JPS6347007B2 - - Google Patents
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- JPS6347007B2 JPS6347007B2 JP4014680A JP4014680A JPS6347007B2 JP S6347007 B2 JPS6347007 B2 JP S6347007B2 JP 4014680 A JP4014680 A JP 4014680A JP 4014680 A JP4014680 A JP 4014680A JP S6347007 B2 JPS6347007 B2 JP S6347007B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はデイジタルフイルタに関するものであ
り、さらに詳しくは、蓄積装置からサンプル値の
各ビツトに対応するベクトルを用いて、順次に数
表出力を読み出し、それらの値を累算することに
よつてフイルタ出力を得るデイジタルフイルタに
関するものである。
り、さらに詳しくは、蓄積装置からサンプル値の
各ビツトに対応するベクトルを用いて、順次に数
表出力を読み出し、それらの値を累算することに
よつてフイルタ出力を得るデイジタルフイルタに
関するものである。
理論によれば、一般にデイジタルフイルタにお
いては連続信号x(t)をT(秒)間隔で標本化
(サンプリング)して得られる離数信号(サンプ
ル値)x(nT)を入力系列とするとき、出力系列
y(nT)は y(nT)=K 〓K=0 akx{(n−k)T} +L 〓l=1 bly{(n−l)T} ……(1) なる定係線形差分方程式から求められ、やはりサ
ンプル値である。式(1)は少くとも1つのblが零で
ないときには巡回形デイジタルフイルタを表わ
し、すべてのblが零のときには非巡回形デイジタ
ルフイルタを表わす。式(1)を便宜的に yo=K 〓K=0 akxo-k+L 〓l=1 blyo-l ……(2) と表記する。ただし、xo-k=△x{(n−k)T}
(k=0、1、……、k)、yo-l=△y{(n−l)
T}(l=0、1、……、L)と定義する。
いては連続信号x(t)をT(秒)間隔で標本化
(サンプリング)して得られる離数信号(サンプ
ル値)x(nT)を入力系列とするとき、出力系列
y(nT)は y(nT)=K 〓K=0 akx{(n−k)T} +L 〓l=1 bly{(n−l)T} ……(1) なる定係線形差分方程式から求められ、やはりサ
ンプル値である。式(1)は少くとも1つのblが零で
ないときには巡回形デイジタルフイルタを表わ
し、すべてのblが零のときには非巡回形デイジタ
ルフイルタを表わす。式(1)を便宜的に yo=K 〓K=0 akxo-k+L 〓l=1 blyo-l ……(2) と表記する。ただし、xo-k=△x{(n−k)T}
(k=0、1、……、k)、yo-l=△y{(n−l)
T}(l=0、1、……、L)と定義する。
さらに式(2)は形式的に
y=N-1
〓i=0
αiZi ……(3)
で表わされる。ただし、Y=yoを、αiはakまたは
blを、Ziはxo-kまたはyo-lをそれぞれ表わす。
blを、Ziはxo-kまたはyo-lをそれぞれ表わす。
式(3)の表式そのままでは1つのサンプリング時
点でのフイルタ出力Yを求めるにはN個の乗算と
(N−1)回の加算を行なわなければならない。
デイジタル的に扱う場合には、これらの乗算およ
び加算は2進数の演算であるから出力Yを求める
のに時間がかかり、回路構成も乗算器を用意しな
ければならないので非常に複雑になる。
点でのフイルタ出力Yを求めるにはN個の乗算と
(N−1)回の加算を行なわなければならない。
デイジタル的に扱う場合には、これらの乗算およ
び加算は2進数の演算であるから出力Yを求める
のに時間がかかり、回路構成も乗算器を用意しな
ければならないので非常に複雑になる。
デイジタルフイルタの特長の1つは、1つのハ
ードウエアで等価的に複数(R)個のフイルタと
して動作させ得るいわゆる時分割多重化が可能な
点にある。R個のフイルタとして動作させるため
には上記重算と加算をT/Rの時間内に終了しなけ ればならないが、実際には演算時間が長いので多
重度Rを大きくできない。また、単体(R=1)
のフイルタとして用いる場合でも、演算時間が長
いためサンプリング周期Tを小さくできないから
扱える周波数を高くできない。
ードウエアで等価的に複数(R)個のフイルタと
して動作させ得るいわゆる時分割多重化が可能な
点にある。R個のフイルタとして動作させるため
には上記重算と加算をT/Rの時間内に終了しなけ ればならないが、実際には演算時間が長いので多
重度Rを大きくできない。また、単体(R=1)
のフイルタとして用いる場合でも、演算時間が長
いためサンプリング周期Tを小さくできないから
扱える周波数を高くできない。
このため、2進数の乗算器を用いないで式(3)の
フイルタ出力を求める方法がいくつか知られてい
て、Peled、A.and Liu、B.:“A new
hardware realization of digital filters”、
IEEE Trans.Acoust.、Speech&Signal
Process.、ASSP−22、6、p.456(1974)および
アラン・クロワズイエ他のデイジタル・フイルタ
(特公昭53−30972号)に述べられている。以下に
それらを説明する。
フイルタ出力を求める方法がいくつか知られてい
て、Peled、A.and Liu、B.:“A new
hardware realization of digital filters”、
