JPH08167830A - 不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置 - Google Patents
不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置Info
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- JPH08167830A JPH08167830A JP31169294A JP31169294A JPH08167830A JP H08167830 A JPH08167830 A JP H08167830A JP 31169294 A JP31169294 A JP 31169294A JP 31169294 A JP31169294 A JP 31169294A JP H08167830 A JPH08167830 A JP H08167830A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 設計が容易であり、回路規模と遅延が小さい
不等帯域分割フィルタと不等分割帯域合成フィルタの設
計方法および装置を提供する。 【構成】 所望の帯域よりも狭い帯域を有する複数の帯
域通過フィルタからなる帯域分割フィルタバンクを帯域
分割フィルタ設計装置５０２で設計し、該複数の帯域通
過フィルタのうち隣接通過帯域を有する複数の帯域通過
フィルタの対応する係数を隣接帯域係数合成装置５０４
で加算することによって、不等帯域分割フィルタバンク
を設計する。
不等帯域分割フィルタと不等分割帯域合成フィルタの設
計方法および装置を提供する。 【構成】 所望の帯域よりも狭い帯域を有する複数の帯
域通過フィルタからなる帯域分割フィルタバンクを帯域
分割フィルタ設計装置５０２で設計し、該複数の帯域通
過フィルタのうち隣接通過帯域を有する複数の帯域通過
フィルタの対応する係数を隣接帯域係数合成装置５０４
で加算することによって、不等帯域分割フィルタバンク
を設計する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力信号を複数の周波
数帯域に分割する帯域分割フィルタ、および複数の周波
数帯域に分割された信号を一つの帯域に合成する帯域合
成フィルタの設計方法および装置に関し、特に複数の周
波数帯域の幅が等しくない不等帯域分割フィルタ、およ
び不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置に関
する。
数帯域に分割する帯域分割フィルタ、および複数の周波
数帯域に分割された信号を一つの帯域に合成する帯域合
成フィルタの設計方法および装置に関し、特に複数の周
波数帯域の幅が等しくない不等帯域分割フィルタ、およ
び不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】帯域分割フィルタの応用として、オーデ
ィオ符号化、音声符号化、適応フィルタリングなどが知
られている。音声・オーディオ符号化の代表例として、
サブバンド符号化がある。サブバンド符号化では、入力
信号をフィルタバンクと呼ばれる複数の帯域分割フィル
タを用いて帯域分割した後、符号化を行なう。復号に際
しては複数の帯域合成フィルタを用いて全帯域信号を復
元する。一方、サブバンド適応フィルタでは、入力信号
を複数の帯域に分割し、各帯域におけるサブバンド信号
を用いて適応フィルタリングを行なう。帯域分割に続く
信号の間引き処理により、演算量が削減されるだけでな
く、分割された帯域内では全帯域の信号よりスペクトル
平坦度が増すために、適応フィルタの収束が早くなる。
ィオ符号化、音声符号化、適応フィルタリングなどが知
られている。音声・オーディオ符号化の代表例として、
サブバンド符号化がある。サブバンド符号化では、入力
信号をフィルタバンクと呼ばれる複数の帯域分割フィル
タを用いて帯域分割した後、符号化を行なう。復号に際
しては複数の帯域合成フィルタを用いて全帯域信号を復
元する。一方、サブバンド適応フィルタでは、入力信号
を複数の帯域に分割し、各帯域におけるサブバンド信号
を用いて適応フィルタリングを行なう。帯域分割に続く
信号の間引き処理により、演算量が削減されるだけでな
く、分割された帯域内では全帯域の信号よりスペクトル
平坦度が増すために、適応フィルタの収束が早くなる。
【０００３】帯域の分割法には、等分割と不等分割があ
る。等分割では分割された各帯域の幅が等しく、不等分
割では等しくない。従って、不等分割特性を用いると、
周波数帯域に応じた帯域幅、すなわち周波数解像度を実
現出来る。このような多重周波数解像度は、音声の性質
や聴覚特性と整合性が高く、音声・オーディオ符号化や
適応フィルタにとって重要である。
る。等分割では分割された各帯域の幅が等しく、不等分
割では等しくない。従って、不等分割特性を用いると、
周波数帯域に応じた帯域幅、すなわち周波数解像度を実
現出来る。このような多重周波数解像度は、音声の性質
や聴覚特性と整合性が高く、音声・オーディオ符号化や
適応フィルタにとって重要である。
【０００４】不等分割マルチバンドフィルタバンクの構
成法のうち最も基本的な方法は、低域通過フィルタと高
域通過フィルタを組合わせた2 分割フィルタをＴｒｅｅ
状に接続する手法である（アイ・イー・イー・イー ト
ランザクションズ オン アクースティックス スピー
チ アンド シグナルプロセシング（IEEE Transaction
s on Acoustics, Speech and Signal Processing）、１
９８４年６月号、３２巻、５２２〜５３１ページ、以
下、文献１とする）。図７に、２分割フィルタを用いた
不等帯域分割フィルタバンクの構成例を示す。
成法のうち最も基本的な方法は、低域通過フィルタと高
