JP2003168957A - ディジタルフィルタおよび情報通信機器 - Google Patents

ディジタルフィルタおよび情報通信機器

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JP2003168957A JP2001365242A JP2001365242A JP2003168957A JP 2003168957 A JP2003168957 A JP 2003168957A JP 2001365242 A JP2001365242 A JP 2001365242A JP 2001365242 A JP2001365242 A JP 2001365242A JP 2003168957 A JP2003168957 A JP 2003168957A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ディジタルフィルタをIC化した場合の占有面
積を削減する。 【解決手段】フィルタ係数出力として利用される全ての
データを一つのメモリ30内に格納するのではなく、他
のデータに比べて有効ビット長の長いフィルタ係数デー
タは簡単な論理出力回路40を用いて得るようにし、メ
モリ30内にはこの有効ビット長の長いフィルタ係数デ
ータに比べて有効ビット長の短いフィルタ係数データに
ついてのみ記憶するようにしたので、ディジタルフィル
タ1をIC化した場合の占有面積を大幅に削減すること
が可能となって、小型のディジタルフィルタ1が得られ
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、例えば入力ディジ
タル信号の信号処理などを行うディジタルフィルタおよ
びそれを用いた情報通信機器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディジタルフィルタは、例えば携
帯電話などの情報通信機器などに用いられ、入力ディジ
タル信号に対して波形整形などの所定のディジタル処理
を加えるための装置である。このディジタルフィルタは
FIR(Fine Impulse Response)型ディジタルフィル
タとIIR(Infine Impulse Response)型ディジタル
フィルタとに大別される。このようなディジタルフィル
タの一例として、特開平3−159413号公報「ディ
ジタル フイルタ」が提案されている。
【0003】以下、図9を用いて、特開平3−1594
13号公報「ディジタル フイルタ」の構成とその動作
について説明する。
【0004】図9において、ディジタルフィルタは、8
段のD型フリップフロップ101〜108からなる遅延
器のシフトレジスタ111と、2ビットカウンタ112
と、所定のディジタルフィルタ係数値を格納している記
憶回路のメモリ113とを有している。
【0005】シフトレジスタ111では、先頭のD型フ
リップフロップ101の入力端子Dinにシンボルデー
タがシンボルクロックに同期して入力され、このシンボ
ルクロックに同期して、シンボルデータが1ビットづつ
順次シフトされかつそれを一時記憶すると共に、順次シ
フトされた出力信号tap1〜tap8を出力する。こ
のシンボルクロックとは、D型フリップフロップ101
〜108の各クロック端子に入力されるクロック信号で
ある。
【0006】2ビットカウンタ112は、シンボルクロ
ックの周波数の4倍の周波数を持つクロック信号が入力
され、クロック信号の入力数を1〜4まで数える動作を
周期的に繰り返し、そのカウント数に対応した2ビット
のカウント出力信号selを出力する。
【0007】メモリ113は、各D型フリップフロップ
101〜108からの出力信号tap1〜tap8と、
カウンタ112からの2ビットのカウント出力信号se
lとが入力され、これらの両出力信号をアドレス信号と
して、予め計算されて内部に記憶されたフィルタ係数値
のディジタルフィルタ出力が順次読み出されるようにな
っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ディジタルフィルタでは、ディジタルフィルタ出力とし
て利用される全フィルタ係数値を、一つのメモリ113
に格納している。このディジタルフィルタ出力としての
フィルタ係数値は、実際の回路に固定小数点で導き出さ
