JP2000124773A - ディジタルフィルタ - Google Patents

ディジタルフィルタ

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JP2000124773A
JP2000124773A JP10296328A JP29632898A JP2000124773A JP 2000124773 A JP2000124773 A JP 2000124773A JP 10296328 A JP10296328 A JP 10296328A JP 29632898 A JP29632898 A JP 29632898A JP 2000124773 A JP2000124773 A JP 2000124773A
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JP
Japan
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port ram
digital filter
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JP10296328A
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Kenichi Ogasawara
健一 小笠原
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 演算ステップ数が少なくし、また制御も簡単
でフィルタ特性の変更も自在なディジタルフィルタを実
現する。 【解決手段】 書き込んだ複数のデータの内の2つのデ
ータを同時に読み出し可能な2ポートRAM1と、該2
ポートRAM1から2個づつデータを順次読み出すアド
レスポインタ手段2〜4と、該2ポートRAM1から読
み出された2個のデータを加算する加算器5と、該加算
器5の出力データを係数メモリ6から読み出した係数と
乗算する乗算器7と、該乗算器7の出力を累算する手段
8,9とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタ係数の対
称性を利用して高速処理を可能としたディジタルフィル
タに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のディジタルフィルタとして、図5
に示す構成のものがある。図5において、51はRAM
からなるデータメモリ、52はこのデータメモリ51の
アドレスを指定するアドレスポインタ、53はアドレス
ポインタ52との協働によりデータメモリ51の初期ア
ドレスを指定するアドレススタートポインタ、54は乗
算用のCSD(Canonical Signed Digit)の係数データ
を格納したROMからなる係数メモリ、55はデータメ
モリ51から読み出したデータと係数メモリ54から読
み出した係数データとをシフトと加算により乗算するバ
レルシフタ、56は出力データとバレルシフタ55の出
力データを加算する加算器、57は加算データを格納す
るレジスタである。加算器56とレジスタ57は累算器
を構成している。
【0003】このディジタルフィルタでは、データメモ
リ51に新規のデータDIを所定のアドレス順で書き込む
毎に、そのRAM51に書き込まれている全データを順
次読み出してその各々に異なった又は同一の係数データ
を乗算しその累算結果を出力する処理が行われる。
【0004】図6は別のディジタルフィルタの構成を示
す図である。58は乗算器、59,60は出力用のレジ
スタである。他は図5と同じである。
【0005】ここでは、データメモリ51から読み出し
たデータと係数メモリM54から読み出したデータの乗
算が乗算器58で行われる。データメモリ51には2チ
ャネル分のデータが交互に入力されて区画された領域に
分けて書き込まれ、その書き込み毎に該当チャネルの全
データについて順次係数データとの積和演算処理が行わ
れ、各チャネルの処理済データは出力用のレジスタ5
9,60に分けて格納される。
【0006】図7は更に別のディジタルフィルタの構成
を示す図であり、データメモリとしてシフトレジスタを
使用したものである。61〜63はそのシフトレジス
タ、64,65はデータ切り換え用のマルチプレクサ
(セレクタ)である。66は加算器である。他の図5,
6と同じものには同じ符号を付した。
【0007】ここでは、1個のデータDIを入力すると、
シフトレジスタ61〜63やマルチプレクサ64,65
を制御して2個で1組のデータを順次読み出して加算器
66で加算して乗算器58に送ることにより、処理を行
っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示し
たディジタルフィルタは、CSDを使用するため、1回
の乗算に1〜数ステップが必要となる。これは係数の精
度にもよるが、サンプリング周波数の256倍の周波数(2
56fs)のクロックで2チャネルのフィルタリングを実行
する場合、60次程度のフィルタしか実現することがで
きない。つまり、演算ステップ数が並列乗算器を使用す
る場合と比較して3〜4倍必要となり、256fsのインタ
ーポーレーションフィルタを構成するときは、減衰量−
60dB程度のフィルタしか実現することができない。ク
ロック一定でこれ以上必要な場合は、1チャネルにつき
1組のハードウエアが必要となる。クロック周波数を高
くすれば1組のハードウエアで処理することができる
が、消費電力が増大する問題が起こる。