域通過フィルタを組合わせた2 分割フィルタをＴｒｅｅ
状に接続する手法である（アイ・イー・イー・イー ト
ランザクションズ オン アクースティックス スピー
チ アンド シグナルプロセシング（IEEE Transaction
s on Acoustics, Speech and Signal Processing）、１
９８４年６月号、３２巻、５２２〜５３１ページ、以
下、文献１とする）。図７に、２分割フィルタを用いた
不等帯域分割フィルタバンクの構成例を示す。
【０００５】入力端子１に供給された帯域ｆs ／２の信
号は、伝達関数 Ｈ1 （ｅjw） の低域通過フィルタ２1 と伝達関数 Ｈ2 （ｅjw） の高域通過フィルタ２2 に伝達される。低域通過フィル
タ２1 からは入力端子１に供給された信号の低域成分
（０〜ｆs ／４）だけが出力され、間引き回路３1で１
／２に間引きされる。高域通過フィルタ２2 からは入力
端子１に供給された信号の高域成分（ｆs ／４〜ｆs ／
２）だけが出力され、間引き回路３2 で１／２に間引き
され、出力端子６3 に伝達される。間引き回路３1 の出
力はさらに伝達関数 Ｈ1 （ｅjw） の低域通過フィルタ４1 と伝達関数 Ｈ2 （ｅjw） の高域通過フィルタ４2 に供給され、それぞれの出力と
して得られる低域成分（０〜ｆs ／８）と高域成分（ｆ
s ／８〜ｆs ／４）は、さらに間引き回路５1 と５2 で
それぞれ１／２に間引かれる。間引き回路５1 と５2 の
出力信号はそれぞれ、出力端子６1 と６2 に伝達され
る。従って、出力端子６1 には帯域０〜ｆs／８を有し
た低域通過信号が得られる。同様に、出力端子６2 と６
3 にはそれぞれ、ｆs ／８〜ｆs ／４に対応した帯域通
過信号とｆs ／４〜ｆs ／２に対応した高域通過信号が
得られる。
号は、伝達関数 Ｈ1 （ｅjw） の低域通過フィルタ２1 と伝達関数 Ｈ2 （ｅjw） の高域通過フィルタ２2 に伝達される。低域通過フィル
タ２1 からは入力端子１に供給された信号の低域成分
（０〜ｆs ／４）だけが出力され、間引き回路３1で１
／２に間引きされる。高域通過フィルタ２2 からは入力
端子１に供給された信号の高域成分（ｆs ／４〜ｆs ／
２）だけが出力され、間引き回路３2 で１／２に間引き
され、出力端子６3 に伝達される。間引き回路３1 の出
力はさらに伝達関数 Ｈ1 （ｅjw） の低域通過フィルタ４1 と伝達関数 Ｈ2 （ｅjw） の高域通過フィルタ４2 に供給され、それぞれの出力と
して得られる低域成分（０〜ｆs ／８）と高域成分（ｆ
s ／８〜ｆs ／４）は、さらに間引き回路５1 と５2 で
それぞれ１／２に間引かれる。間引き回路５1 と５2 の
出力信号はそれぞれ、出力端子６1 と６2 に伝達され
る。従って、出力端子６1 には帯域０〜ｆs／８を有し
た低域通過信号が得られる。同様に、出力端子６2 と６
3 にはそれぞれ、ｆs ／８〜ｆs ／４に対応した帯域通
過信号とｆs ／４〜ｆs ／２に対応した高域通過信号が
得られる。
【０００６】不等分割マルチバンドフィルタバンクの別
の構成法は、帯域分割フィルタで分割してから間引いた
信号の一部を、補間してから別の帯域合成フィルタで帯
域合成して部分帯域信号を再構成する方法である（アイ
・イー・イー・イー トランザクションズ オン アク
ースティックス スピーチ アンド シグナルプロセシ
ング（IEEE Transactions on Acoustics, Speech and
Signal Processing ）、１９８６年１０月号、３４巻、
１０９０〜１０９６ページ、以下、文献２とする）。図
８に、部分帯域再合成を用いた不等帯域分割フィルタバ
ンクの構成例を示す。
の構成法は、帯域分割フィルタで分割してから間引いた
信号の一部を、補間してから別の帯域合成フィルタで帯
域合成して部分帯域信号を再構成する方法である（アイ
・イー・イー・イー トランザクションズ オン アク
ースティックス スピーチ アンド シグナルプロセシ
ング（IEEE Transactions on Acoustics, Speech and
Signal Processing ）、１９８６年１０月号、３４巻、
１０９０〜１０９６ページ、以下、文献２とする）。図
８に、部分帯域再合成を用いた不等帯域分割フィルタバ
ンクの構成例を示す。
【０００７】入力端子１に供給された信号は、帯域通過
フィルタ２1 、２2 、２3 に伝達され、帯域を３等分割
される。すなわち、帯域通過フィルタ２1 、２2 、２3
の出力信号はそれぞれ、０〜ｆs ／６、ｆs ／６〜ｆs
／３、ｆs ／３〜ｆs ／２を帯域とする帯域通過信号に
帯域分割される。０〜ｆs ／６の帯域通過信号は間引き
回路３1 で１／３に間引かれた後、出力端子６1 に伝達
される。ｆs ／６〜ｆs ／３を帯域とする信号は、間引
き回路３2 で１／３に間引かれた後、乗算器７1 に伝達
される。乗算器７1 に伝達された信号は、−１を乗算さ
れてスペクトルが反転され、さらに補間回路８1 で２倍
に補間されてから伝達関数 Ｇ1 （ｅjw） の帯域通過フィルタ９1 に供給される。ｆs ／３〜ｆs
／２を帯域とする信号は、間引き回路３3 で１／３に間
引かれた後、乗算器７2 に伝達される。乗算器７2 に伝
達された信号は、−１を乗算されてスペクトルが反転さ
れ、さらに補間回路８2 で２倍に補間されてから伝達関
数 Ｇ2 （ｅjw） の帯域通過フィルタ９2 に供給される。帯域通過フィル
タ９1 と９2 の出力信号は、加算器１０で加算されてｆ
s ／６〜ｆs ／２を帯域とする部分帯域合成信号とな
り、出力端子６2 に伝達される。
フィルタ２1 、２2 、２3 に伝達され、帯域を３等分割
される。すなわち、帯域通過フィルタ２1 、２2 、２3
の出力信号はそれぞれ、０〜ｆs ／６、ｆs ／６〜ｆs
