JP2006186802A - Downsampling fir filter apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに直交するIチャネルデータとQチャネルデータとに対しそれぞれの遅延量に応じたフィルタ係数を積算し累積加算して出力するダウンサンプリングFIR(DownSampling FIR)フィルタ装置に関する。 The present invention relates to a down-sampling FIR (Down Sampling FIR) filter device that accumulates and accumulates filter coefficients corresponding to respective delay amounts with respect to mutually orthogonal I channel data and Q channel data, and outputs the result.
ダウンサンプリングFIRフィルタ装置は、サンプリング周波数が異なる機器間で直接信号転送を行う場合や、デルタ変調により符号化された信号系列をPCM符号に変更するなどサンプリングレートを落とす場合に用いられる。対象とする信号は、互いに直交するいわゆるIチャネルとQチャネルの各データ信号である。 The downsampling FIR filter device is used when directly transferring signals between devices having different sampling frequencies, or when reducing the sampling rate such as changing a signal sequence encoded by delta modulation to a PCM code. The target signals are so-called I channel and Q channel data signals orthogonal to each other.
図7は、従来のダウンサンプリングFIRフィルタ装置の構成例を示すブロック図である。図7では、例えば特許文献1に開示されているFIRデジタルフィルタを用いて構成した場合が示されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a conventional downsampling FIR filter device. FIG. 7 shows a case in which, for example, an FIR digital filter disclosed in
図7に示す従来のダウンサンプリングFIRフィルタ装置700は、Iチャネル(Ich)データについての処理を行う第1の遅延部701、積和演算部702、及びデータ保持部703と、Qチャネル(Qch)データについての処理を行う第2の遅延部704、積和演算部705、及びデータ保持部706と、フィルタ係数格納部707と、それらを制御する制御部708とを備えている。
The conventional downsampling
動作について説明すると、通信装置において直交性を持つIチャネル及びQチャネルの各データを第1の遅延部701及び第2の遅延部704にそれぞれ入力する。第1の遅延部701及び第2の遅延部704は、それぞれ制御部708の制御下に入力データに遅延処理を施し、遅延データを対応する積和演算部702,705に与える。
The operation will be described. The I channel and Q channel data having orthogonality are input to the
積和演算部702,705は、それぞれ、乗算器702a,705aと、加算器702b,705bとを備えている。第1の遅延部701及び第2の遅延部704が出力する各遅延データは乗算器702a,705aの一方の入力となる。制御部708は、第1の遅延部701及び第2の遅延部704が出力する各遅延データの遅延量に応じたフィルタ係数をフィルタ係数格納部707から読み出し、乗算器702a,705aの他方の入力端に与える。
The product-
乗算器702a,705aの乗算結果は、加算器702b,705bにてデータ保持部703,706が保持するデータと加算され、その加算結果がデータ保持部703,706に保持される。データ保持部703,706は、制御部708の制御下に、保持データを加算器702b,705bに与え、加算結果を取り込み保持する動作をある一定期間内繰り返す。
The multiplication results of the multipliers 702a and 705a are added to the data held in the
その結果、Iチャネルデータとフィルタ係数との積和演算結果が累積加算され、データ保持部703に保持される。また、Qチャネルデータとフィルタ係数との積和演算結果が累積加算され、データ保持部706に保持される。制御部708は、一定時間経過後にデータ保持部703,706から、Iチャネルデータ及びQチャネルデータをそれぞれ出力させる。
しかし、従来のダウンサンプリングFIRフィルタ装置では、互いに直交するIチャネル入力データと、Qチャネル入力データとの各々に積和演算部を設けてフィルタリング処理を実施しているので、積和演算部を複数も受ける必要があり、装置の小型化が望めない、という課題がある。 However, in the conventional downsampling FIR filter device, a product-sum operation unit is provided for each of the I-channel input data and the Q-channel input data that are orthogonal to each other. There is a problem that it is not possible to reduce the size of the apparatus.