【0009】また、図6に示したディジタルフィルタ
は、乗算器58を使用するため、これでFIRフィルタ
を実現するとき、係数の精度に拘わらず1回の乗算は1
ステップで実行できる。しかし、1回の積和処理サイク
ルでデータメモリ51からは1個のデータしか読み出せ
ないため、フィルタ係数が対称であっても、演算ステッ
プ数を削減できず、高速処理が困難である。
【0010】図7に示したディジタルフィルタは、これ
でFIRフィルタを実現するとき、図6に示したディジ
タルフィルタと異なり、係数の対称性を利用して、1回
の積和処理サイクルで2個のデータの加算値を加算器6
6からを取り出すことができるが、シフトレジスタ61
〜63やマルチプレクサ64,65の制御が複雑であ
り、またフィルタ特性(次数)を変更することが困難で
ある。
【0011】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、フィルタ係数の対称性を利用
して演算ステップ数を最小に抑えることが出来、また制
御も簡単でフィルタ特性の変更も容易に行うことができ
るようにしたディジタルフィルタを提供することであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の発明は、書き込んだ複数のデータの内の2つの
データを同時に読み出し可能な2ポートRAMと、該2
ポートRAMから2個づつデータを順次読み出すアドレ
スポインタ手段と、該2ポートRAMから読み出された
2個のデータを加算する加算器と、該加算器の出力デー
タを係数メモリから読み出した係数データと乗算する乗
算器と、該乗算器の出力を累算する累算手段とを具備す
るよう構成した。
【0013】第2の発明は、第1の発明において、前記
アドレスポインタ手段が、前記2ポートRAMに1個の
データが書き込まれてから次のデータが書き込まれるま
での期間内に、最新のデータと最古のデータ、最新より
1つ古いデータと最古より1つ新しいデータ、最新より
2つ古いデータと最古より2つ新しいデータ、・・・・
・・・の組で2個のデータを順次読み出すよう構成し
た。
【0014】第3の発明は、第1又は第2の発明におい
て、前記2ポートRAMが複数チャネルのメモリエリア
を具備し、特定のチャネルの1個のデータが当該チャネ
ルに対応したメモリエリアに書き込まれてから、前記ア
ドレスポインタ手段が当該メモリエリアのデータについ
て2個づつデータを順次読み出し、その後に別のチャネ
ルのメモリエリアに当該別のチャネルの1個のデータを
書き込んでから該別のチャネルのメモリエリアについて
上記と同様な読み出し処理を行い、全チャネルにわたっ
てこれを繰り返すよう構成した。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態のディ
ジタルフィルタの構成を示すブロック図である。1はデ
ータメモリとしての2ポートRAMであり、2組の独立
したアドレス線及びデータ出力線と1組のデータ入力線
をもち、同時に2つのデータの読み出しが可能となって
おり、4チャネル用のメモリエリアをもっている。2,
3は第1,第2のアドレスポインタ、4はアドレススタ
ートポインタであり、これらはアドレスポインタ手段を
構成する。5は2ポートRAM1から同時に読み出され
た2個のデータを加算する加算器、6はフィルタ係数を
格納したROMやRAMからなる係数メモリである。7
は加算器5の出力データと係数メモリ6の読み出しデー
タを乗算する乗算器、8はフィルタ出力データと乗算器
7の出力データを加算する加算器、9は加算器8の出力
データをラッチするレジスタであり、以上の加算器8と
レジスタ9は累算手段を構成する。10〜13は4チャ
ネル用の出力レジスタである。
【0016】さて、直線位相FIRフィルタの伝達関数
は、 H(z)=Σ(n=0〜N-1)h(n)z-n (1) で表すことができる。Σ(n=0〜N-1)はnを0からN-1ま
で適用して合算することを表す。Nはデータ数、h(n)
は係数、z-nはデータである。
【0017】このとき、係数は対称性をもち、 h(n)=h(N-1-n) (2) が成り立っているので、式(1)は、 H(z)=Σ(n=0〜N/2-1)h(n)(z-n+z-(N-1-n)) (3) となる。
【0018】よって、予め2つのデータを加算した後に
その両データに共通の係数を乗算することによって、乗
算回数を減すことたができる。これは、図7で説明した
ディジタルフィルタでも適用されており、よく知られた
ことであるが、本発明は、これを2ポートRAM1を使
用して実現したところに特徴を持っている。
【0019】図2は図1に示したディジタルフィルタの
処理の説明図である。式(3)において、N=8とする
と、式(3)は、 H(z)=Σ(n=0〜8/2-1)h(n)(z-n+z-(8-1-n)) (4) =h(0)(z-0+z-7) ・・・(a) +h(1)(z-1+z-6) ・・・(b) +h(2)(z-2+z-5) ・・・(c) +h(3)(z-3+z-4) ・・・(d) となる。
【0020】式(4)中のh(0)〜h(3)は、係数メモリ6
に格納した係数h0〜h3に対応しており、またz-0〜z-7
は2ポートRAM1のアドレス0〜7に格納されたデー
タである。そして、図3の(a)は式(4)の(a)の演算を、
(b)は式(4)の(b)の演算を、(c)は式(4)の(c)の演算を、
(d)は式(4)の(d)の演算を、それぞれ表している。
【0021】図4は第1,第2のアドレスポインタ2,
3とアドレススタートポインタ4との動作説明図であ
