JPH05189207A - 信号処理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタル信号の標準偏差を推定する装置の所
要ゲート数を削減する。 【構成】 入力の平均値に対する偏差を推定するものと
して、２つの減算器４、算術シフタ８、加算器９、レジ
スタ７からなる第１の部分を設ける。第１の部分の出力
のうち負及び０の値となるものの平均値を推定するもの
として、２つの減算器４、算術シフタ８、加算器９、レ
ジスタ７、セレクタ８からなる第２の部分を設ける。最
後に係数を乗ずるための乗算器１１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はデジタル信号の標準偏
差を推定する信号処理器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の信号処理器を示すブロック
図であり、１は所要数分の入力データを保持するシフト
レジスタ、２はシフトレジスタ１の出力を総和する多入
力加算器、３は多入力加算器２の出力を総和したデータ
数で割る定数除算器、４は２つの入力の差を求める減算
器、５は入力の平方数を求める平方演算器、６は入力の
平方根を求める開平演算器である。

【０００３】次に動作について説明する。シフトレジス
タ１は入力データを１個入力する毎に１段のシフト動作
を行い、最近入力したデータをその段数分だけ保持す
る。多入力加算器２はシフトレジスタ１の保持するデー
タを入力として取り込み、それらを総和する。定数除算
器３は総和されたデータの数を除数、多入力加算器２の
出力を被除数として除算を行うが、除数は予め決定して
いる定数である。これより、シフトレジスタ１の入力デ
ータの平均値が、定数除算器３の出力として得られるこ
とがわかる。定数除算器３の後段に設けた減算器４によ
り、信号処理器の入力と平均値の差が計算される。平方
演算器５は入力を平方するので、出力として上記入力と
平均値の差の２乗が得られる。平方演算器５の後段に設
けられたシフトレジスタ１、多入力加算器２、定数乗算
器３により、平方演算器５の出力の平均値が得られる。
開平演算器６は入力の平方根を与えるから、この信号処
理器の最終的な出力は“数１”のようになる。

【０００４】

【数１】

【０００５】“数１”においてｘ_i 、ｘ_j は入力デー
タ、ｎはシフトレジスタ１の段数である。ｘ_i の平均値
がサンプル集団のとり方に大きく依存しない場合には、

【０００６】

【数２】

【０００７】はｘ_i の平均値とみなすことができるの
で、この信号処理器の出力を、入力の標準偏差の推定値
として使用できることがわかる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の信号処理器は以
上のように構成されているので、シフトレジスタ、除算
器、平方演算器、開平演算器、多入力加算器といった複
雑な回路を用意することが必要なため、回路構成上必要
なゲート数が多くなり、回路が大規模になるという問題
点があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、小さな回路規模で標準偏差の推定
ができる信号処理器を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る信号処理
器は、入力信号とその平均値の差分を求め、上記差分の
うち負又は０の値をとるものの平均値から標準偏差を求
めるようにすることで、平方演算器、及び開平演算器を
不要としたものである。

【００１１】また、負又は０の値をとるものの平均値を
求める手段を、巡回型フィルタとセレクタを組み合せた
もので実現している。

【００１２】

【作用】この発明における信号処理器では、平方演算、
及び開平演算を行わないので、所要ゲート数が減少す
る。

【００１３】この発明における信号処理器では、平均値
演算用のシフトレジスタ、及び多入力加算器を使用しな
いので、所要ゲート数が減少する。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、７は平均値計算結果を保持するレ
ジスタ、８は入力に２の−ｍ乗を乗ずる効果を持つ算術
シフタで、所要の時定数に応じてｍが与えられる。９は
加算器、１０は２番目の減算器４の出力が負又は０の値
である時は２番目の加算器９の出力、そうでない時は２
番目のレジスタ７の出力を選択して出力するセレクタで
ある。１１はセレクタ１０に定数を乗じる定数乗算器で
ある。また、１２は減算器４、レジスタ７、算術シフタ
８及び加算器９から構成される第１の平均演算器、１３
は減算器４、レジスタ７、算術シフタ８、加算器９及び
セレクタ１０から構成される第２の平均演算器である。