また、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称係数値の場合でも、フィルタ係数の数だけ演算回数が必要であるので、高速素子等を用いて演算速度を上げないと演算の高速化が図れない、という課題もある。 Even when the filter coefficient is a symmetric coefficient value with respect to the center of the impulse response length, the number of calculations is required as many as the number of filter coefficients. There is also a problem that cannot be achieved.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、互いに直交する2つのチャネルデータのフィルタリング処理を行う積和演算手段を一つで済むようにし、特に、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称係数値の場合には、演算の高速化を図ることができるダウンサンプリングFIRフィルタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to use only one product-sum operation unit that performs filtering processing of two channel data orthogonal to each other. In particular, the filter coefficient is at the center of the impulse response length. On the other hand, an object of the present invention is to provide a downsampling FIR filter device capable of increasing the calculation speed in the case of symmetrical coefficient values.
前記課題を解決するため、本発明のダウンサンプリングFIRフィルタ装置は、互いに直交するIチャネルデータとQチャネルデータとに対しそれぞれの遅延量に応じたフィルタ係数を積算し累積加算して出力するダウンサンプリングFIRフィルタ装置であって、前記Iチャネルデータを遅延させる第1の遅延手段と、前記Qチャネルデータを前記Iチャネルデータよりも遅延させる追加遅延手段と、前記追加遅延手段により遅延されたQチャネルデータを遅延させる第2の遅延手段と、前記第1の遅延手段から読み出された遅延データと前記第2の遅延手段から読み出される遅延データとを選択して出力する選択手段と、前記フィルタ係数を格納したフィルタ係数格納手段と、前記選択手段から出力された前記Iチャネルデータまたは前記Qチャネルデータそれぞれに対し、前記第1の遅延手段における遅延量または前記第2の遅延手段における遅延量に応じた前記フィルタ係数を前記フィルタ係数格納手段から読み出し乗算し、それぞれの乗算結果を累積加算して出力する積和演算手段と、を有する。 In order to solve the above problems, a downsampling FIR filter apparatus according to the present invention integrates and accumulates filter coefficients corresponding to respective delay amounts with respect to mutually orthogonal I channel data and Q channel data and outputs the result. A FIR filter device comprising: first delay means for delaying the I channel data; additional delay means for delaying the Q channel data from the I channel data; and Q channel data delayed by the additional delay means. Delay means read out from the first delay means and delay data read out from the second delay means to select and output the filter coefficient, Stored filter coefficient storage means and the I channel data output from the selection means or the previous For each Q channel data, the filter coefficient corresponding to the delay amount in the first delay means or the delay amount in the second delay means is read out from the filter coefficient storage means and multiplied, and the multiplication results are cumulatively added. And product-sum operation means for outputting.
また、前記ダウンサンプリングFIRフィルタ装置において、前記フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称の係数値であり、前記積和演算手段は、前記選択手段から出力された前記Iチャネルデータのうち同じ前記フィルタ係数が乗算される2つのデータを加算すると共に、前記Qチャネルデータのうち同じ前記フィルタ係数が乗算される2つのデータを加算し、その加算された2つのデータのそれぞれに対し、前記第1の遅延手段における遅延量または前記第2の遅延手段における遅延量に応じた前記同じフィルタ係数を前記フィルタ係数格納手段から読み出し乗算し、それぞれの乗算結果を累積加算して出力する。 In the down-sampling FIR filter device, the filter coefficient is a coefficient value symmetrical with respect to the center of the impulse response length, and the product-sum operation means includes the I-channel data output from the selection means. Adding two data multiplied by the same filter coefficient, adding two data multiplied by the same filter coefficient among the Q channel data, and for each of the two added data, The same filter coefficient corresponding to the delay amount in the first delay means or the delay amount in the second delay means is read from the filter coefficient storage means and multiplied, and the multiplication results are accumulated and output.
また、前記ダウンサンプリングFIRフィルタ装置において、前記第2の遅延手段は、そのタップ番号の順に前記Qチャネルデータを順次書き込み、前記追加遅延手段は、前記第2の遅延手段がそのタップ番号の順に前記Qチャネルデータ全てを書き込んだ場合、そのタップ番号の順に前記Qチャネルデータを順次書き込む。 Further, in the downsampling FIR filter device, the second delay means sequentially writes the Q channel data in the order of the tap numbers, and the additional delay means has the second delay means in the order of the tap numbers. When all the Q channel data is written, the Q channel data is sequentially written in the order of the tap numbers.