れ、これらの各フィルタ係数値の有効ビット数はそれぞ
れ同一の有効ビット数ではない。このため、各フィルタ
係数値は最も長いデータ長のもの(有効ビット数の多い
もの)を基準にして作成されて、メモリ113内に格納
されている。したがって、ディジタルフィルタを半導体
基板上に形成してIC化した場合には、メモリ113の
半導体基板上での占有面積が増大する。
【0009】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、ディジタルフィルタをIC化した場合の占有面積を
削減できるディジタルフィルタおよびそれを用いた情報
通信機器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のディジタルフィ
ルタは、補間率X(Xは4以上の自然数)のX倍補間F
IR(Fine Impulse Response)型ディジタルフィルタ
において、入力ディジタル信号をクロック信号によりシ
フトしつつ入力ディジタル信号を一時的に保持するデー
タ保持手段と、このデータ保持手段の動作周波数のN
(Nは2以上の整数)倍で動作するカウンタ手段と、所
定のフィルタ係数値を記憶していると共に、該データ保
持手段の出力信号の一部およびカウンタ手段の出力信号
に基づいて所定のフィルタ係数値を読出し可能とする記
憶手段と、データ保持手段の出力信号の一部以外の出力
信号およびカウンタ手段の出力信号に基づいて所定のフ
ィルタ係数値を論理出力する論理出力手段と、記憶手段
および論理出力手段から出力されるフィルタ係数値を加
算する加算手段とを備えたものであり、そのことにより
上記目的が達成される。
【0011】また、本発明のディジタルフィルタは、F
IR(Fine Impulse Response)型ディジタルフィルタ
において、入力ディジタル信号をクロック信号によりシ
フトしつつ入力ディジタル信号を一時的に保持するデー
タ保持手段と、所定のフィルタ係数値を記憶していると
共に、データ保持手段の出力信号の一部に基づいて所定
のフィルタ係数値を読出し可能とする記憶手段と、デー
タ保持手段の出力信号の一部以外の出力信号に基づいて
所定のフィルタ係数値を論理出力する論理出力手段と、
記憶手段および論理出力手段から出力されるフィルタ係
数を加算する加算手段とを備えたものであり、そのこと
により上記目的が達成される。
【0012】さらに、好ましくは、本発明のディジタル
フィルタにおいて、必要な全フィルタ係数値を有効ビッ
ト数の少ないフィルタ係数値と有効ビット数の多いフィ
ルタ係数値とに分け、記憶手段には有効ビット数の少な
いフィルタ係数値を記憶し、論理出力手段は有効ビット
数の多いフィルタ係数値を論理出力する。
【0013】さらに、本発明の情報通信機器は、請求項
1〜3の何れかに記載のディジタルフィルタを用いて信
号処理する。
【0014】上記構成により、以下その作用を説明す
る。
【0015】フィルタ係数出力として利用される全ての
フィルタ係数値を一つの記憶手段内に格納するのではな
く、一部のフィルタ係数値を簡単な論理出力手段を用い
て論理出力させるので、記憶手段への記憶容量が軽減さ
れ、ディジタルフィルタをIC化した場合の占有面積を
削減することが可能となって、小型のディジタルフィル
タが得られる。
【0016】また、他のデータに比べて有効ビット長の
長いフィルタ係数値は簡単な論理出力手段を用いて得る
ようにし、記憶手段内にはこの有効ビット長の長いフィ
ルタ係数値に比べて有効ビット長の短いフィルタ係数デ
ータについてのみ記憶するようにすれば、ディジタルフ
ィルタをIC化した場合の占有面積を大幅に削減するこ
とが可能となって、小型のディジタルフィルタが得られ
る。
【0017】さらに、本発明のディジタルフィルタが携
帯電話などの情報通信機器に容易に適用可能であって、
ディジタルフィルタをIC化した場合の占有面積を大幅
に削減できる本発明の目的を達成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明のディジタルフィル
タの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0019】図1は、本発明のディジタルフィルタの実
施形態における概略構成を示すブロック図である。
【0020】図1において、ディジタルフィルタ1は、
補間率X(Xは4以上の自然数)のX倍補間FIR(Fi