IEEE Trans.Acoust.、Speech&Signal
Process.、ASSP−22、6、p.456(1974)および
アラン・クロワズイエ他のデイジタル・フイルタ
(特公昭53−30972号)に述べられている。以下に
それらを説明する。
まず第1のもの(IEEE Trans.ASSP−22)に
ついて述べる。式(3)のサンプル値Ziはデイジタル
的に扱う場合には2進数で表わされるが、正数も
負数も取り得る(正負両数を取り得る)ので正負
を含む2進数の表現方法いわゆる2の補数コード
で表わされる。すなわち、Ziは2の補数コードサ
ンプル値である。この表現方法を用いてデータ語
長がMビツトで表わされるZiの大きさは次のよう
になる(説明を簡単にするために、整数だけを考
えることにするが、以下の説明はもちろん小数に
も同様に適用できる)。
ついて述べる。式(3)のサンプル値Ziはデイジタル
的に扱う場合には2進数で表わされるが、正数も
負数も取り得る(正負両数を取り得る)ので正負
を含む2進数の表現方法いわゆる2の補数コード
で表わされる。すなわち、Ziは2の補数コードサ
ンプル値である。この表現方法を用いてデータ語
長がMビツトで表わされるZiの大きさは次のよう
になる(説明を簡単にするために、整数だけを考
えることにするが、以下の説明はもちろん小数に
も同様に適用できる)。
Zi=−ZM i2M-1−M-1
〓j=1
Zj i2j-1 ……(4)
ただし、Zj iは0または1である。式(4)からZi M
が0のときはZiは正数になり、Zi Mが1のときはZi
は負数になることがわかるのでZi Mは極性を表わ
すビツトであることがわかる。
が0のときはZiは正数になり、Zi Mが1のときはZi
は負数になることがわかるのでZi Mは極性を表わ
すビツトであることがわかる。
式(4)を式(3)に代入すると
Y=N-1
〓i=0
αi(−ZM i2M-1 M-1
〓j=1
Zj i2j-1)=−2M-1 N-1
〓i=0
αiZM i
+M-1
〓j=1
2j-1 N-1
〓i=0
αiZj i ……(5)
となるので、数表出力φjおよび関数φを
φj=△φ(Zj 0、Zj 1、…、Zj N-1)=△N-1
〓i=0
αiZj 1 ……(6)
と定義すると、式(5)は
Y=−φ(ZM 0、ZM 1、…ZM N-1)2M-1
+M-1
〓j=1
φ(Zj 0、Zj 1、…Zj N-1)2j-1
=−φM2M-1+M-1
〓j=1
φj2j-1 ……(7)
と表わされる。
式(6)の関数φは、そのN個の変数Zj 0、Zj 1、…、
Zj N-1の各々が0か1かによつて2N通りの値を取
る。したがつて、式(6)の数表出力φjはN個の変数
Zj 0、Zj 1、…、Zj N-1の組、すなわち、N次元ベクト
ル(Zj 0、Zj 1、…、Zj N-1)をアドレス値として、2N
個の関数φの値が貯蔵してある読み出し専用メモ
リ(ROM)もしくはランダムアクセスメモリ
(RAM)等の蓄積装置から引出すことができる。
ゆえに、式(7)からこのように引出した数表出力φj
を順次シフトして加算する動作(M−1)回繰返
し、M回目には、引出した数表出力φMをシフト
して減算することによりフイルタ出力Yを求めら
れることがわかる。この方法による構成を第1図
に示す。第1図は式(3)においてN=5で、αi=ai
(i=0、1、2)、α3=b1およびα4=b2とし、Zi
=xo-i(i=0、1、2)、Z3=yo-1、Z4=yo-2お
よびY=yoとして得られる。
Zj N-1の各々が0か1かによつて2N通りの値を取
る。したがつて、式(6)の数表出力φjはN個の変数
Zj 0、Zj 1、…、Zj N-1の組、すなわち、N次元ベクト
ル(Zj 0、Zj 1、…、Zj N-1)をアドレス値として、2N
個の関数φの値が貯蔵してある読み出し専用メモ
リ(ROM)もしくはランダムアクセスメモリ
(RAM)等の蓄積装置から引出すことができる。
ゆえに、式(7)からこのように引出した数表出力φj
を順次シフトして加算する動作(M−1)回繰返
し、M回目には、引出した数表出力φMをシフト
して減算することによりフイルタ出力Yを求めら
れることがわかる。この方法による構成を第1図
に示す。第1図は式(3)においてN=5で、αi=ai
(i=0、1、2)、α3=b1およびα4=b2とし、Zi
=xo-i(i=0、1、2)、Z3=yo-1、Z4=yo-2お
よびY=yoとして得られる。
yo=a0xo+a1xo-1+a2xo-2+b1yo-1+b2yo-2
……(8) なる2次の巡回形デイジタルフイルタの構成を示
す。このとき、数表出力φjおよび関数φは式(6)よ
り φj=φ(xj o、Xj o-1、Xj o-2、Yj o-1、Yj o-2) =a0xj o+a1xj o-1+a2xj o-2 +b1yj o-1+b2yj o-2 ……(9) であり、フイルタ出力yoは式(7)より yn=−φM2M-1+M-1 〓j=1 φj2j-1 ……(10) である。
……(8) なる2次の巡回形デイジタルフイルタの構成を示
す。このとき、数表出力φjおよび関数φは式(6)よ
り φj=φ(xj o、Xj o-1、Xj o-2、Yj o-1、Yj o-2) =a0xj o+a1xj o-1+a2xj o-2 +b1yj o-1+b2yj o-2 ……(9) であり、フイルタ出力yoは式(7)より yn=−φM2M-1+M-1 〓j=1 φj2j-1 ……(10) である。
第1図において、SR1〜SR3は直列形のシフ
トレジスタ、PSRは並列入力−直列出力形のシ
フトレジスタ、R1,R2はレジスタ、MEM1
