad de filtro, para generar una señal (Sout) de salida,

en el que la unidad (120) de filtro está conectada a la unidad de entrada, en el que la función H0 (z) de transferencia y la función H1 (z) de transferencia están mutuamente relacionadas de acuerdo con las relaciones, H0 (z) = c0 (HB (z) + Mα, ΨHB (z) ) y H1 (z) = c1 (HB (z) + Mα, ΨHB (z) ) , en la que

- 2ΨHB

Mα, Ψ (HB (z) ) = αz-* (z-1) , y en la que HB ± (z) = Σhb* [m]z-m, HB (z) es la transformada-z de HB [m], en la que

en la que

H (z) es la transformada-z de h [n], y en la que α es un elemento del conjunto C de los números complejos y 2Ψ es un número entero número seleccionado de Z, en el que la unidad (131) de combinación es parte de la unidad (130) de salida, y en el que las señales (IS1, IS2) intermedias se proporcionan para el primer y segundo módulos de filtro, la primera y la segunda señales de combinación se generan desde las señales (SO1, OS2) de salida del primer y segundo módulos (121, 122) de filtro.

3. Filtro de multifrecuencia de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la unidad de filtro comprende un tercer módulo (223) de filtro con una función H2 (z) de transferencia y un cuarto módulo (224) de filtro con una función H3 (z) de transferencia que se relacionan mutuamente de acuerdo con

las relaciones

H2 (z) = c2 (H’B (z) –Mα, ΨH’B (z) ) H3 (z) = c3 (H’B (z) + Mα, ΨH’B (z) ) , en la que H'B (z) = HR:r0 (z) -zbHR:n (z)

tercer y cuarto módulo (223, 224) de filtro que están en relación con la primera señal (Ssum) de combinación y la segunda señal (Sdiff) de combinación, respectivamente, el filtro comprende una primera unidad (231) de combinación adicional para generar una primera señal (AS1) auxiliar que representa la suma de las señales de salida del primer y el segundo módulos de filtro y una segunda señal (AS2) auxiliar que representa la suma de las señales de salida del tercer y cuarto módulos de filtro en respuesta a las señales de salida del tercer módulo (223) de filtro y del cuarto módulo (224) de filtro, el filtro comprende una segunda unidad (232) de combinación adicional para generar una primera (S"sum) y una segunda (S"diff) señales de combinación adicionales desde la primera y la segunda señal auxiliar.

4. Dispositivo (b) de procesamiento de imagen comprende una entrada para recibir datos de imagen, un filtro (e) de multifrecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, un controlador (c) para controlar el filtro, una memoria (d) para almacenar los datos para usarse por el filtro configurable, y una, salida para proporcionar datos de salida a un dispositivo (f) de visualización.

5. Teléfono móvil que comprende:

- un receptor (h) para recibir una señal de información desde una antena, -un convertidor (i) analógico a digital para convertir la señal de información a muestras discretas, un filtro (j) de multifrecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para filtrar las muestras discretas proporcionadas por el convertidor analógico a digital, -un demodulador (k) para desmodular una señal de salida del filtro (j) , -un decodificador (1) de señal para realizar una operación de decodificación de canal en una señal de salida obtenida del demodulador (k) , y -un decodificador (m) de voz para descomprimir una señal de voz obtenida desde el decodificador (I) de señal y proporcionar una señal de salida a un convertidor (n) digital a analógico que genera una señal de salida analógica.

6. Teléfono móvil que comprende:

- un convertidor analógico a digital para convertir una señal de voz analógica en una señal de voz digital, -un codificador de voz para comprimir la señal de voz digital y proporcionar la señal comprimida, -un codificador de señal para realizar una operación de codificación de canal en la señal comprimida y proporcionar una señal de canal, -un modulador para modular la señal de canal, -un filtro de multifrecuencia de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para filtrar la señal de canal, -un convertidor digital a analógico, para convertir la señal de canal de filtrado en una señal analógica, -una transmisión para transmitir la señal analógica.

7. Un método para diseñar un filtro de multifrecuencia como se reivindica en la reivindicación 3, comprendiendo el método:

a. descomponer un filtro H simétrico en sus componentes polifásicos HR:1, ...HR:R-1 y la realización al menos de uno de los siguientes:

b.1. identificar los pares de componentes HR:1 y HR:r2, que son asimétricos, que comparten una entrada común y que están relacionados entre sí de acuerdo a la relación HR:r2=MαΨ (HR:r1) . En la que los parámetros α, Ψ pueden ser diferentes para cada par, y

b.2. remplazar cada par de componentes HR:r1 y HR:r2 por

- un primer módulo con la función de transferencia H0 = HR:r1 + HR:r2, -un segundo módulo con función de transferencia H1 = HR:r1 + HR:r2, el primer y el segundo módulo comparten la entrada común, y por -una unidad de combinación para generar una primera y una segunda señal de combinación desde las señales de salida del primer y segundo módulo; y

c.1. identificar los pares de componentes HR:r1 yHR:r2, que son asimétricos, que comparten una salida común y que están relacionados entre sí de acuerdo a la relación HR:r2=MαΨ (HR:r1) , en la que los parámetros α, Ψ pueden ser diferentes para cada par, y pueden ser diferentes de los identificados en la etapa b1,

c.2. remplazar cada par de componentes HR:r1 yHR:r2 por

- un primer módulo con la función de transferencia H0 = HR:r1 + HR:r2, -un segundo módulo con la función de transferencia H1 = HR:r1 + HR:r2, en la que los módulos comparten la

salida común, y por -una unidad de combinación para generar una primera señal de combinación desde una primera y una segunda señal intermedia, y proporcionar dicha señal de combinación al tercer módulo, y para generar una segunda señal de combinación desde una primera y una segunda señal intermedia, y proporcionar dicha

señal de combinación al cuarto módulo; e

d.1. identificar los componentes cuádruples que son asimétricos y que comprenden;

- un primer par HR:r1, HR:r2, que están relacionados por HR:r2=MαΨ (HR:r1.

10. un segundo par HR:r3, HR:r4, que están relacionados por HR:r4=MαΨ (HR:r3) ) en el que, -los componentes HR:r1 y HR:r3 comparten una primera entrada común, -los componentes HR:r2 y HR:r4 comparten una segunda entrada común, -los componentes HR:r1 y HR:r2 comparten una primera salida común, y -los componentes HR:r3 y HR:r4 comparten una segunda salida común,

d.2. y remplazar dichos componentes cuádruples por

- un primer módulo que tiene la función de transferencia

- un segundo módulo que tiene la función de transferencia

- un tercer módulo que tiene la función de transferencia

- un cuarto módulo que tiene la función de transferencia

- una primera unidad de combinación para generar una primera señal de combinación generada desde las

señales de entrada recibidas en la primera y la segunda entrada común, y que proporcionan dicha primera señal de combinación al primer y al segundo módulo, y para generar una segunda señal de combinación generada desde esas señales de entrada, y que proporciona dicha segunda señal de combinación al tercer y al cuarto módulo, -una segunda unidad de combinación para generar una primera señal auxiliar desde las señales de salida

generadas por la primera y la tercera unidad, y para generar una segunda señal auxiliar desde las señales de salida generadas por la segunda y la cuarta unidad, -una tercera unidad de combinación para generar una primera y una segunda señales de salida desde la primera y la segunda señal auxiliar.