ne Impulse Response)型ディジタルフィルタであっ
て、データ保持手段(遅延器〉としてのシフトレジスタ
10と、カウンタ機能を持つカウンタ手段としてのカウ
ンタ20と、記憶手段(記憶回路)としてのメモリ30
と、論理出力手段としての論理出力回路40と、加算手
段としての加算器50とを有している。
【0021】シフトレジスタ10は、D型フリップフロ
ップ11〜18が8段に直列接続されており、先頭のD
型フリップフロップ11の入力端子Dinにシンボルデ
ータの入力ディジタル信号がシンボルクロック信号に同
期して入力されることにより、このシンボルクロックに
同期して、入力ディジタル信号がそのクロック信号によ
り1ビットづつ順次シフトし一時的に入力ディジタル信
号を順次保持する。この場合、シフトレジスタ10は、
図8に示すように、順次シフトされた出力信号tap1
〜tap8を出力する。
【0022】カウンタ20は、シフトレジスタ10の動
作周波数(シンボルクロック信号の周波数)のN(Nは
2以上の整数、ここでは4)倍の周波数を持つクロック
信号が入力され、図8に示すように、クロック信号の入
力数を1〜4まで数える動作を周期的に繰り返し、その
カウント数を2ビットのカウント出力信号selとして
出力する。
【0023】メモリ30は、図6の入出力関係図に示す
ように、予め所定のフィルタ係数値を記憶すると共に、
シフトレジスタ10の出力信号tap1〜8の一部(本
実施形態ではtap1〜3,tap6〜8)およびカウ
ンタ20の出力信号selをアドレス信号とし、このア
ドレス信号に基づいて所定のフィルタ係数値を読み出し
てメモリ出力信号Moutとして出力する。メモリ30
には、全フィルタ係数値のうち、比較的有効ビット長の
長い(桁数の大きい)フィルタ係数値群以外の比較的有
効ビット長の短い(桁数の小さい)フィルタ係数値群を
予め記憶しておく。このメモリ30はカウンタ20にて
アドレス制御を行う。
【0024】論理出力回路40は、図7の入出力関係図
に示すように、シフトレジスタ10からの出力信号ta
p1〜8のうち、他の出力信号tap4,5と、カウン
タ20の出力信号selとに基づいて、比較的有効ビッ
ト長の長い(桁数の大きい)フィルタ係数値を順次を論
理出力信号Loutとして出力する。
【0025】この場合、論理出力回路40には、比較的
有効ビット長の長い(桁数の大きい)フィルタ係数値が
格納された簡単な記憶手段(記憶回路)が設けられてい
るが、この記憶手段は、メモリ30のように、大量の情
報からアドレスに応じた情報を読み出すメモリ読出機能
を有するものではない。出力信号tap4,5と2ビッ
トのカウント出力信号selとに基づいて記憶手段を特
定し、その記憶手段内のフィルタ係数値を出力するよう
にしている。この観点から、論理出力回路40もカウン
タ20にてアドレス制御されているものとすることがで
きる。また、論理出力回路40は乗算回路を用いていな
いので、劣化の少ないフィルタ係数値を得ることができ
る。
【0026】加算器50は、図8の入出力関係図に示す
ように、メモリ30からの出力信号Moutと論理出力
回路40からの出力信号Loutとを順次加算した一連
のデータ出力信号Doutを出力する。
【0027】上記構成により、その動作を、基本動作原
理から説明する。
【0028】まず、ディジタルフィルタ1は、ゼロレベ
ルのデータを補間する機能を持つ補間率Xが「4」のX
倍補間FIR(Fine Impulse Response)型ディジタル
フィルタ(4倍ゼロ補間フィルタ)である。この4倍ゼ
ロ補間フィルタは、インパルス成分を有するディジタル
信号を入力とし、4倍のゼロ内挿補間処理を行い、4倍
補間信号を得る。この4倍補間信号に対して積和演算を
施すことによってディジタルフィルタのデータ出力信号
outを得るようにしている。
【0029】本実施形態では、シシボルクロックに同期
して「1」または「-1」のシンボルデータが入力さ
れ、シンボルデータ間に3つのゼロデータが内挿され
る。これによりデータ数が4倍になり、ディジタルフィ
ルタ1におけるシフトレジスタ10のデータ転送周期も
4倍とする。
【0030】ここで、例えば「0,0,0,1」または
「0,0,0,-1」のシリアルデータがシフトレジス
タの入力端子Dinに順次入力した場合を考える。この