はROMもしくはRAM等の蓄積装置、ADSは減
算可能な加算器、ACC1はADSおよびR2から
なり、R2の出力線が下位ビツト方向に1ビツト
ずらしてADSの一方の入力に結線された、すな
わちR2の下位2ビツト目をADSの下位1ビツ
ト目に結線されている累算器であつて、図示のご
とく構成してある。同図においては、サンプル値
xoの各ビツトは最下位ビツトを先頭に順次直列に
シフトレジスタSR1に与えられる。また同時に
xo-1の各ビツトが順次シフトレジスタSR1から
SR2に移動していき、SR2からはxo-2の各ビツ
トがやはり最下位ビツトから順次出てくる。xo、
xo-2の各ビツトはそれぞれ順次蓄積装置MEM1
に与えられる。同様にして並列にシフトレジスタ
PSRに貯蔵されたyo-1の各ビツトが順次シフトレ
ジスタSR3に入つていき、SR3からはyo-2の各
ビツトが順次出てくる。yo-1およびyo-2の各ビツ
トはそれぞれ順次蓄積装置MEM1に与えられ
る。したがつて、蓄積装置MEM1には5ビツト
の情報xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2が与えられる
。
第1図に示すように蓄積装置MEM1は上記5ビ
ツトをアドレス値とする32の記憶個所を有し、そ
の各々にデータとして式(9)によつて予め計算され
た関数φの値がBビツトの2の補数コードで貯蔵
されている。したがつて、与えられた5次元ベク
トル(xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2)により数表
出力φjを引出すことができ、これがレジスタR1
に蓄積される。次にレジスタR1の出力は累算器
ACC1中の加算器ADSに与えられ、レジスタR
2に貯蔵されている部分和j-1 〓j=1 φj2j-1(加算器ADS
の先の出力を1ビツト下位ビツト方向にシフトし
たもの)と加算される(この動作はシフト加算と
呼ばれる)。
トレジスタ、PSRは並列入力−直列出力形のシ
フトレジスタ、R1,R2はレジスタ、MEM1
はROMもしくはRAM等の蓄積装置、ADSは減
算可能な加算器、ACC1はADSおよびR2から
なり、R2の出力線が下位ビツト方向に1ビツト
ずらしてADSの一方の入力に結線された、すな
わちR2の下位2ビツト目をADSの下位1ビツ
ト目に結線されている累算器であつて、図示のご
とく構成してある。同図においては、サンプル値
xoの各ビツトは最下位ビツトを先頭に順次直列に
シフトレジスタSR1に与えられる。また同時に
xo-1の各ビツトが順次シフトレジスタSR1から
SR2に移動していき、SR2からはxo-2の各ビツ
トがやはり最下位ビツトから順次出てくる。xo、
xo-2の各ビツトはそれぞれ順次蓄積装置MEM1
に与えられる。同様にして並列にシフトレジスタ
PSRに貯蔵されたyo-1の各ビツトが順次シフトレ
ジスタSR3に入つていき、SR3からはyo-2の各
ビツトが順次出てくる。yo-1およびyo-2の各ビツ
トはそれぞれ順次蓄積装置MEM1に与えられ
る。したがつて、蓄積装置MEM1には5ビツト
の情報xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2が与えられる
。
第1図に示すように蓄積装置MEM1は上記5ビ
ツトをアドレス値とする32の記憶個所を有し、そ
の各々にデータとして式(9)によつて予め計算され
た関数φの値がBビツトの2の補数コードで貯蔵
されている。したがつて、与えられた5次元ベク
トル(xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2)により数表
出力φjを引出すことができ、これがレジスタR1
に蓄積される。次にレジスタR1の出力は累算器
ACC1中の加算器ADSに与えられ、レジスタR
2に貯蔵されている部分和j-1 〓j=1 φj2j-1(加算器ADS
の先の出力を1ビツト下位ビツト方向にシフトし
たもの)と加算される(この動作はシフト加算と
呼ばれる)。
次に蓄積装置MEM1には新しいベクトル(xo j
+1、xj+1 o-1、xj+1 o-2、yj+1 o-1、yj+1 o-2)が与えら
れ、これ
に対応した数表出力φj+1が引出される。これが再
びレジスタR1を通して加算器ADSで、レジス
タR2に貯蔵されている部分和j 〓j=1 φj2j-1とシフト
加算される。このような動作を(M−1)回繰返
し、M回目には(M−1)回シフト加算されて得
られた部分和M-1 〓j=1 φj2j-1から、ベクトル(xM o、
xM o-1、xM o-2、yM o-1、yM o-2)により蓄積装置MEM
1から引出された数表出力φMをレジスタR1を
通して加算器ADSで減算すれば、式(10)のフイル
タ出力yoが求められる。
+1、xj+1 o-1、xj+1 o-2、yj+1 o-1、yj+1 o-2)が与えら
れ、これ
に対応した数表出力φj+1が引出される。これが再
びレジスタR1を通して加算器ADSで、レジス
タR2に貯蔵されている部分和j 〓j=1 φj2j-1とシフト
加算される。このような動作を(M−1)回繰返
し、M回目には(M−1)回シフト加算されて得
られた部分和M-1 〓j=1 φj2j-1から、ベクトル(xM o、
xM o-1、xM o-2、yM o-1、yM o-2)により蓄積装置MEM
1から引出された数表出力φMをレジスタR1を
通して加算器ADSで減算すれば、式(10)のフイル
タ出力yoが求められる。
この例は上述の2進数の乗算器を用いる方法よ
りも回路構成が簡単になり、演算時間も速くなつ