／３、ｆs ／３〜ｆs ／２を帯域とする帯域通過信号に
帯域分割される。０〜ｆs ／６の帯域通過信号は間引き
回路３1 で１／３に間引かれた後、出力端子６1 に伝達
される。ｆs ／６〜ｆs ／３を帯域とする信号は、間引
き回路３2 で１／３に間引かれた後、乗算器７1 に伝達
される。乗算器７1 に伝達された信号は、−１を乗算さ
れてスペクトルが反転され、さらに補間回路８1 で２倍
に補間されてから伝達関数 Ｇ1 （ｅjw） の帯域通過フィルタ９1 に供給される。ｆs ／３〜ｆs
／２を帯域とする信号は、間引き回路３3 で１／３に間
引かれた後、乗算器７2 に伝達される。乗算器７2 に伝
達された信号は、−１を乗算されてスペクトルが反転さ
れ、さらに補間回路８2 で２倍に補間されてから伝達関
数 Ｇ2 （ｅjw） の帯域通過フィルタ９2 に供給される。帯域通過フィル
タ９1 と９2 の出力信号は、加算器１０で加算されてｆ
s ／６〜ｆs ／２を帯域とする部分帯域合成信号とな
り、出力端子６2 に伝達される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】２分割フィルタの設計
だけが必要なＴｒｅｅ構成は、分割数を大きくするため
にはフィルタの接続段数を増やす必要があり、回路規模
と遅延が大きくなる。また、部分帯域再合成を用いた構
成法は、帯域を等分割した後、部分帯域を再合成するこ
とによって不等分割を行なうこと、信号のレートを頻繁
に変更する必要があること、帯域等分割フィルタ２2 、
２3 と部分帯域合成フィルタ９1 、９2 を別々に設計す
る必要があることから、回路の複雑化、遅延の増大、設
計の困難性増加の問題がある。
だけが必要なＴｒｅｅ構成は、分割数を大きくするため
にはフィルタの接続段数を増やす必要があり、回路規模
と遅延が大きくなる。また、部分帯域再合成を用いた構
成法は、帯域を等分割した後、部分帯域を再合成するこ
とによって不等分割を行なうこと、信号のレートを頻繁
に変更する必要があること、帯域等分割フィルタ２2 、
２3 と部分帯域合成フィルタ９1 、９2 を別々に設計す
る必要があることから、回路の複雑化、遅延の増大、設
計の困難性増加の問題がある。
【０００９】本発明の目的は、設計が容易であり、回路
規模と遅延が小さい不等帯域分割フィルタと不等分割帯
域合成フィルタの設計方法および装置を提供することで
ある。
規模と遅延が小さい不等帯域分割フィルタと不等分割帯
域合成フィルタの設計方法および装置を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、所望の帯域よ
りも狭い帯域を有する複数の帯域通過フィルタからなる
帯域分割フィルタバンクを設計し、該複数の帯域通過フ
ィルタのうち隣接通過帯域を有する複数の帯域通過フィ
ルタの対応する係数を加算することによって、不等帯域
分割フィルタバンクを設計することを特徴とする。
りも狭い帯域を有する複数の帯域通過フィルタからなる
帯域分割フィルタバンクを設計し、該複数の帯域通過フ
ィルタのうち隣接通過帯域を有する複数の帯域通過フィ
ルタの対応する係数を加算することによって、不等帯域
分割フィルタバンクを設計することを特徴とする。
【００１１】また、本発明は、所望の帯域よりも狭い帯
域を有する複数の帯域通過フィルタからなる帯域分割フ
ィルタバンクを設計し、該複数の帯域通過フィルタの係
数をあらかじめ定められた順序に並べ替えて、それぞれ
に対応する複数の帯域通過フィルタからなる帯域合成フ
ィルタバンクを設計し、該帯域合成フィルタバンクを構
成する帯域通過フィルタのうちで隣接通過帯域を有する
複数の帯域通過フィルタの対応する係数を加算すること
によって、不等分割帯域合成フィルタバンクを設計する
ことを特徴とする。
域を有する複数の帯域通過フィルタからなる帯域分割フ
ィルタバンクを設計し、該複数の帯域通過フィルタの係
数をあらかじめ定められた順序に並べ替えて、それぞれ
に対応する複数の帯域通過フィルタからなる帯域合成フ
ィルタバンクを設計し、該帯域合成フィルタバンクを構
成する帯域通過フィルタのうちで隣接通過帯域を有する
複数の帯域通過フィルタの対応する係数を加算すること
によって、不等分割帯域合成フィルタバンクを設計する
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明における不等帯域分割フィルタおよび不
等分割帯域合成フィルタの係数は、隣接帯域の帯域分割
フィルタおよび帯域合成フィルタの係数を加算すること
によって、求められる。
等分割帯域合成フィルタの係数は、隣接帯域の帯域分割
フィルタおよび帯域合成フィルタの係数を加算すること
によって、求められる。
【００１３】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例について詳
細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すブロ
ック図である。入力端子５０１には、フィルタ次数、帯
域分割数、遮断周波数などの設計パラメータが供給さ
れ、帯域分割フィルタ設計装置５０２に伝達される。帯
域分割フィルタ設計装置５０２では、与えられたパラメ
ータに基づいて、所望の帯域よりも狭い帯域幅を有する
複数の帯域分割フィルタが設計され、それらの係数が隣
接帯域係数合成装置５０４に伝達される。隣接帯域係数
合成装置５０４では、帯域分割フィルタ設計装置５０２
から供給された帯域分割フィルタの係数を用いて不等帯
域分割フィルタが設計され、フィルタ係数が出力端子５
０５に伝達される。まず、帯域分割フィルタ設計装置５
０２における帯域分割フィルタの設計について説明す
る。
細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示すブロ