シリアルデータがシフトレジスタ10内を順次シフトさ
れて行く転送状態と、それに対応したフィルタ出力信号
とを図2を用いて説明する。
【0031】図2は、本発明の基本動作原理と比較説明
するための動作原理図である。図2において、ディジタ
ルフィルタが、各段の記憶素子が直列に接続されたシフ
トレジスタ301〜304と、ディジタルフィルタ係数
値h1〜h4のそれぞれを記憶する記憶回路311〜3
14と、乗算器321〜324と、加算器331とを有
し、シフトレジスタ301〜304内では、転送クロッ
ク信号に同期してデータ「1」(図2の左側の4つの回
路図)またはデータ「-1」(図2の右側の4つの回路
図)が所定時間(転送クロック信号の周期)毎に一段づ
つシフトされ、シフトレジスタ301〜304からの各
出力信号と記憶回路311〜314からの各出力信号と
が乗算器321〜324でそれぞれ乗算された後に、状
態I〜IVのように、加算器331からの出力値はディ
ジタルフィルタ係数値h1〜h4またはディジタルフィ
ルタ係数値-h1〜-h4がデータ出力信号outとして
順次出力される。
【0032】このとき、乗算器321〜324の4つの
出力端子のうち一つの出力端子で、ディジタルフィルタ
係数値h1〜h4の何れかに対応する出力信号が出力さ
れ、他の3端子では全てゼロレベルのデータが出力され
ている。図2では、シフトレジスタ301〜304の部
分は、データ「1」または「-1」を時分割方式で順次
分配し、データが分配されていない他の端子はゼロレベ
ル固定という動作を行っているものと見なすことができ
る。
【0033】この点に着目し、本実施形態では、図3に
て後述する2ビットカウンタ402を使用することによ
り、図2の回路と等価な機能を実現することができる。
つまり、図3において、一つの記憶素子のD型フリップ
フロップ401にはデータ「1」が保持される。2ビッ
トカウンタ402は、入力データの4倍のスピードでカ
ウントし、D型フリップフロップ401からの出力信号
Qと2ビットカウンタ402からの出力信号selとの
合計3ビットの入力信号に応じて、図4に示すようなデ
ータ出力信号outとして、例えばディジタルフィルタ
係数値h1〜h4または -h1〜-h4を順次出力でき
る。これによって、図3の回路では、図2の回路と等価
な信号処理を実現できる。
【0034】図3の回路では、シフトレジスタの段数は
1段で図2の回路の1/4となっており、回路規模の大
幅な簡素化が達成されている。また、4倍補間を行うに
もかかわらず、シフトレジスタの動作周波数を4倍にす
る必要がなく、消費電力の低減化も図ることができる。
また、図3のディジタルフィルタでは、図2のディジタ
ルフィルタの記憶回路311〜314、乗算器321〜
324および加算器331の代わりに、予め記憶された
ディジタルフィルタ係数の計算値を直に記憶回路403
(メモリ)からデータ出力信号outとして読み出す構
成となっている。
【0035】ここで、図1のディジタルフィルタ1のフ
ィルタ係数値に着目すると、図5のように、中央部のフ
ィルタ係数値のデータは両端部のフィルタ係数値のデー
タに比べ大きな値、つまり有効ビット長の長い値(桁数
の多い値)になっている。フィルタ係数値の全てを用い
てフィルタ出力を計算すると、メモリ30に多量の記憶
容量が必要になる。このため、本実施形態では、図5に
おけるフィルタ係数値の中央位置(フィルタ係数の値の
高い部分)の計算結果は、簡単な論理出力回路40を用
いてその記憶部から出力させ、フィルタ係数値の両端部
分(フィルタ係数の値の低い部分)の計算結果はメモリ
30内に格納し、メモリ30からのメモリ出力信号Mo
utと論理出力回路40からの論理出力信号Loutと
を加算器50にて順次加算することにより、一連の所定
のフィルタ係数値をデータ出力信号Doutとして順次
得ることができる。
【0036】以上により、図1のメモリ30の入出力関
係を示す真理値表を図6に、論理出力回路40の入出力
関係を示す真理値表を図7に、これらを加算したディジ
タルフィルタ1の入出力関係を示す真理値表を図8に示
している。このようにして、メモリ30に記憶させる値
の大きいディジタルフィルタ係数値を、簡単な論理出力
回路40から得ることにより、ディジタルフィルタ1全
体の回路規模が小さく、かつ乗算回路を用いていないの
で劣化のない所定ディジタル出力のディジタルフィルタ