ているが、加算器が減算も可能でなければならな
いので、まだ回路構成および制御が複雑であると
いう欠点がある。
りも回路構成が簡単になり、演算時間も速くなつ
ているが、加算器が減算も可能でなければならな
いので、まだ回路構成および制御が複雑であると
いう欠点がある。
このため、第2の従来例(特公昭53−30972号)
として、加算のみによりフイルタ出力を求める方
法について述べる。
として、加算のみによりフイルタ出力を求める方
法について述べる。
サンプル値Ziを
Zi=M
〓j=1
Zj i2j-1 ………(11)
なる形式をなす2進数で表わす。ただし、Zj iは0
または1である。
または1である。
式(11)を式(3)に代入すると
Y=N-1
〓i=1
αiM
〓j=0
Zj i2j-1=M
〓j=1
2j-1 N-1
〓j=1
αiZj i ……(12)
となるので、数表出力φjおよび関数φを式(6)で定
義すると式(12)は Y=M 〓j=1 φ(Zj 0、Zj 0、…、Zj o-1)2j-1 =M 〓j=1 φj2j-1 ……(13) と表わされ、加算のみで減算を含んでいない。し
たがつて、式(13)は数表出力φjを順次M回シフ
ト加算することによりフイルタ出力Yが得られる
ことを示している。
義すると式(12)は Y=M 〓j=1 φ(Zj 0、Zj 0、…、Zj o-1)2j-1 =M 〓j=1 φj2j-1 ……(13) と表わされ、加算のみで減算を含んでいない。し
たがつて、式(13)は数表出力φjを順次M回シフ
ト加算することによりフイルタ出力Yが得られる
ことを示している。
この例は加算器に減算を含める必要がないので
回路構成および制御も簡単になる。しかし、この
例がフイルタとして動作するためには、 () 式(11)から明らかなようにZiは非負(正また
は零)であること(使用できる信号に制御が課
せられる) () 非巡回形フイルタの場合にはZiは入力サン
プル値のみであるから入力サンプル値が非負で
あればよいが、巡回形の場合にはZi入力サンプ
ル値ばかりでなく出力サンプル値もあるから、
Ziが非負であると同時にフイルタ出力Yも非負
でなければならないこと、すなわちインパルス
応答が非負になるようなαiが必要であること 等に限られ、他の場合はフイルタ動作が不可能で
ある。したがつて、この例は極く限定された場合
しか適用できない。また実用的なフイルタとして
望まれる要件はデイジタル信号(サンプル値)も
アナログ信号と同様に正負両数を取り得る(正負
両符号)信号である。正信号のみをフイルタリン
グするとフイルタ出力のオーバーフローも大きく
なる。
回路構成および制御も簡単になる。しかし、この
例がフイルタとして動作するためには、 () 式(11)から明らかなようにZiは非負(正また
は零)であること(使用できる信号に制御が課
せられる) () 非巡回形フイルタの場合にはZiは入力サン
プル値のみであるから入力サンプル値が非負で
あればよいが、巡回形の場合にはZi入力サンプ
ル値ばかりでなく出力サンプル値もあるから、
Ziが非負であると同時にフイルタ出力Yも非負
でなければならないこと、すなわちインパルス
応答が非負になるようなαiが必要であること 等に限られ、他の場合はフイルタ動作が不可能で
ある。したがつて、この例は極く限定された場合
しか適用できない。また実用的なフイルタとして
望まれる要件はデイジタル信号(サンプル値)も
アナログ信号と同様に正負両数を取り得る(正負
両符号)信号である。正信号のみをフイルタリン
グするとフイルタ出力のオーバーフローも大きく
なる。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改良
し、正負両符号の信号に対して使用可能であり、
かつ加算のみの演算によるデイジタルフイルタを
提供することにある。
し、正負両符号の信号に対して使用可能であり、
かつ加算のみの演算によるデイジタルフイルタを
提供することにある。
本発明の最も基本的な特徴は、式(5)の第2式の
右辺における減算を表わす第一項が変数ZM 0、ZM 1、
…ZM N-1の関数になつていることに着目し、第一項
を定数に変換して、その定数を蓄積装置に貯蔵し
て引出すことによりフイルタ出力Yを加算のみの
演算で求めるようにしたものである。以下に本発
明について詳細に説明する。
右辺における減算を表わす第一項が変数ZM 0、ZM 1、
…ZM N-1の関数になつていることに着目し、第一項
を定数に変換して、その定数を蓄積装置に貯蔵し
て引出すことによりフイルタ出力Yを加算のみの
演算で求めるようにしたものである。以下に本発
明について詳細に説明する。
サンプル値Ziは正負両符号信号であるから前述
の2の補数コードで表わすと式(4)より Zi=−Zi M2M-1+M-1 〓j=1 Zi j2j-1 ……(4) である。前述のように式(4)を式(3)に代入すると式
(5)が導かれる。
の2の補数コードで表わすと式(4)より Zi=−Zi M2M-1+M-1 〓j=1 Zi j2j-1 ……(4) である。前述のように式(4)を式(3)に代入すると式
(5)が導かれる。
Y=−2M-1N-1
〓i=0
αiZM i+M-1
〓j=1
2j-1 N-1
〓i=0
αiZj i ……(5)
ところで、留意すべきことは、
ZM i+M i=1 ……(14)
が恒等的に成り立つことである。ただし、i Mは
ZM iの否定を表わす。すなわち、ZM i=0のとき、
ZM i=1であり、ZM i=1のとき、M i=0である。
ZM iの否定を表わす。すなわち、ZM i=0のとき、