ック図である。入力端子５０１には、フィルタ次数、帯
域分割数、遮断周波数などの設計パラメータが供給さ
れ、帯域分割フィルタ設計装置５０２に伝達される。帯
域分割フィルタ設計装置５０２では、与えられたパラメ
ータに基づいて、所望の帯域よりも狭い帯域幅を有する
複数の帯域分割フィルタが設計され、それらの係数が隣
接帯域係数合成装置５０４に伝達される。隣接帯域係数
合成装置５０４では、帯域分割フィルタ設計装置５０２
から供給された帯域分割フィルタの係数を用いて不等帯
域分割フィルタが設計され、フィルタ係数が出力端子５
０５に伝達される。まず、帯域分割フィルタ設計装置５
０２における帯域分割フィルタの設計について説明す
る。
【００１４】帯域分割フィルタの設計法はいくつか存在
するが、本実施例では基本帯域通過フィルタを設計して
からこれをシフトして帯域分割フィルタを設計する方法
について説明する（アイ・イー・イー・イー トランザ
クションズ オン アクースティックス スピーチ ア
ンド シグナルプロセシング（IEEE Transactions onAc
oustics, Speech and Signal Processing）、１９８５
年２月号、３３巻、２０３〜２１８ページ）。この設計
法で設計される帯域分割フィルタの帯域は、等しくな
る。すなわち、等帯域分割フィルタが設計される。設計
は、以下の手続きによって行なわれる。
するが、本実施例では基本帯域通過フィルタを設計して
からこれをシフトして帯域分割フィルタを設計する方法
について説明する（アイ・イー・イー・イー トランザ
クションズ オン アクースティックス スピーチ ア
ンド シグナルプロセシング（IEEE Transactions onAc
oustics, Speech and Signal Processing）、１９８５
年２月号、３３巻、２０３〜２１８ページ）。この設計
法で設計される帯域分割フィルタの帯域は、等しくな
る。すなわち、等帯域分割フィルタが設計される。設計
は、以下の手続きによって行なわれる。
【００１５】まず、中心周波数ｆs ／４Ｍ、帯域ｆs ／
２Ｍの基本帯域通過フィルタを設計する。基本帯域通過
フィルタは以下の条件を満たし、−ｆs ／４Ｍ〜ｆs ／
４Ｍを通過域とするように設計する。これは、−π／２
Ｍ〜π／２Ｍを通過域とすることに等しい。ここに、Ｍ
は分割帯域数、ｈ0 （ｎ）は基本帯域通過フィルタのイ
ンパルス応答、 Ｈ0 （ｅjw） はｈ0 （ｎ）のフーリエ変換である。
２Ｍの基本帯域通過フィルタを設計する。基本帯域通過
フィルタは以下の条件を満たし、−ｆs ／４Ｍ〜ｆs ／
４Ｍを通過域とするように設計する。これは、−π／２
Ｍ〜π／２Ｍを通過域とすることに等しい。ここに、Ｍ
は分割帯域数、ｈ0 （ｎ）は基本帯域通過フィルタのイ
ンパルス応答、 Ｈ0 （ｅjw） はｈ0 （ｎ）のフーリエ変換である。
【００１６】
【数１】
【００１７】式（１）は、基本帯域通過フィルタのパワ
ースペクトルと、基本帯域通過フィルタをπ／Ｍシフト
したパワースペクトルの和が０≦｜ｗ｜≦π／Ｍの間で
１となる事を示しており、分割側で生じた折り返し歪を
合成側でキャンセルする条件となる。式（２）は、π／
Ｍより高い周波数で振幅が理想的に０となる事を示して
いる。この条件が満たされれば、隣接帯域間の折り返し
歪だけを考慮すればよい。上記の条件は２分割フィルタ
の条件を拡張したものであり、２分割フィルタ設計プロ
グラム（プロシーディングス オブ アイ・シー・エイ
・エス・エス・ピー８０（Proceedings of ICASSP ８
０）、１９８０年、２９１〜２９４ページ）を用いて設
計することができる。
ースペクトルと、基本帯域通過フィルタをπ／Ｍシフト
したパワースペクトルの和が０≦｜ｗ｜≦π／Ｍの間で
１となる事を示しており、分割側で生じた折り返し歪を
合成側でキャンセルする条件となる。式（２）は、π／
Ｍより高い周波数で振幅が理想的に０となる事を示して
いる。この条件が満たされれば、隣接帯域間の折り返し
歪だけを考慮すればよい。上記の条件は２分割フィルタ
の条件を拡張したものであり、２分割フィルタ設計プロ
グラム（プロシーディングス オブ アイ・シー・エイ
・エス・エス・ピー８０（Proceedings of ICASSP ８
０）、１９８０年、２９１〜２９４ページ）を用いて設
計することができる。
【００１８】次に、基本帯域通過フィルタを周波数シフ
トし、ｈ1 （ｎ）〜ｈM （ｎ）を得る。ここに、ｈ
i （ｎ）（１≦ｉ≦Ｍ）は、ｉ番めの帯域通過フィルタ
のインパルス応答である。Ｍ等分割の場合、ｉ番目の分
割フィルタｈi （ｎ）の中心周波数はπ（２ｉ−１）／
２Ｍとなるため、周波数シフト量はπ（２ｉ−１）／２
Ｍとなる。通常、周波数領域でのシフトは指数関数の乗
算で表されるが、分割フィルタｈ1 （ｎ）〜ｈM （ｎ）
が実係数の場合は余弦関数（ｃｏｓ）シフトを用いる事
ができる。本発明では、余弦関数シフトを用いた設計法
を例として、以下の説明を行なう。タップ数Ｎの等分割
フィルタｈi （ｎ）は、タップ数Ｎの基本帯域通過フィ
ルタｈ0 （ｎ）を用いて、式（３）により与えられる。
トし、ｈ1 （ｎ）〜ｈM （ｎ）を得る。ここに、ｈ
i （ｎ）（１≦ｉ≦Ｍ）は、ｉ番めの帯域通過フィルタ
のインパルス応答である。Ｍ等分割の場合、ｉ番目の分
割フィルタｈi （ｎ）の中心周波数はπ（２ｉ−１）／
２Ｍとなるため、周波数シフト量はπ（２ｉ−１）／２
Ｍとなる。通常、周波数領域でのシフトは指数関数の乗
算で表されるが、分割フィルタｈ1 （ｎ）〜ｈM （ｎ）
が実係数の場合は余弦関数（ｃｏｓ）シフトを用いる事
ができる。本発明では、余弦関数シフトを用いた設計法
を例として、以下の説明を行なう。タップ数Ｎの等分割
フィルタｈi （ｎ）は、タップ数Ｎの基本帯域通過フィ
ルタｈ0 （ｎ）を用いて、式（３）により与えられる。