係数値を得ることができる。
【0037】以上により、フィルタ係数値出力として利
用される全てのデータを一つのメモリ30内に格納する
のではなく、他のデータに比べて有効ビット長の長いフ
ィルタ係数値は簡単な論理出力回路40を用いて出力す
るようにし、メモリ30内にはこの有効ビット長の長い
フィルタ係数値に比べて有効ビット長の短いフィルタ係
数値についてのみ記憶する。このため、ディジタルフィ
ルタ1をIC化した場合の占有面積を大幅に削減するこ
とができて、ディジタルフィルタ1を小型化することが
できる。
【0038】また、ディジタルフィルタ1は、2値の入
力ディジタル信号、タップ数mのX倍補間FIR型ディ
ジタルフィルタと同等のフィルタ出力を得ることがで
き、従来(2m/X×N)語の大容量の記憶規模を必要と
していたが、桁数の多い係数値以外の桁数の少ない係数
値の有効ビット幅のみ記憶するので、2m/X×(N−削
減ビット数)語となり、回路規模の大幅な削減を行うこ
とができる。
【0039】なお、上記実施形態では、カウンタ20を
用いてメモリ制御をしたが、カウンタ20を用いない場
合も本発明の効果である回路規模の削減を行うことがで
きる。即ち、その一例として、ディジタルフィルタ1A
は、FIR(Fine Impulse Response)型ディジタルフ
ィルタにおいて、入力ディジタル信号をクロック信号に
よりシフトしつつ一時的に入力ディジタル信号を保持す
るシフトレジスタ10(データ保持手段)と、所定のフ
ィルタ係数値を記憶していると共に、シフトレジスタ1
0の出力信号の一部(tap1〜3,tap6〜8)に
基づいて所定のフィルタ係数値を読出し可能とするメモ
リ31(記憶手段)と、シフトレジスタ10の出力信号
の一部以外の出力信号(tap4,5)に基づいて所定
のフィルタ係数値を論理出力する論理出力回路41(論
理出力手段)と、メモリ31および論理出力回路41か
ら出力されるフィルタ係数値を加算する加算器50(加
算手段)とを備えていてもよい。この場合、シフトレジ
スタ10への入力ディジタル信号の所定倍のクロック周
波数でシフトレジスタ10を駆動し、シフトレジスタ1
0からの出力信号tapをアドレスとして、予め記憶さ
れた所定のフィルタ係数値をメモリ31および論理出力
回路41から読み出すものである。
【0040】また、上記実施形態では、特に説明しなか
ったが、本発明のディジタルフィルタは、ディジタル情
報分野、情報通信機器の特に携帯電話装置の送受信部に
おいて、送受信信号の信号処理に用いられる。この場合
にもIC化した場合の占有面積を大幅に削減できる本発
明の効果を奏する。
【0041】さらに、本発明のディジタルフィルタ1に
おいて、上記メモリ30を複数に分割、例えば2分割し
た第1および第2メモリとすることも可能である。この
場合には、シフトレジスタ10からの出力信号tap1
〜3と2ビットカウンタ出力selを第1メモリの入力
とし、シフトレジスタ10からの出力信号tap6〜8
と2ビットカウンタ出力selを第2メモリの入力と
し、シフトレジスタ10からの出力信号tap4,5と
2ビットカウンタ出力selを論理出力回路40の入力
として、第1および第2メモリと論理出力回路40の各
出力信号を加算器50にて加算するように構成すること
も可能である。
【0042】
【発明の効果】以上により、本発明によれば、フィルタ
係数出力として利用される全てのフィルタ係数値を一つ
の記憶手段内に格納するのではなく、一部のフィルタ係
数値を簡単な論理出力手段を用いて論理出力させるた
め、記憶手段への記憶容量を軽減でき、ディジタルフィ
ルタをIC化した場合の占有面積を削減することができ
て、小型のディジタルフィルタを得ることができる。
【0043】また、他のデータに比べて有効ビット長の
長いフィルタ係数データは簡単な論理出力手段を用いて
得るようにし、記憶手段内にはこの有効ビット長の長い
フィルタ係数データに比べて有効ビット長の短いフィル
タ係数データについてのみ記憶するようにすれば、ディ
ジタルフィルタをIC化した場合の占有面積を大幅に削
減することができて、小型のディジタルフィルタを得る
ことができる。
【0044】さらに、本発明のディジタルフィルタを携
帯電話などの情報通信機器に容易に適用でき、この場合
にもIC化した場合の占有面積を大幅に削減できる本発