ZM i=1であり、ZM i=1のとき、M i=0である。
式(14)よりZM i=1−M iであるから、式(5)に
代入すると Y=−2M-1 N-1 〓i=0 αi(1−M i)+M-1 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZj i =−2M-1 N-1 〓i=0 αi+M 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZj i …(15) となる。ただし、 ZM i=△ M i ……(16) と定義する。式(16)は2の補数コードで表わさ
れたZiの極性ビツトを反転したものを改めてZM iと
見なすことを示している。
代入すると Y=−2M-1 N-1 〓i=0 αi(1−M i)+M-1 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZj i =−2M-1 N-1 〓i=0 αi+M 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZj i …(15) となる。ただし、 ZM i=△ M i ……(16) と定義する。式(16)は2の補数コードで表わさ
れたZiの極性ビツトを反転したものを改めてZM iと
見なすことを示している。
したがつて、数表出力φjを式(6)で定義し、数表
出力φM+1を φM+1=A=△−1/2N-1 〓i=0 αi(定数) ……(17) と定義すると式(15)は Y=φM+12M+M 〓j=1 φj2j-1=N+1 〓j=1 φj2j-1 ……(18) となり、さらに式(18)は Y=〔φM+1+〔φM+…+〔φj+…+{φ3+(φ2+
φ12-1)2-1}2-1…〕2-1…〕2-1…〕2M ……(19) とも表わされる。ここでは部分和Ψjを Ψj=△φj+〔φj-1+…+{φ3+(φ2 +φ12-1)2-1}2-1…〕2-1 ……(20) と定義すると Ψj=φj+Ψj-12-1 ……(21) が成り立つ。ただし、Ψ0=△0とする。
出力φM+1を φM+1=A=△−1/2N-1 〓i=0 αi(定数) ……(17) と定義すると式(15)は Y=φM+12M+M 〓j=1 φj2j-1=N+1 〓j=1 φj2j-1 ……(18) となり、さらに式(18)は Y=〔φM+1+〔φM+…+〔φj+…+{φ3+(φ2+
φ12-1)2-1}2-1…〕2-1…〕2-1…〕2M ……(19) とも表わされる。ここでは部分和Ψjを Ψj=△φj+〔φj-1+…+{φ3+(φ2 +φ12-1)2-1}2-1…〕2-1 ……(20) と定義すると Ψj=φj+Ψj-12-1 ……(21) が成り立つ。ただし、Ψ0=△0とする。
式(20)より式(19)は
Y=ΨM+12M ……(22)
と表わされる。
本発明は、式(16)〜(18)または式(16)、
(17)、(21)、(22)の演算原理を基礎におき、つ
ぎのような構成をその要旨とする。
(17)、(21)、(22)の演算原理を基礎におき、つ
ぎのような構成をその要旨とする。
すなわち、Mビツトの2つの補数コードサンプ
ル値Ziの極性ビツトが反転されたサンプル値Zi=
ZM i、ZM-1 i…Z2 iZ1 iをN個用意してN次元ベクトル
(Zj 0、Zj 1、…Zj N-1)を発生する。関数φおよび定
数Aの値が貯蔵してある蓄積装置を備え、この蓄
積装置からN次元の零ベクトルを除くベクトル
(Zj 0、Zj 1、…Zj N-1)をアドレス値として数表出力
φjを引出し、零ベクトルのアドレス値に対しては
零をシフト加算器(累算器)に加える。この動作
をM回繰返した後、(M+1)回目には蓄積装置
から定数Aを引出して累算器に加える。こうし
て、式(18)または式(22)によるフイルタ出力
Yが得られる。すなわち加算のみの演算によつて
もとの正負両符号のサンプル値Ziに対するフイル
タ出力Yが求まる。
ル値Ziの極性ビツトが反転されたサンプル値Zi=
ZM i、ZM-1 i…Z2 iZ1 iをN個用意してN次元ベクトル
(Zj 0、Zj 1、…Zj N-1)を発生する。関数φおよび定
数Aの値が貯蔵してある蓄積装置を備え、この蓄
積装置からN次元の零ベクトルを除くベクトル
(Zj 0、Zj 1、…Zj N-1)をアドレス値として数表出力
φjを引出し、零ベクトルのアドレス値に対しては
零をシフト加算器(累算器)に加える。この動作
をM回繰返した後、(M+1)回目には蓄積装置
から定数Aを引出して累算器に加える。こうし
て、式(18)または式(22)によるフイルタ出力
Yが得られる。すなわち加算のみの演算によつて
もとの正負両符号のサンプル値Ziに対するフイル
タ出力Yが求まる。
つぎに、図面に示した実施例について本発明を
具体的に説明する。なお、第2図および第3図の
実施例は、いずれも簡単のためにまた対比のため
に、前記第1図の場合と同様に式(8)で示される2
次の巡回形デイジタルフイルタを示す。したがつ
て、数表出力φjは式(9)で表わされ、または式
(17)は φM+1=A=−1/2(a0+a1+a2+b1+b2) ……(23) となり、式(18)と式(23)は等価であるので動
作説明の便宜上式(22)を用いるとフイルタ出力
yoは yo=ΨM+12M ……(24) となる。
具体的に説明する。なお、第2図および第3図の
実施例は、いずれも簡単のためにまた対比のため
に、前記第1図の場合と同様に式(8)で示される2
次の巡回形デイジタルフイルタを示す。したがつ
て、数表出力φjは式(9)で表わされ、または式