【００１９】
【数２】
【００２０】θ（ｉ）は折り返し歪をキャンセルするた
めの重要なパラメータであり、式（４）を満たすように
θ（ｉ）を選べばπ／２Ｍ〜（π−π／２Ｍ）までの振
幅特性は１となる。
めの重要なパラメータであり、式（４）を満たすように
θ（ｉ）を選べばπ／２Ｍ〜（π−π／２Ｍ）までの振
幅特性は１となる。
【００２１】
【数３】
【００２２】０〜π／２Ｍ、π（１−１／２Ｍ）〜πの
振幅特性はθ（１）に依存する。θ（１）を［π／２，
−π／２］のいづれかに選ぶと０とπの点で振幅が０と
なり、θ（１）を［０，π］のいづれかに設定すれば０
とπの点で振幅が６ｄＢになる。このように、θ（１）
を［０，π／２，−π／２，π］のいづれかに設定すれ
ばシステム全体の特性は近似的に１となるが、各フィル
タは直線位相特性となる。θ（１）を［π／４，−π／
４，３π／４，−３π／４］のいづれかとするとシステ
ム全体の特性は完全に１となる。しかし、各フィルタは
直線位相特性とならない。
振幅特性はθ（１）に依存する。θ（１）を［π／２，
−π／２］のいづれかに選ぶと０とπの点で振幅が０と
なり、θ（１）を［０，π］のいづれかに設定すれば０
とπの点で振幅が６ｄＢになる。このように、θ（１）
を［０，π／２，−π／２，π］のいづれかに設定すれ
ばシステム全体の特性は近似的に１となるが、各フィル
タは直線位相特性となる。θ（１）を［π／４，−π／
４，３π／４，−３π／４］のいづれかとするとシステ
ム全体の特性は完全に１となる。しかし、各フィルタは
直線位相特性とならない。
【００２３】このようにして帯域分割フィルタ設計装置
５０２で得られた帯域通過フィルタを、所望の通過帯域
幅に応じて隣接帯域係数合成装置５０４で、隣接する帯
域通過フィルタと並列合成する。ＦＩＲフィルタの並列
合成であるため、対応する帯域通過フィルタのインパル
ス応答を加算すればよい。ｉ番目とｉ＋１番目の帯域通
過フィルタを並列合成する際に、合成された帯域通過フ
ィルタのインパルス応答ｈi,i+1 （ｎ）は、次式で表わ
される。
５０２で得られた帯域通過フィルタを、所望の通過帯域
幅に応じて隣接帯域係数合成装置５０４で、隣接する帯
域通過フィルタと並列合成する。ＦＩＲフィルタの並列
合成であるため、対応する帯域通過フィルタのインパル
ス応答を加算すればよい。ｉ番目とｉ＋１番目の帯域通
過フィルタを並列合成する際に、合成された帯域通過フ
ィルタのインパルス応答ｈi,i+1 （ｎ）は、次式で表わ
される。
【００２４】 ｈi,i+1 （ｎ）＝ｈi （ｎ）＋ｈi+1 （ｎ）， ０≦ｎ≦Ｎ−１ （５） ただし、帯域通過フィルタの並列合成は、次の条件を満
たす必要がある。分割帯域数Ｍに対して、ｉ番目とｉ＋
１番目のフィルタを並列合成する事を考える。並列合成
後の最大間引き率は２／Ｍとなり、並列合成後のフィル
タは周波数２πｉ／Ｍ（ｉ＝１〜Ｍ／２−１）を中心に
スペクトルの折り返しが生じる。従って、これらの周波
数を通過域とする事はできない。すなわち、周波数２π
ｉ／Ｍ（ｉ＝１〜Ｍ／２−１）を挟んで通過帯域が隣接
する帯域通過フィルタを並列合成する事はできない。以
上の条件を満たせば、２以上の帯域を並列合成すること
もできる。
たす必要がある。分割帯域数Ｍに対して、ｉ番目とｉ＋
１番目のフィルタを並列合成する事を考える。並列合成
後の最大間引き率は２／Ｍとなり、並列合成後のフィル
タは周波数２πｉ／Ｍ（ｉ＝１〜Ｍ／２−１）を中心に
スペクトルの折り返しが生じる。従って、これらの周波
数を通過域とする事はできない。すなわち、周波数２π
ｉ／Ｍ（ｉ＝１〜Ｍ／２−１）を挟んで通過帯域が隣接
する帯域通過フィルタを並列合成する事はできない。以
上の条件を満たせば、２以上の帯域を並列合成すること
もできる。
【００２５】図２は本発明の第２の実施例を示すブロッ
ク図である。図２は、本発明の第１の実施例のブロック
図である図１において、帯域分割フィルタ設計装置５０
２と隣接帯域係数合成装置５０４の間に係数並べ替え装
置５０３を具備した構成となっている。係数並べ替え装
置５０３は、等帯域分割フィルタ設計装置５０２から供
給された複数の帯域通過フィルタのインパルス応答を、
あらかじめ定められた順序に並べ替えることによって、
帯域合成フィルタのインパルス応答を求める。隣接帯域
係数合成装置５０４では、係数並べ替え装置５０３から
供給された帯域合成フィルタの係数を用いて不等分割帯
域合成フィルタが設計され、フィルタ係数が出力端子５
０５に伝達される。
ク図である。図２は、本発明の第１の実施例のブロック
図である図１において、帯域分割フィルタ設計装置５０
２と隣接帯域係数合成装置５０４の間に係数並べ替え装
置５０３を具備した構成となっている。係数並べ替え装
置５０３は、等帯域分割フィルタ設計装置５０２から供
給された複数の帯域通過フィルタのインパルス応答を、
あらかじめ定められた順序に並べ替えることによって、
帯域合成フィルタのインパルス応答を求める。隣接帯域
係数合成装置５０４では、係数並べ替え装置５０３から
供給された帯域合成フィルタの係数を用いて不等分割帯
域合成フィルタが設計され、フィルタ係数が出力端子５
０５に伝達される。
【００２６】係数並べ替え装置５０３は、等帯域分割フ
ィルタの係数ｈ1 （ｎ）〜ｈM （ｎ）を並べ替えること
により、帯域合成フィルタｇ1 （ｎ）〜ｇM （ｎ）を設
計する。帯域合成フィルタのインパルス応答ｇi （ｎ）
は、以下の式で示される様に対応する帯域分割フィルタ
の係数ｈi （ｎ）を逆順序に並べ変えて得られる（文献
１）。ただし、αは間引き率であり最大間引きの時はα
＝Ｍとなる。
ィルタの係数ｈ1 （ｎ）〜ｈM （ｎ）を並べ替えること
により、帯域合成フィルタｇ1 （ｎ）〜ｇM （ｎ）を設
計する。帯域合成フィルタのインパルス応答ｇi （ｎ）
は、以下の式で示される様に対応する帯域分割フィルタ