明の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディジタルフィルタの実施形態の概略
構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の基本動作原理と比較説明するための動
作原理図である。
【図3】本発明のディジタルフィルタで用いるアドレス
制御動作を説明するためのブロック図である。
【図4】図3のディジタルフィルタにおけるディジタル
フィルタ係数列の構成を示す図である。
【図5】ディジタルフィルタ係数の値のばらつきを示す
図である。
【図6】図1のメモリの入出力関係を示す図である。
【図7】図1の論理出力回路の入出力関係を示す図であ
る。
【図8】図1のディジタルフィルタの入出力関係を示す
図である。
【図9】従来のディジタルフィルタの概略構成を示すブ
ロック図である
【図10】本発明のディジタルフィルタの別の実施形態
の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,1A ディジタルフィルタ 10 シフトレジスタ l1〜18 D型フリップフロップ 20 カウンタ 30,31 メモリ 40,41 論理出力回路 50 加算器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 補間率X(Xは4以上の自然数)のX倍
    補間FIR(Fine Impulse Response)型ディジタルフ
    ィルタにおいて、 入力ディジタル信号をクロック信号によりシフトしつつ
    該入力ディジタル信号を一時的に保持するデータ保持手
    段と、 該データ保持手段の動作周波数のN(Nは2以上の整
    数)倍で動作するカウンタ手段と、 所定のフィルタ係数値を記憶していると共に、該データ
    保持手段の出力信号の一部および該カウンタ手段の出力
    信号に基づいて所定のフィルタ係数値を読出し可能とす
    る記憶手段と、 該データ保持手段の出力信号の一部以外の出力信号およ
    び該カウンタ手段の出力信号に基づいて所定のフィルタ
    係数値を論理出力する論理出力手段と、 該記憶手段および論理出力手段から出力される各フィル
    タ係数値を加算する加算手段とを備えたディジタルフィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】 FIR(Fine Impulse Response)型デ
    ィジタルフィルタにおいて、 入力ディジタル信号をクロック信号によりシフトしつつ
    該入力ディジタル信号を一時的に保持するデータ保持手
    段と、 所定のフィルタ係数値を記憶していると共に、該データ
    保持手段の出力信号の一部に基づいて所定のフィルタ係
    数値を読出し可能とする記憶手段と、 該データ保持手段の出力信号の一部以外の出力信号に基
    づいて所定のフィルタ係数値を論理出力する論理出力手
    段と、 該記憶手段および論理出力手段から出力されるフィルタ
    係数を加算する加算手段とを備えたディジタルフィル
    タ。
  3. 【請求項3】 必要な全フィルタ係数値を有効ビット数
    の少ないフィルタ係数値と有効ビット数の多いフィルタ
    係数値とに分け、前記記憶手段には該有効ビット数の少
    ないフィルタ係数値を記憶し、前記論理出力手段は該有
    効ビット数の多いフィルタ係数値を論理出力する請求項
    1または2記載のディジタルフィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載のディジタ
    ルフィルタを用いて信号処理する情報通信機器。
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WO2007010889A1 (ja) * 2005-07-15 2007-01-25 Nec Corporation 適応ディジタルフィルタ、fm受信機、信号処理方法、およびプログラム
KR101301857B1 (ko) * 2006-07-11 2013-08-29 삼성전자주식회사 프로그래머블 유한 임펄스 응답 필터와 그의 설계 방법

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