また、前記ダウンサンプリングFIRフィルタ装置において、前記第2の遅延手段と前記追加遅延手段とは、それらのタップ番号の順に前記Qチャネルデータを順次書き込む。 In the downsampling FIR filter device, the second delay means and the additional delay means sequentially write the Q channel data in the order of their tap numbers.
また、前記ダウンサンプリングFIRフィルタ装置において、前記追加遅延手段は、前記積和演算手段による前記Iチャネルデータの積和演算中に入力される前記Qチャネルデータの個数分の遅延手段を有している。 Further, in the downsampling FIR filter device, the additional delay means includes delay means for the number of the Q channel data input during the product-sum operation of the I channel data by the product-sum operation means. .
また、前記ダウンサンプリングFIRフィルタ装置において、前記第1の遅延手段は、遅延した前記Iチャネルデータの読み出しを、一つ前のIチャネル演算時の読み出し開始タップ番号から前記Iチャネル入力データの個数分ずれたタップ番号から開始する。 In the downsampling FIR filter device, the first delay means reads the delayed I channel data by the number of I channel input data from the read start tap number at the previous I channel calculation. Start with a shifted tap number.
また、前記ダウンサンプリングFIRフィルタ装置において、前記追加遅延手段および前記第2の遅延手段は、遅延した前記Qチャネルデータの読み出しを、前記第2の遅延手段及び前記追加遅延手段を連続したタップ番号を持つものとして、一つ前のQチャネル演算時の読み出し開始タップ番号から前記Qチャネル入力データの個数分ずれたタップ番号から開始する。 Further, in the downsampling FIR filter device, the additional delay means and the second delay means read the delayed Q channel data, and use the tap numbers that are consecutive for the second delay means and the additional delay means. It has a tap number that is shifted by the number of the Q channel input data from the read start tap number in the previous Q channel calculation.
本発明によれば、追加遅延部がQチャネルデータをIチャネルデータよりも遅延させ、QチャネルデータとIチャネルデータの積和演算タイミングがずれるようにしたので、QチャネルデータとIチャネルデータという互いに直交する2つのチャネルデータのフィルタリング処理を、一つの共通の積和演算部にて処理することができ、回路規模の小型化を図ることができる。特に、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称係数値の場合には、同じフィルタ係数を乗じる2つのデータを用いて積和演算を実施することにより、高速素子等を用いなくとも演算の高速化を図ることができる。 According to the present invention, the additional delay unit delays the Q channel data from the I channel data so that the product-sum operation timing of the Q channel data and the I channel data is shifted. Filtering processing of two orthogonal channel data can be processed by one common product-sum operation unit, and the circuit scale can be reduced. In particular, when the filter coefficient is a symmetric coefficient value with respect to the center of the impulse response length, a product-sum operation is performed using two data multiplied by the same filter coefficient, so that calculation can be performed without using a high-speed element or the like. Can be speeded up.