の係数ｈi （ｎ）を逆順序に並べ変えて得られる（文献
１）。ただし、αは間引き率であり最大間引きの時はα
＝Ｍとなる。
【００２７】 ｇi （ｎ）＝αｈi （Ｎ−１−ｎ） ｉ＝１〜Ｍ，ｎ＝０〜Ｎ−１ （６） 次に、具体例を用いて、不等帯域分割フィルタと不等分
割帯域合成フィルタの設計について説明する。帯域０〜
πを、０〜π／４、π／４〜π／２、π／２〜３π／
４、３π／４〜πの４帯域に等分割するための帯域分割
フィルタ係数ｈ1（ｎ）〜ｈ4 （ｎ）から、０〜π／
４、π／４〜π／２、π／２〜πの３帯域に不等分割す
るための帯域分割フィルタｈ1 （ｎ）、ｈ2 （ｎ）、ｈ
3,4 （ｎ）を生成する場合を想定する。合成された帯域
に対応した帯域通過フィルタのインパルス応答ｈ
3,4 （ｎ）は、 ｈ3,4 （ｎ）＝ｈ3 （ｎ）＋ｈ4 （ｎ） ｎ＝０〜Ｎ−１ （７） で与えられる。ｈ1 （ｎ）とｈ2 （ｎ）はそのままで、
変更の必要はない。
割帯域合成フィルタの設計について説明する。帯域０〜
πを、０〜π／４、π／４〜π／２、π／２〜３π／
４、３π／４〜πの４帯域に等分割するための帯域分割
フィルタ係数ｈ1（ｎ）〜ｈ4 （ｎ）から、０〜π／
４、π／４〜π／２、π／２〜πの３帯域に不等分割す
るための帯域分割フィルタｈ1 （ｎ）、ｈ2 （ｎ）、ｈ
3,4 （ｎ）を生成する場合を想定する。合成された帯域
に対応した帯域通過フィルタのインパルス応答ｈ
3,4 （ｎ）は、 ｈ3,4 （ｎ）＝ｈ3 （ｎ）＋ｈ4 （ｎ） ｎ＝０〜Ｎ−１ （７） で与えられる。ｈ1 （ｎ）とｈ2 （ｎ）はそのままで、
変更の必要はない。
【００２８】図３は４等帯域分割／合成フィルタ、図４
は３不等帯域分割／合成フィルタのブロック図である。
図３おいて、帯域分割フィルタバンク２０２によって帯
域０〜πが０〜π／４、π／４〜π／２、π／２〜３π
／４、３π／４〜πの４帯域に等分割され、帯域合成フ
ィルタバンク３０２によって帯域０〜πに合成される。
合成用の帯域通過フィルタ８1 、８2 、８3 、８4 の出
力は、加算器１１で加算された後、出力端子１００に伝
達される。図４おいては、帯域分割フィルタバンク２０
３によって帯域０〜πが０〜π／４、π／４〜π／２、
π／２〜πの３帯域に不等分割され、帯域合成フィルタ
バンク３０３によって帯域０〜πに合成される。
は３不等帯域分割／合成フィルタのブロック図である。
図３おいて、帯域分割フィルタバンク２０２によって帯
域０〜πが０〜π／４、π／４〜π／２、π／２〜３π
／４、３π／４〜πの４帯域に等分割され、帯域合成フ
ィルタバンク３０２によって帯域０〜πに合成される。
合成用の帯域通過フィルタ８1 、８2 、８3 、８4 の出
力は、加算器１１で加算された後、出力端子１００に伝
達される。図４おいては、帯域分割フィルタバンク２０
３によって帯域０〜πが０〜π／４、π／４〜π／２、
π／２〜πの３帯域に不等分割され、帯域合成フィルタ
バンク３０３によって帯域０〜πに合成される。
【００２９】図５は、図３に対応した各等帯域分割フィ
ルタの振幅特性である。また、図６は図４に対応した各
不等帯域分割フィルタの振幅特性である。図５における
第３番目の帯域通過フィルタインパルス応答ｈ3 （ｎ）
と第４番目の帯域通過フィルタインパルス応答ｈ
4 （ｎ）を並列合成することにより、図６における第３
番目の帯域通過フィルタインパルス応答ｈ3,4 （ｎ）が
得られる。
ルタの振幅特性である。また、図６は図４に対応した各
不等帯域分割フィルタの振幅特性である。図５における
第３番目の帯域通過フィルタインパルス応答ｈ3 （ｎ）
と第４番目の帯域通過フィルタインパルス応答ｈ
4 （ｎ）を並列合成することにより、図６における第３
番目の帯域通過フィルタインパルス応答ｈ3,4 （ｎ）が
得られる。
【００３０】以上、基本帯域通過フィルタを周波数シフ
トすることによって等帯域分割フィルタを設計する方法
を例として本発明の実施例について詳細に説明してき
た。同様の原理で本発明は、別の方法で設計された帯域
分割フィルタの係数を並列合成することもできる。並列
合成するために用いる帯域分割フィルタは等帯域分割で
ある必要はなく、例えば電子情報通信学会論文誌Ｊ７２
−Ａ、第１０号、１９８９年１０月、１５１０〜１５１
８ページ、第６回ディーエスピー（ＤＳＰ）シンポジウ
ム講演論文集１９９１年、２６９〜２７４ページ、第７
回ディーエスピー（ＤＳＰ）シンポジウム講演論文集１
９９２年、２０２〜２０７ページ、に記載された不等帯
域分割フィルタも使用することができる。
トすることによって等帯域分割フィルタを設計する方法
を例として本発明の実施例について詳細に説明してき
た。同様の原理で本発明は、別の方法で設計された帯域
分割フィルタの係数を並列合成することもできる。並列
合成するために用いる帯域分割フィルタは等帯域分割で
ある必要はなく、例えば電子情報通信学会論文誌Ｊ７２
−Ａ、第１０号、１９８９年１０月、１５１０〜１５１
８ページ、第６回ディーエスピー（ＤＳＰ）シンポジウ
ム講演論文集１９９１年、２６９〜２７４ページ、第７
回ディーエスピー（ＤＳＰ）シンポジウム講演論文集１
９９２年、２０２〜２０７ページ、に記載された不等帯
域分割フィルタも使用することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタ
の係数を、隣接帯域の帯域分割フィルタおよび帯域合成
フィルタの係数を加算することによって求めることが可
能となり、設計が容易で、回路規模と遅延が小さい不等
帯域分割フィルタと不等分割帯域合成フィルタの設計方
法および装置を提供することができる。
不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタ
の係数を、隣接帯域の帯域分割フィルタおよび帯域合成
