JPH01220912A - Firディジタルフィルタ - Google Patents

Firディジタルフィルタ

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JPH01220912A
JPH01220912A JP4418788A JP4418788A JPH01220912A JP H01220912 A JPH01220912 A JP H01220912A JP 4418788 A JP4418788 A JP 4418788A JP 4418788 A JP4418788 A JP 4418788A JP H01220912 A JPH01220912 A JP H01220912A
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JP
Japan
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input
circuit
output
adder
accumulator
Prior art date
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Pending
Application number
JP4418788A
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English (en)
Inventor
Akihiro Shiratori
白取 昭宏
Yoichi Seshimo
洋一 瀬下
Hiroaki Shimizu
清水 弘昭
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタルフィルタに関し、特に、累積加算に
必要な加算器の数が少なくてすむFIR(finite
 impulse response)ディジタルフィ
ルタに関する。
〔従来の技術〕
入力信号を標本化し、離散時間システム内での信号処理
によって所望の周波数特性を実現する離散値フィルタは
、時間領域でのインパルス応答が有限な時間領域に収ま
るFIRフィルタと無限の時間領域に広がるI I R
(1nfinite  impulserespons
e)フィルタとに分類される。
FIRフィルタの伝達関数H(Z)は、離散時間でのイ
ンパルス応答をa(n)、入力信号の標本化周期をTs
、標本化された入力信号系列をZ−7、インパルス応答
のタップ数をNとするとで表される。(1)式を遅延素
子9乗算器、加算器の3種類の構成要素で示すと、第2
図の回路構成となる。
第2図に於いて、入力端子21にはT、秒の遅延素子D
1〜DN−1を(N−1)個直列に接続する。
入力端子21から数えて第n番目の遅延素子D7の出力
は、(T、−n)秒過去の入力信号でありTl)式のZ
−″に相当する。
入力端子21と遅延素子り、〜D□1の出力とをそれぞ
れ乗算器M0〜MN−,に入力する。乗算器M0〜MN
−,の係数はインパルス応答a  (n)のa (0)
 〜a (N−1)に対応しており、(1)式の(a 
 (n)  ・Z−9〕を実行する。乗算器M0〜MN
−1の出力は全て加算器22に入力し、(11式のΣを
実行する。加算器22の出力を出力端子23に接続し、
出力端子23から伝達関数H(Z)を得る。
FIRフィルタをハードウェアで実現する方法には、電
荷転送素子を用いたCCDフィルタ、ディジタル演算回
路で構成したFIRディジタルフィルタ等がある。FI
Rディジタルフィルタはアナログ入力信号をA/D変換
しディジタル回路で(11式を実現するが、第2図をそ
のままディジタル回路で置き換えると、(N−1)個の
遅延回路、N個の乗算器、1個の加算器が必要になり膨
大なハードウェア量になってしまう。
従来例では、システム内での最高周波数の周期をtとし
て T3≧t−N            ・・・(2)を
満足する場合、累積加算回路を用いてハードウェア量を
少なくしている。
累積加算回路を用いたFIRディジタルフィルタの回路
構成を第3図に示す。第3図に於いて、入力端子31に
はT6秒の遅延素子D1〜DN−1を(N−1)個直列
に接続し、入力端子31と遅延素子り、〜DN−1の出
力を選択回路32に入力する。
選択回路32の制御信号はt秒周期で切り替わり、入力
端子31と遅延素子DI %DN−1の出力(Z−’)
を時分割出力する。選択回路32の出力を乗算器33に
入力して、乗算器33の係数を選択回路32の制御信号
と同期して切り替えると(a  (n)  ・Z −″
)が得られる。乗算器33の出力と累積器35の出力と
+ (a  (n)  ・Z−’)が得られる。加算器
34の出力を累積器35に入力して累積器35の内容を
t秒毎にN回更新すると、累積器35の出力には(11
式の伝達関数H(Z)が得られる。累積器35の内容を
出力端子36から取り出し、累積器35の内容を消去し
、次の標本化信号が入力するのを待つ。このようにFI
Rディジタルフィルタで累積加算回路を用いると、乗算