本発明の実施の形態は、例えば、互いに直交する2つのチャネルデータのフィルタリングにおいて積和演算部を共通の一つで済むようにし、また、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称係数値の場合に高速素子等を用いなくとも演算の高速化を図ることができるようにすることである。 In the embodiment of the present invention, for example, in the filtering of two channel data orthogonal to each other, only one common product-sum operation unit is required, and the filter coefficient is symmetrical with respect to the center of the impulse response length. In the case of numerical values, it is to be able to speed up the calculation without using a high-speed element or the like.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るダウンサンプリングFIRフィルタ装置の構成を示すブロック図である。図1において、本実施の形態1に係るダウンサンプリングFIRフィルタ装置100は、第1の遅延部101、追加遅延部102、第2の遅延部103、データ選択部104、フィルタ係数格納部105、積和演算部106、データ保持部107、これらを制御する制御部108を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a downsampling FIR filter device according to
次に、図1〜図3を参照して、動作について説明する。まず、図1において、Ich(Iチャネル)入力データと,Qch(Qチャネル)入力データとは、互いに直交している信号成分である。Ich入力データは、第1の遅延部101に入力する。Qch入力データは、追加遅延部102に入力する。なお、後述するように、追加遅延部102または第2の遅延部103に入力するようにしても勿論よい。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. First, in FIG. 1, Ich (I channel) input data and Qch (Q channel) input data are signal components orthogonal to each other. The Ich input data is input to the
第1の遅延部101は、制御部108の制御下において、Ich入力データを取り込み、フィルタのタップ分遅延させてデータ選択部104の一方の入力端に与える。
The
追加遅延部102は、Ich入力データの積和演算中に入力するQch入力データの個数分の遅延器(図示せず)を備えており、制御部108の制御下において、入力されるQch入力データを取り込み、Ich入力データよりも任意タイミングだけ遅延させる。
The
第2の遅延部103は、制御部108の制御下において、Qch入力データを取り込み、フィルタのタップ分遅延させる。データ選択部104の他方の入力端に与えるQch入力データの遅延データは、追加遅延部102および第2の遅延部103から出力される。これにより、Ich入力データとQch入力データとの各積和演算タイミングがずらされる。
Under the control of the
データ選択部104は、制御部108の制御下において、第1の遅延部101から読み出される、例えば、n−1個の遅延Ich入力データと、追加遅延部102または第2の遅延部103から読み出されるn−1個の遅延Qch入力データとを、遅延Ich入力データと遅延Qch入力データの各積和演算タイミングがずれるように切り替えて積和演算部106へ出力する。
The
積和演算部106は、乗算器106aと、加算器106bとを備えている。乗算器106aは、データ選択部104からのn−1個の遅延データと、制御部108がフィルタ係数格納部105から読み出す前記データ選択部104の出力遅延データに対応したn個のフィルタ係数とを乗算し、加算器106bに与える。
The product-
加算器106bは、乗算器106aでの乗算結果にデータ保持部107が保持するデータを加算し、それをデータ保持部107に出力して保持させる。データ保持部107は、制御部108の制御下において、保持データを一方の出力端から加算器106bに与え、加算結果を取り込み保持する動作をある一定期間内繰り返す。
The
その結果、Ich入力データ及びQch入力データの対応するフィルタ係数との各積和演算結果が累積加算され、データ保持部107に時分割保持される。制御部108は、一定時間経過後にデータ保持部107の他方の出力端から、Ich入力データとQch入力データをこの順に時系列に出力させる。
As a result, the product-sum operation results with the corresponding filter coefficients of the Ich input data and the Qch input data are cumulatively added and held in the
図2は、本実施の形態1に係る遅延データの生成動作を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a delay data generation operation according to the first embodiment.
図2は、第1の遅延部101へのIch入力データの書き込み制御と、第1の遅延部101からのIch入力データの読み出し制御と、フィルタ係数格納部105からのフィルタ係数読み出し制御とが示されている。
FIG. 2 shows Ich input data write control to the
図2では、第1の遅延部101における遅延量、すなわち第1の遅延部101へのIch入力データ数が、例えば、「3」である場合、すなわち1回の演算中に3データが入力された場合の書き込み順、読み出し順の一例を示している。
In FIG. 2, when the delay amount in the
つまり、図2の左端に示すように、Ich入力データは、第1の遅延部101内のタップ番号(tap1〜tapn)に従って先頭から順に書き込まれる。
That is, as shown at the left end of FIG. 2, the Ich input data is written in order from the top in accordance with the tap numbers (tap1 to tapn) in the
第1の遅延部101からの読み出しは、一つ前のIチャネル演算時の読み出し開始タップ番号からIch入力データの個数分、すなわちこの例であれば、Ich入力データの遅延量である「3」だけ間を空けてずらしたタップ番号から開始する。
Reading from the
即ち、図2において、演算1回目では、読み出しスタート位置は、書き込みスタート位置と同じ先頭タップ番号tap1となり、最終のタップ番号tapnまで順に読み出される。 That is, in FIG. 2, at the first calculation, the read start position is the same as the first tap number tap1 as the write start position, and the data is sequentially read up to the final tap number tapn.