る。アドレススタートポインタ4は0〜N-1までアップ
カウントしてカウント値SPを出力するカウンタであ
り、1サンプリング周期毎に+1され、N-1の次は0に
戻る動作を繰り返す。
【0022】第1アドレスポインタ2は、0〜N/2-1ま
でアップカウントするカウンタ21と加算器22で構成
され、カウンタ21の出力値にアドレススタートポイン
タ4のカウント値SPを加算した値がアドレス値RA1
となる。この第1アドレスポインタ2では、1サンプリ
ング期間内に図4の左下のフローチャートの計算を実行
してアドレス値RA1を順次出力する。
【0023】また、第2アドレスポインタ3は、N-1〜N
/2までダウンカウントするカウンタ31と加算器32で
構成され、カウンタ31の出力値にアドレススタートポ
インタ4のカウント値SPを加算した値がアドレス値R
A2となる。この第2アドレスポインタ3では、1サン
プリング期間内に図4の右下のフローチャートの計算を
実行して、アドレス値RA2を順次出力する。
【0024】以上のようにして、あるサンプリングタイ
ミングで1個のデータが2ポートRAM1に書き込まれ
と、2個ずつデータを読み出し加算して係数メモリ6か
らの係数で乗算され、これが全部のデータについて1サ
ンプリング期間内に実行されて、その累算結果がレジス
タ9に蓄積され、出力レジスタ10〜13のいずれかに
出力される。そして、レジスタ9をクリアした後、次の
サンプリングタイムで次のデータが2ポートRAM1の
別のアドレスに書き込まれると、同様な処理が繰り返さ
れる。
【0025】なお、係数メモリ6の係数読み出しには、
第1アドレスポインタ2のカウンタ21の出力をアドレ
スとして使用すればよい。また、以上は1チャネルにつ
いての説明であったが、4チャネルの場合は1サンプリ
ング期間内に4チャネル分のデータについて上記処理が
順次行われ、各チャネルのデータが出力レジスタ10〜
13に分離して格納される。
【0026】このように、1つの入力データ当りのフィ
ルタリングの演算ステップ数が少なくて済むので、本例
のように入力データを4チャネルとしても、従来の2チ
ャネルを処理する時間内でその処理を完了させることが
できるようになる。
【0027】
【発明の効果】以上から本発明によれば、係数の対称性
を利用するので演算ステップ数が少なくなり、1組のデ
ータパスで複数のフィルタを実現することができ、また
データメモリや係数メモリにRAMやROMを使用する
ので制御も簡単でありフィルタ特性の変更も自在であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態のディジタルフィルタの
ブロック図である。
【図2】 図1のディジタルフィルタの動作説明図であ
る。
【図3】 N=8のときの動作説明図である。
【図4】 アドレススタートポインタとアドレスポイン
タの動作の説明図である。
【図5】 従来のディジタルフィルタのブロック図であ
る。
【図6】 従来のディジタルフィルタのブロック図であ
る。
【図7】 従来のディジタルフィルタのブロック図であ
る。
【符号の説明】
1:2ポートRAM、2:第1のアドレスポインタ、
3:第2のアドレスポインタ、4:アドレススタートポ
インタ、5:加算器、6:係数メモリ、7:乗算器、
8:加算器、9:レジスタ、10〜13:出力レジス
タ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】書き込んだ複数のデータの内の2つのデー
    タを同時に読み出し可能な2ポートRAMと、該2ポー
    トRAMから2個づつデータを順次読み出すアドレスポ
    インタ手段と、該2ポートRAMから読み出された2個
    のデータを加算する加算器と、該加算器の出力データを
    係数メモリから読み出した係数データと乗算する乗算器
    と、該乗算器の出力を累算する累算手段とを具備するこ
    とを特徴とするディジタルフィルタ。
  2. 【請求項2】前記アドレスポインタ手段が、前記2ポー
    トRAMに1個のデータが書き込まれてから次のデータ
    が書き込まれるまでの期間内に、最新のデータと最古の
    データ、最新より1つ古いデータと最古より1つ新しい
    データ、最新より2つ古いデータと最古より2つ新しい
    データ、・・・・・・・の組で2個のデータを順次読み
    出すことを特徴とする請求項1に記載のディジタルフィ
    ルタ。
  3. 【請求項3】前記2ポートRAMが複数チャネルのメモ
    リエリアを具備し、特定のチャネルの1個のデータが当
    該チャネルに対応したメモリエリアに書き込まれてか
    ら、前記アドレスポインタ手段が当該メモリエリアのデ
    ータについて2個づつデータを順次読み出し、その後に
    別のチャネルのメモリエリアに当該別のチャネルの1個
    のデータを書き込んでから該別のチャネルのメモリエリ
    アについて上記と同様な読み出し処理を行い、全チャネ
    ルにわたってこれを繰り返すことを特徴とする請求項1
    又は2に記載のディジタルフィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013031083A1 (ja) * 2011-09-02 2013-03-07 パナソニック株式会社 対称型フィルタ演算装置及び対称型フィルタ演算方法

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