器と加算器はそれぞれ1個で実現できる。
FIRディジタルフィルタの出力が間引きされる場合は
、更にハードウェア量を減らすことができる。間引き率
を1/mとして、 N ≦ m            ・・・(3)が成
立する時は、遅延回路が不要になり、第3図に於ける入
力端子31を直接、乗算器33に接続してFIRディジ
タルフィルタを実現することができる。これは、標本化
された信号を20とすると、その信号が次に使用される
のは(m+1)  ・T。
秒後であり、その時の標本化信号Z−1は(3)式が成
立している限り使用されることがないからである。
又、(3)式が未成立の場合でも、K = N / m
となるに個の累積加算回路を用いてハードウェア量を減
らすことができる。
第4図及び第5図に、N=30. m=10とした時の
回路構成例を示す。
第4図に於いて、42.43は10ビツトの遅延回路、
44〜46は乗算器と加算器と累積器とから構成される
累積加算回路、47は加算器を示す。図中、入力端子4
1からの信号は累積加算回路44で第1〜第10タツプ
の累積加算が実行される。入力端子41からの信号は遅
延回路42によって(10・T、)秒遅延され累積加算
回路45で第11〜第20タツプの信号として累積加算
が実行される。同様に遅延回路43で(20・T、)秒
遅延された信号は、累積加算回路46で残りの第21〜
第30タツプの信号として累積加算が実行される。この
様にして、全タップの演算が終了すると累積加算回路4
4〜46の結果を加算器47で加算し出力端子48から
出力する。
第5図において、52〜54は乗算器と加算器と累積器
とから構成される累積加算回路、55〜57は標本化周
期T、の10倍のクロックで動作する遅延回路、58は
加算器を示す。図中、入力端子51からの信号は累積加
算回路52で第1〜第10タツプの累積加算、累積加算
回路53で第11〜第20タツプの累積加算、累積加算
回路54で第21〜第30タツプの累積加算が実行され
る。累積加算回路53の結果は遅延回路55で(10・
T、)秒、累積加算回路54の結果は遅延回路56と5
7とで(20・T、)秒遅延されるので、加算器58の
入力では全タップの累積結果が得られる。この結果を加
算器58で加算し、出力端子59から出力する。
第4図と第5図のハードウェア量の違いは遅延回路の個
数である。入力信号のビット数をA、累積加算のビット
数をB、タップ数をNとしてA・(N−m−1) <B
・(m−1)  !・−(4)が成立する時には第4図
、成立しない場合は第5図の回路構成を使用するとハー
ドウェア量が最小となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のFIRディジタルフィルタは、K (=
N/m)が大きくなるとに個の累積加算回路の他に、A
・(N−m−1)個又はB −(m−1) !個の遅延
回路と、加算器が必要になり、ハードウェア量が増大す
る欠点がある。
本発明の目的は、このような欠点を除去し、ハードウェ
ア量を減少させることのできるFIRディジタルフィル
タを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のFIRディジタルフィルタは、入力信号に係数
を乗する乗算器と、前記乗算器の出力と後述する2入力
選択回路の出力を加算する加算器と、前記加算器の出力
を累積する累積器と、前記累積器の出力を第1の入力と
する2入力選択回路とで構成される第1〜第nのn個の
累積加算回路とから成り、 第1の累積加算回路の2入力選択回路の第2の入力には
“0”を入力し、第2から第nの累積加算回路の2入力
選択回路の第2の入力には前段の累積加算回路の累積器
出力を入力し、全累積加算回路の乗算器には共通に入力
信号を加え、第nの累積加算回路の累積器から出力信号
を得ることを特徴とする。
〔作 用〕
上述した従来のFIRディジタルフィルタに対して、本
発明は、従来の累積加算回路で累積器の出力と加算器の
入力との間に2入力選択回路を挿入した回路構成で、累
積加算回路以外の構成要素を必要とせずにFIRディジ
タルフィルタを実現するという独創的な内容をもつ。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
説明を簡単にするため、N=30. m=10とする。
図中、1,5.9は乗算器、2.6.10は加算器、3
.7.11は累積器、4,8.12は2入力選択回路を
示す。乗算器1と加算器2と累積器3と2入力選択回路
4とは累積加算回路13を構成し、乗算器5と加算器6
と累積器7と2入力選択回路8とは累積加算回路14を
構成し、乗算器9と加算器10と累積器11と2入力選
択回路12とは累積加算回路15を構成する。累積加算
回路15を上位側、累積加算回路13を下位側とする。
累積加算回路13では、入力端子16からの入力を乗算
器lに入力しく乗算器lの係数はインパルス応答の第1
タツプから第10タツプとなっている)、乗算器lの出