【００１５】次に動作について説明する。信号処理器の
先頭の部分に設けた減算器４、レジスタ７、算術シフタ
８、及び加算器９からなる第１の平均演算器１２の動作
を始めに述べる。レジスタ７は、この部分が新規にデー
タを入力する毎にそれに応じて得られる演算結果を取り
込み保持する。新規にデータが入力されると、減算器４
は、前回の演算結果であるレジスタ７の出力を減じて、
算術シフタ８に出力する。算術シフタ８は入力に２^-mを
乗じて、結果を加算器９に出力する。加算器９はレジス
タ７の出力と算術シフタ８の出力を加算してレジスタ７
に出力する。加算器９の出力は今回の演算結果である。
この部分が巡回型フィルタを構成することは明らかで、
巡回型フィルタに定常確率過程の性質を持つ入力を与え
ると、出力の平均値は入力の平均値に等しく、出力の標
準偏差は入力の標準偏差に

【００１６】

【数３】

【００１７】を乗じた値になることが知られている。従
ってｍを十分大きくすれば、入力の平均値に出す出力の
偏差を十分小さくできることがわかる。よって上記のよ
うに構成された減算器４、レジスタ７、算術シフタ８、
及び加算器９は入力の平均値を推定する手段として有効
なことがわかる。

【００１８】さて、このようにして得られた入力の平均
値の推定値は、次段に設けた減算器４に入力される。こ
の減算器４は、平均値の推定値と信号処理器の入力との
差を求めるから、出力として、入力の平均値に対する偏
差が得られる。次に上記減算器４の後段に設けた減算器
４、算術シフタ８、加算器９、セレクタ１０、及びレジ
スタ７からなる第２の平均演算器１３の動作を説明す
る。この部分はセレクタ１０を除けば、上記した前後の
巡回型フィルタと同一の動作を行う。さて、セレクタ１
０は、この部分の入力が正の時はレジスタ７の出力を選
択する。この時、レジスタ７は分回の演算結果として、
前回の演算結果を取り込むので、結果として値を更新し
ない。従って、この部分は、入力が負又は０の値である
場合にのみ巡回型フィルタとしての作用を持つことがわ
かる。ｍが十分大きく設定されていれば、セレクタ１０
の出力は、信号処理器の入力の平均値に対する偏差の平
均値の推定値として有効である。定数乗算器１１はセレ
クタ１０の出力に−（π／２）^1/2 を乗ずるように構成
するので、最終出力は

【００１９】

【数４】

【００２０】に等しい。ここでｘ_i は入力、μ＾は入力
の平均値の推定値である。一方、入力ｘ_i がガウス分布
に従う時、“数５”の関係が成立し、非常に多くの場
合、入力はガウス分布に従うと考えられるので、この発
明による信号処理器で、信号の標準偏差を推定できるこ
とがわかる。

【００２１】

【数５】

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、標準
偏差を求める回路を平均値計算回路とセレクタにより構
成したので小規模な回路で実現できる。また、平均値計
算を巡回型フィルタで行うので、回路を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による信号処理器のブロッ
ク図である。

【図２】従来の信号処理器のブロック図である。

【符号の説明】

４ 減算器 ７ レジスタ ８ 算術シフタ ９ 加算器 １０ セレクタ １２ 第１の平均演算器 １３ 第２の平均演算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル信号を受けて、その標準偏差を
   推定する信号処理器において、入力の平均値を求める第
   １の平均演算器と、入力から第１の平均演算器の出力を
   差引く減算器と、上記減算器の出力を入力し、そのうち
   負又は０の値をとるものの平均値を求める第２の平均演
   算器とを備えたことを特徴とする信号処理器。
2. 【請求項２】 入力データのうち、負又は０の値をとる
   ものの平均値を求める手段として、結果を保持するレジ
   スタと、入力データから上記レジスタの出力を差引く減
   算器と、上記減算器の出力を算術シフトする算術シフタ
   と、上記算術シフタの出力と上記レジスタの出力を加算
   する加算器と、入力データが負又は０である時は上記加
   算器の出力、そうでない時は上記レジスタの出力を選択
   して、上記レジスタの入力にデータを与えるセレクタと
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号処理器。