フィルタの係数を加算することによって求めることが可
能となり、設計が容易で、回路規模と遅延が小さい不等
帯域分割フィルタと不等分割帯域合成フィルタの設計方
法および装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック図。
【図３】４等分割による帯域分割／合成のブロック図。
【図４】３不等分割による帯域分割／合成のブロック
図。
図。
【図５】図３の４等分割を示すスペクトル図。
【図６】図４の３不等分割を示すスペクトル図。
【図７】２分割フィルタのＴｒｅｅ状接続による従来例
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図８】部分帯域再合成による従来例を示すブロック
図。
図。
１，５０１ 入力端子 ２1 ，２2 ，２3 ，２4 ，２3,4 ，４1 ，４2 帯域分
割フィルタ ３1 ，３2 ，３3 ，３4 ，３3,4 ，５1 ，５2 間引き
回路 ７1 ，７2 ，７3 ，７4 ，７3,4 補間回路 ８1 ，８2 ，８3 ，８4 ，８3,4 帯域合成フィルタ １０，１１ 加算器 ６1 ，６2 ，６3 ，１００，５０５ 出力端子 ５０２ 帯域分割フィルタ設計装置 ５０３ 係数並べ替え装置 ５０４ 隣接帯域係数合成装置
割フィルタ ３1 ，３2 ，３3 ，３4 ，３3,4 ，５1 ，５2 間引き
回路 ７1 ，７2 ，７3 ，７4 ，７3,4 補間回路 ８1 ，８2 ，８3 ，８4 ，８3,4 帯域合成フィルタ １０，１１ 加算器 ６1 ，６2 ，６3 ，１００，５０５ 出力端子 ５０２ 帯域分割フィルタ設計装置 ５０３ 係数並べ替え装置 ５０４ 隣接帯域係数合成装置
Claims (10)
- 【請求項１】入力信号を帯域幅が等しくない複数帯域に
分割して出力する不等帯域分割フィルタバンクを有限イ
ンパルス応答（ＦＩＲ）フィルタにより求める際に、 所望の帯域よりも狭い帯域を有する複数の帯域通過フィ
ルタからなる帯域分割フィルタバンクを求め、該複数の
帯域通過フィルタのうち隣接通過帯域を有する複数の帯
域通過フィルタの対応する係数を加算することによっ
て、不等帯域分割フィルタバンクを求めることを特徴と
する不等帯域分割フィルタの設計方法。 - 【請求項２】周波数ｆs で標本化された入力信号をｆs
／２Ｍ（Ｍは整数）の整数倍を帯域とする複数帯域に分
割して出力する不等帯域分割フィルタバンクを有限イン
パルス応答（ＦＩＲ）フィルタにより求める際に、 帯域ｆs ／２Ｍを有する複数の帯域通過フィルタからな
る等帯域分割フィルタバンクを求め、該複数の帯域通過
フィルタのうち隣接通過帯域を有する複数の帯域通過フ
ィルタの対応する係数を加算することによって、不等帯
域分割フィルタバンクを求めることを特徴とする不等帯
域分割フィルタの設計方法。 - 【請求項３】前記複数の帯域通過フィルタは、中心周波
数ｆs ／４Ｍ、帯域ｆs ／２Ｍの基本帯域通過フィルタ
をｆs ／２Ｍの整数倍だけ周波数シフトした複数の周波
数シフト帯域通過フィルタとして求めることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の不等帯域分割フィルタの設計
方法。 - 【請求項４】帯域幅が等しくない複数帯域の帯域分割信
号を単一信号に合成して出力する不等分割帯域合成フィ
ルタバンクを有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタに
より求める際に、 所望の帯域よりも狭い帯域を有する複数の帯域通過フィ
ルタからなる帯域分割フィルタバンクを求め、該複数の
帯域通過フィルタの係数をあらかじめ定められた順序に
並べ替えて、それぞれに対応する複数の帯域通過フィル
タからなる帯域合成フィルタバンクを求め、該帯域合成
フィルタバンクを構成する帯域通過フィルタのうちで隣
接通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタの対応する
係数を加算することによって、不等分割帯域合成フィル
タバンクを求めることを特徴とする不等分割帯域合成フ
ィルタの設計方法。 - 【請求項５】ｆs ／２Ｍの整数倍を帯域とする複数帯域
の帯域分割信号を周波数ｆs で標本化された信号に合成
して出力する不等分割帯域合成フィルタバンクを有限イ
ンパルス応答（ＦＩＲ）フィルタにより求める際に、 帯域ｆs ／２Ｍを有する複数の帯域通過フィルタからな
る等帯域分割フィルタバンクを求め、該複数の帯域通過
フィルタの係数をあらかじめ定められた順序に並べ替え
て、それぞれに対応する複数の帯域通過フィルタからな
る等分割帯域合成フィルタバンクを求め、該等分割帯域
合成フィルタバンクを構成する帯域通過フィルタのうち
で隣接通過帯域を有する複数の帯域通過フィルタの対応
する係数を加算することによって、不等分割帯域合成フ
ィルタバンクを求めることを特徴とする不等分割帯域合
成フィルタの設計方法。 - 【請求項６】前記複数の帯域通過フィルタは、中心周波
数ｆs ／４Ｍ、帯域ｆs ／２Ｍの基本帯域通過フィルタ
をｆs ／２Ｍの整数倍だけ周波数シフトした複数の周波
数シフト帯域通過フィルタとして求めることを特徴とす
る請求項４又は５に記載の不等分割帯域合成フィルタの
設計方法。 - 【請求項７】入力信号を所望の帯域よりも狭い帯域を有
する複数帯域に分割して出力する複数の有限インパルス
応答（ＦＩＲ）フィルタを求め該複数のフィルタ係数を
対応する複数の係数ベクトルとして出力する帯域分割フ
ィルタ設計手段と、該複数の係数ベクトルのうち隣接す
る複数帯域の係数ベクトルを加算して、該隣接する複数
の帯域を合成して得られる合成帯域に対応した合成帯域
係数ベクトルを計算する隣接帯域係数合成手段とを備
え、該合成帯域係数ベクトルを帯域分割フィルタの係数
として出力することを特徴とする不等帯域分割フィルタ