(17)は φM+1=A=−1/2(a0+a1+a2+b1+b2) ……(23) となり、式(18)と式(23)は等価であるので動
作説明の便宜上式(22)を用いるとフイルタ出力
yoは yo=ΨM+12M ……(24) となる。
第1実施例について、第2図によつて説明す
る。
る。
第2図において、EOR1、EOR2は排他的論
理和、SR1〜SR3は直列形のシフトレジスタ、
PSRは並列入力−直列出力形のシフトレジスタ、
NOTは否定、ORは論理和、AND1〜AND5は
論理積、MEM2はROMもしくはRAM等の蓄積
装置、R1,R2はレジスタ、ADは加算器、
ACC2はADおよびR2からなり、ACC1と同様
にR2の出力を下位ビツト方向に1ビツトシフト
してADの入力に結線された累算器であつて図示
のごとく構成してある。第2図においては、サン
プル値xoの各ビツトは最下位ビツトを先頭に順次
直列にEOR1に印加され、極性ビツトの通過時
間に限り信号HMをハイレベルにすることにより
極性ビツトを反転して、xoの極性ビツトを反転し
たサンプル値x′oとしてシフトレジスタSR1に与
えられる。また同時に1サンプル時間遅延された
入力サンプル値x′o-1の各ビツトが順次シフトレ
ジスタSR1からSR2に移動していき、SR2か
らは2サンプル時間遅延された入力サンプル値
x′o-2の各ビツトが順次出てくる。x′、x′o-1およ
びx′o-2の各ビツトはそれぞれ順次論理積AND1
〜AND3を通して蓄積装置MEM2、および論
理和ORに与えられる。同様にして並列にシフト
レジスタPSRに貯蔵された1サンプル時間遅延
された出力サンプル値yo-1の各ビツトが順次直列
に前記と同様の極性ビツトを反転するための排他
的論理和EOR2を通つてyo-1の極性ビツトを反
転した1サンプル遅延された出力サンプル値
y′o-1としてシフトレジスタSR3へ移動していき、
SR3からは2サンプル時間遅延された出力サン
プル値y′o-2の各ビツトが順次出てくる。y′o-1お
よびy′o-2の各ビツトはそれぞれ順次論理積AND
4およびAND5を通して蓄積装置MEM2、お
よび論理和ORに与えられる。蓄積装置MEM2
は、第1図に示されている蓄積装置MEM1にお
いて5次元の零ベクトル(0、0、0、0、0)
のアドレス値に貯蔵してある関数の値が零である
から、第2図に示されるようにこの記憶個所に式
(23)で表わされる定数Aの値をBビツトの2の
補数コードで貯蔵し、他の記憶個所は蓄積装置
MEM1と同じ内容を貯蔵している。したがつ
て、与えられた5次元ベクトル(xj o、xj o-1、
xj o-2、yj o-1y、yj o-2)が零ベクトルに等しくない
ときには蓄積装置MEM2から数表出力φjを引出
し、レジスタR1に蓄積される。ベクトル(xj o、
xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2)が零ベクトルに等しい
ときには論理和ORからのローレベル信号である
クリア信号によつてレジスタR1の内容を零にす
る。次にレジスタR1の出力は累算器ACC2中
の加算器ADに与えられ、レジスタR2に貯蔵さ
れている部分和Ψj-1とシフト加算される。
理和、SR1〜SR3は直列形のシフトレジスタ、
PSRは並列入力−直列出力形のシフトレジスタ、
NOTは否定、ORは論理和、AND1〜AND5は
論理積、MEM2はROMもしくはRAM等の蓄積
装置、R1,R2はレジスタ、ADは加算器、
ACC2はADおよびR2からなり、ACC1と同様
にR2の出力を下位ビツト方向に1ビツトシフト
してADの入力に結線された累算器であつて図示
のごとく構成してある。第2図においては、サン
プル値xoの各ビツトは最下位ビツトを先頭に順次
直列にEOR1に印加され、極性ビツトの通過時
間に限り信号HMをハイレベルにすることにより
極性ビツトを反転して、xoの極性ビツトを反転し
たサンプル値x′oとしてシフトレジスタSR1に与
えられる。また同時に1サンプル時間遅延された
入力サンプル値x′o-1の各ビツトが順次シフトレ
ジスタSR1からSR2に移動していき、SR2か
らは2サンプル時間遅延された入力サンプル値
x′o-2の各ビツトが順次出てくる。x′、x′o-1およ
びx′o-2の各ビツトはそれぞれ順次論理積AND1
〜AND3を通して蓄積装置MEM2、および論
理和ORに与えられる。同様にして並列にシフト
レジスタPSRに貯蔵された1サンプル時間遅延
された出力サンプル値yo-1の各ビツトが順次直列
に前記と同様の極性ビツトを反転するための排他
的論理和EOR2を通つてyo-1の極性ビツトを反
転した1サンプル遅延された出力サンプル値
y′o-1としてシフトレジスタSR3へ移動していき、
SR3からは2サンプル時間遅延された出力サン
プル値y′o-2の各ビツトが順次出てくる。y′o-1お
よびy′o-2の各ビツトはそれぞれ順次論理積AND
4およびAND5を通して蓄積装置MEM2、お
よび論理和ORに与えられる。蓄積装置MEM2
は、第1図に示されている蓄積装置MEM1にお
いて5次元の零ベクトル(0、0、0、0、0)
のアドレス値に貯蔵してある関数の値が零である
から、第2図に示されるようにこの記憶個所に式
(23)で表わされる定数Aの値をBビツトの2の
補数コードで貯蔵し、他の記憶個所は蓄積装置
MEM1と同じ内容を貯蔵している。したがつ
て、与えられた5次元ベクトル(xj o、xj o-1、
xj o-2、yj o-1y、yj o-2)が零ベクトルに等しくない
ときには蓄積装置MEM2から数表出力φjを引出
し、レジスタR1に蓄積される。ベクトル(xj o、
xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2)が零ベクトルに等しい
ときには論理和ORからのローレベル信号である
クリア信号によつてレジスタR1の内容を零にす
る。次にレジスタR1の出力は累算器ACC2中
の加算器ADに与えられ、レジスタR2に貯蔵さ
れている部分和Ψj-1とシフト加算される。
このような動作を(M−1)回繰返し、M回目
には信号HMがハイレベルのもとにEOR1および
EOR2により反転された極性ビツトを成分とす
るベクトル(xM o、xM o-1、xM o-2、yM o-1、yM o-2)につ
いて上記動作を行ない、(M+1)回目には信号
HM+1をハイレベルにして否定NOTから生じたロ
ーベル信号により論理積AND1〜AND5から零
ベクトルを発生させ、その零ベクトルをアドレス
値として蓄積装置MEM2から引出された数表出
力φM+1(すなわち定数A)がレジスタR1を通し
て加算器ADに与えられ、レジスタR2に貯蔵さ
れている部分和ΨMとシフト加算されることによ
り式(24)のフイルタ出力Yが求められる。
には信号HMがハイレベルのもとにEOR1および
EOR2により反転された極性ビツトを成分とす
るベクトル(xM o、xM o-1、xM o-2、yM o-1、yM o-2)につ
いて上記動作を行ない、(M+1)回目には信号
HM+1をハイレベルにして否定NOTから生じたロ
ーベル信号により論理積AND1〜AND5から零
ベクトルを発生させ、その零ベクトルをアドレス
値として蓄積装置MEM2から引出された数表出
力φM+1(すなわち定数A)がレジスタR1を通し
て加算器ADに与えられ、レジスタR2に貯蔵さ
れている部分和ΨMとシフト加算されることによ
り式(24)のフイルタ出力Yが求められる。
また、第1実施例において累算器ACC2中の
レジスタR2を並列入力−並列出力形のシフトレ
ジスタに置換えてもよい。
レジスタR2を並列入力−並列出力形のシフトレ
ジスタに置換えてもよい。
つぎに、第2実施例について、第3図によつて
説明する。
説明する。
第3図は第2図と殆んど同じであるが、相異し
ているのは第2図の累算器ACC2の代りにレジ
スタR2を並列入力−並列出力形のシフトレジス
タPPRに置換した累算器ACC3が設けられてい
る点である。
ているのは第2図の累算器ACC2の代りにレジ
スタR2を並列入力−並列出力形のシフトレジス
タPPRに置換した累算器ACC3が設けられてい
る点である。
第3図の動作については第2図の場合と異なる
点についてのみ説明を与える。与えられた5次元
ベクトル(xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2)が零ベ
クトルに等しいときに、第2図では論理和ORか
らのクリア信号によつてレジスタR1の内容を零
にして、そのレジスタR1の出力を加算器ADに
加えているのに対して、第3図においては論理和
ORからのシフト信号によつて累算器ACC3中の
シフトレジスタPPRの内容を1ビツトシフトす
るだけで等価的に数表出力φjを零にしている。
点についてのみ説明を与える。与えられた5次元
ベクトル(xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2)が零ベ
クトルに等しいときに、第2図では論理和ORか
らのクリア信号によつてレジスタR1の内容を零
にして、そのレジスタR1の出力を加算器ADに
加えているのに対して、第3図においては論理和
ORからのシフト信号によつて累算器ACC3中の
シフトレジスタPPRの内容を1ビツトシフトす
るだけで等価的に数表出力φjを零にしている。
第2実施例は(M+1)回目に生ずるものを除
く零ベクトルに対しては加算を行なわないように
構成されているので、フイルタ出力Yを求めるた
めの演算時間が短縮できる。
く零ベクトルに対しては加算を行なわないように
構成されているので、フイルタ出力Yを求めるた
めの演算時間が短縮できる。
また、第2実施例において、レジスタR1を省
略し、蓄積装置MEM2と累算器ACC3とを直接
結線してもよい。
略し、蓄積装置MEM2と累算器ACC3とを直接
結線してもよい。
第1実施例および第2実施例において、アドレ
ス値は5次元ベクトル(xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、
yj o-2)で定められていたが、一般的に5ビツトの
情報xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2の関数(xj o、
xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2により定まるアドレス値)
として定めることもできる。
ス値は5次元ベクトル(xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、
yj o-2)で定められていたが、一般的に5ビツトの
情報xj o、xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2の関数(xj o、
xj o-1、xj o-2、yj o-1、yj o-2により定まるアドレス値)
として定めることもできる。
本発明によれば、式(16)、(17)、(18)または
式(16)、(17)、(21)、(22)を基本原理として採
用したから、上記実施例からも明らかなように、
正負両符号のサンプル値を、回路構成も制御も簡
単な加算のみによる演算によつてフイルタリング
ができるとともに、演算時間も短縮できるという