力と2入力選択回路4の出力を加算器2で加算して結果
を累積器3に入力し、累積器3の出力を出力端子17と
2入力選択回路4のA側の入力に接続し、上位側累積加
算回路14の出力を2入力選択回路4のB側の入力に接
続した回路構成となっている。
累積加算回路14では、入力端子16からの入力を乗算
器5に入力しく乗算器5の係数はインパルス応答の第1
1タツプから第20タツプとなっている)、乗算器5の
出力と2入力選択回路8の出力を加算器6で加算して結
果を累積器7に入力し、累積器7の出力を2入力選択回
路4のB側の入力と2入力選択回路8のA側の入力に接
続し、上位側累積加算回路15の出力を2入力選択回路
8のB側の入力に接続した回路構成となっている。
累積加算回路15では、入力端子16からの入力を乗算
器9に入力しく乗算器9の係数はインパルス応答の第2
1タツプから第30タツプとなっている)、乗算器9の
出力と2入力選択回路12の出力を加算器10で加算し
て結果を累積器11に入力し、累積器11の出力を2入
力選択回路8のB個入力と2入力選択回路12のA側の
入力に接続し、2入力選択回路4のB側の入力に“0”
を入力する構成となっている。
次に、本実施例の動作を説明する。
累積加算回路13〜15では10回の演算を1周期とし
て演算を繰り返す。第1回目の演算時には入力選択回路
のB個入力を選択し、上位側累積加算回路の累積結果と
第1タツプ目の積和結果とを加算した値を累積器に取り
込む。第2回目〜第10回目の演算時には入力選択回路
のA側の入力を選択して、第2タツプ目〜第1Oタツプ
目の積和結果を累積する。1回の演算時間を標本化周期
T5とすると10回の演算で、(10タップ分の累積加
算結果)+(上位側の累積加算結果)が得られる。
累積加算回路13〜15は全て同じ回路構成であるが、
乗算器の係数が異なり、累積加算回路14の係数はイン
パルス応答の第11タツプから第20タツプ、累積加算
回路15の係数はインパルス応答の第21タツプから第
30タツプとなっている。累積加算回路15の上位側累
積加算回路からの入力は“0”であるので、累積加算回
路15では10タツプ毎の累積加算が実行される(第2
1〜第30タツプ)。次に、累積加算回路14の上位側
累積加算回路からの入力には累積加算回路15での演算
結果が加わるので、累積加算回路14の累積加算結果は
第11〜第30タツプとなる。同様に累積加算回路13
には累積加算回路14での演算結果が加わるため、10
回の演算を実行すると出力に全タップの累積加算結果が
得られる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、従来と比
較してみると、第4図の回路構成では、累積加算回路の
他に20タップ分の遅延回路と加算器が必要であり、第
5図の回路構成では、累積加算回路の他に(10・T、
)秒の遅延回路を3個と加算器が必要であるが、本実施
例では2入力選択回路を含む累積加算回路のみで構成で
きる。LSI上に実現した場合、2入力選択回路は簡単
なスイッチで構成できるが、遅延回路や加算器には多く
の素子を必要とする。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、累積加算回路の演算結果
をオフセットとして次の累積演算に用いるため、累積加
算回路以外の構・成要素を必要とせずにFIRディジタ
ルフィルタを実現でき、ハードウェア量を減少させる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図はFI
Rフィルタの構成を示す図、第3図〜第5図は従来例に
よるFIRディジタルフィルタの構成を示す回路図であ
る。 1.5.9・・・乗算器 2.6.10・・・加算器 3.7.11・・・累積器 4.8.12・・・2入力選択回路 13〜15・・・・・累積加算回路 3.7,11:累積器 4.8,12:2入力選択U3路 13、14.15 :累積加算回路 第1図 第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号に係数を乗する乗算器と、前記乗算器の
    出力と後述する2入力選択回路の出力を加算する加算器
    と、前記加算器の出力を累積する累積器と、前記累積器
    の出力を第1の入力とする2入力選択回路とで構成され
    る第1〜第nのn個の累積加算回路とから成り、 第1の累積加算回路の2入力選択回路の第2の入力には
    “0”を入力し、第2から第nの累積加算回路の2入力
    選択回路の第2の入力には前段の累積加算回路の累積器
    出力を入力し、全累積加算回路の乗算器には共通に入力
    信号を加え、第nの累積加算回路の累積器から出力信号
    を得るFIRディジタルフィルタ。
JP4418788A 1988-02-29 1988-02-29 Firディジタルフィルタ Pending JPH01220912A (ja)

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