設計装置。 - 【請求項８】前記帯域分割フィルタ設計手段は、周波数
ｆs で標本化された入力信号をｆs／２Ｍを帯域とする
複数帯域に等分割して出力する複数の有限インパルス応
答（ＦＩＲ）フィルタを求め、該複数のフィルタ係数を
対応する複数の係数ベクトルとして出力することを特徴
とする請求項７に記載の不等帯域分割フィルタ設計装
置。 - 【請求項９】入力信号を所望の帯域よりも狭い帯域を有
する複数帯域に分割して出力する複数の有限インパルス
応答（ＦＩＲ）フィルタを求め該複数のフィルタ係数を
対応する複数の係数ベクトルとして出力する帯域分割フ
ィルタ設計手段と、該係数ベクトルの要素をあらかじめ
定められた順序に並べ替えて出力する係数並べ替え手段
と、該並べ替えられた複数の係数ベクトルのうち隣接す
る複数帯域の係数ベクトルを加算して、該隣接する複数
の帯域を合成して得られる合成帯域に対応した合成帯域
係数ベクトルを計算する隣接帯域係数合成手段とを備
え、該合成帯域係数ベクトルを帯域合成フィルタの係数
として出力することを特徴とする不等分割帯域合成フィ
ルタ設計装置。 - 【請求項１０】前記帯域分割フィルタ設計手段は、周波
数ｆs で標本化された入力信号をｆs／２Ｍを帯域とす
る複数帯域に等分割して出力する複数の有限インパルス
応答（ＦＩＲ）フィルタを求め、該複数のフィルタ係数
を対応する複数の係数ベクトルとして出力することを特
徴とする請求項９に記載の不等分割帯域合成フィルタ設
計装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31169294A JPH08167830A (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31169294A JPH08167830A (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167830A true JPH08167830A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=18020323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31169294A Pending JPH08167830A (ja) | 1994-12-15 | 1994-12-15 | 不等帯域分割フィルタおよび不等分割帯域合成フィルタの設計方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08167830A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114039576A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-02-11 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种电子系统抑制杂波的方法 |
| EP4068638A4 (en) * | 2019-12-31 | 2022-12-21 | Huawei Technologies Co., Ltd. | COMMUNICATION DEVICE AND NETWORK DEVICE |
| CN115694673A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-02-03 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 一种宽带信号分析仪及带内平坦度的补偿方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6313414A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nec Corp | Ｆｉｒデイジタルフイルタ |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP31169294A patent/JPH08167830A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6313414A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nec Corp | Ｆｉｒデイジタルフイルタ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4068638A4 (en) * | 2019-12-31 | 2022-12-21 | Huawei Technologies Co., Ltd. | COMMUNICATION DEVICE AND NETWORK DEVICE |
| CN114039576A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-02-11 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种电子系统抑制杂波的方法 |
| CN114039576B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-06-02 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种电子系统抑制杂波的方法 |
| CN115694673A (zh) * | 2022-10-27 | 2023-02-03 | 中电科思仪科技股份有限公司 | 一种宽带信号分析仪及带内平坦度的补偿方法 |
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