効果がある。
式(16)、(17)、(21)、(22)を基本原理として採
用したから、上記実施例からも明らかなように、
正負両符号のサンプル値を、回路構成も制御も簡
単な加算のみによる演算によつてフイルタリング
ができるとともに、演算時間も短縮できるという
効果がある。
第1図は減算可能な加算器を用いた従来のデイ
ジタルフイルタの構成を示す図、第2図は第1図
の従来例と対比できる構成を有する本発明の一実
施例を示す図、第3図は本発明の他の実施例を示
す図である。 ADS:減算可能な加算器、AD:加算器、
MEM1,MEM2:蓄積装置、SR1〜SR3:
直列形のシフトレジスタ、PSR:並列入力−直
列出力形のシフトレジスタ、R1,R2:レジス
タ、PPR:並列入力−並列出力形のシフトレジ
スタ、EOR1,EOR2:排他的論理和、AND1
〜AND5:論理積、ACC1〜ACC3:累算器を
示す。
ジタルフイルタの構成を示す図、第2図は第1図
の従来例と対比できる構成を有する本発明の一実
施例を示す図、第3図は本発明の他の実施例を示
す図である。 ADS:減算可能な加算器、AD:加算器、
MEM1,MEM2:蓄積装置、SR1〜SR3:
直列形のシフトレジスタ、PSR:並列入力−直
列出力形のシフトレジスタ、R1,R2:レジス
タ、PPR:並列入力−並列出力形のシフトレジ
スタ、EOR1,EOR2:排他的論理和、AND1
〜AND5:論理積、ACC1〜ACC3:累算器を
示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 相継いで到来するN個の正負を含むMビツト
2進コードサンプル値Ziをフイルタし、 Y=N-1 〓i=0 αiZi なる関数によつて表わされるフイルタ出力Yを出
力するデイジタルフイルタにおいて:該2進コー
ドサンプル値を受領し、極性を示すビツトのみを
選択的に反転する極性反転手段と;N個の極性反
転された2進コードサンプル値の各ビツトに対応
するNビツト情報を順次出力するベクトル発生手
段と;該Nビツト情報が所定ベクトルであること
を検出するベクトル検出手段と;所定アドレスに
は定数値Aを、それ以外のアドレスには係数αiと
該Nビツト情報で定まる関数φとを蓄積する蓄積
装置と;該蓄積装置の出力φjと該ベクトル検出手
段の出力とを受領し、 該Nビツト情報が所定ベクトルでないとき Ψj=φj+Ψj-12-1 なる累算を行い、 該Nビツト情報が所定ベクトルであるとき Ψj=Ψj-12-1 なる計算を行う累算装置と; 該Nビツト情報を受領し、1≦j≦MのM回に
おいては該Nビツト情報が所定ベクトルでないと
き該Nビツト情報に対応する関数φを格納したア
ドレスを発生し、M+1回目には該所定アドレス
を発生するアドレス発生手段とを備えたことを特
徴とするデイジタルフイルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014680A JPS56137725A (en) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Digital filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014680A JPS56137725A (en) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Digital filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56137725A JPS56137725A (en) | 1981-10-27 |
| JPS6347007B2 true JPS6347007B2 (ja) | 1988-09-20 |
Family
ID=12572626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014680A Granted JPS56137725A (en) | 1980-03-31 | 1980-03-31 | Digital filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56137725A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58107713A (ja) * | 1981-12-22 | 1983-06-27 | Nec Corp | デイジタルフイルタ |
| JPS5922428A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-04 | Anritsu Corp | デイジタルフイルタ |
| JPS6157109A (ja) * | 1984-08-28 | 1986-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | デイジタル量をなめらかに変化させる装置 |
| JPH05225854A (ja) * | 1992-02-10 | 1993-09-03 | Oi Masao | キ−ボ−ド |
-
1980
- 1980-03-31 JP JP4014680A patent/JPS56137725A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56137725A (en) | 1981-10-27 |
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