演算2回目では、一つ前の演算1回目の読み出し開始タップ番号tap1からIch入力データの遅延量である「3」だけ間を空けてずらした5番目のタップ番号tap5が読み出しスタート位置となり、最終のタップ番号tapnまで順に読み出され、先頭タップ番号tap1に戻り4番目のタップ番号tap4まで順に読み出される。 In the second calculation, the fifth tap number tap5 shifted by “3” that is the delay amount of the Ich input data from the first reading start tap number tap1 of the previous calculation is the reading start position, and the final Are sequentially read up to the tap number tapn, returning to the first tap number tap1, and sequentially read up to the fourth tap number tap4.
同様に、演算3回目では、一つ前の演算2回目の読み出し開始タップ番号tap5からIch入力データの遅延量である「3」だけ間を空けてずらした9番目のタップ番号tap9が読み出しスタート位置となり、最終のタップ番号tapnまで順に読み出され、先頭タップ番号tap1に戻り8番目のタップ番号tap8まで順に読み出される。 Similarly, in the third calculation, the ninth tap number tap9, which is shifted from the read start tap number tap5 of the second previous calculation by an amount of “3” that is the delay amount of the Ich input data, is the read start position. Thus, the data is sequentially read up to the final tap number tapn, returned to the first tap number tap1, and read in order up to the eighth tap number tap8.
フィルタ係数格納部105からのフィルタ係数読み出し制御も、同様に対応したタップ番号からフィルタ係数が同様の順序で読み出される。
In the filter coefficient reading control from the filter
なお、Qch入力データに対する第2の遅延部103における遅延データの生成動作も、Ich入力データに対する第1の遅延部101における遅延動作と同様の内容で行われる。
Note that the delay data generation operation in the
ただし、本実施の形態1では、追加遅延部102及び第2の遅延部103は、一つの遅延部として機能するので、追加遅延部102及び第2の遅延部103へのQch入力データの書き込みは、まず第2の遅延部103にタップ番号の順番に書き込み、全てに書き込みを終了すると、追加遅延部102のタップ番号に順次書き込む方法と、追加遅延部102のタップ番号と第2の遅延部103のタップ番号とに同じ順番に書き込む方法とのいずれかの方法を用いても良い。要は、追加遅延部102及び第2の遅延部103にQch入力データを書き込み、そして後述するように読み出すことにより、QチャネルデータをIチャネルデータよりも遅延させ、QチャネルデータとIチャネルデータの積和演算タイミングがずれるようにすれば良い。
However, in the first embodiment, since the
また、本実施の形態1では、追加遅延部102及び第2の遅延部103からの読み出しでは、追加遅延部102及び第2の遅延部103を連続したタップ番号を持つ遅延器として扱い、追加遅延部102はQチャネルデータとIチャネルデータの積和演算タイミングがずれるようにQチャネルデータをIチャネルデータよりも遅延させて、第2の遅延部103へ出力する。このため、第2の遅延部103は、第1の遅延部101と同様に、一つ前のQチャネル演算時の読み出し開始タップ番号からQch入力データの個数分ずれたタップ番号から開始する。
In the first embodiment, when reading from the
図3は、本実施の形態1に係るIch入力データとQch入力データの切替演算動作を説明するタイムチャートである。 FIG. 3 is a time chart for explaining the switching operation between Ich input data and Qch input data according to the first embodiment.
図3において、Di0,Di1,・・・,Din−1,Dinは、Ich入力データを示している。また、Dq0,Dq1,・・・,Dqn−1,Dqnは、Qch入力データを示し、h0,h1,・・・,hn−1,hnは、Ich入力データそれぞれの遅延量に応じたフィルタ係数を示している。 3, D i0 , D i1 ,..., D in−1 , D in indicate Ich input data. Further, D q0 , D q1 ,..., D qn−1 , D qn indicate Qch input data, and h 0 , h 1 ,..., H n−1 , h n are Ich input data, respectively. The filter coefficient corresponding to the delay amount is shown.
本実施の形態1では、まず、図3に示すように、Ich積和演算時間301内においてIch入力データについてフィルタ係数との積和演算動作、すなわち、Di0×h0,Di0×h0+Di1×h1,・・・,ΣDin−1×hn-1,ΣDin×hnが行われる。 In the first embodiment, first, as shown in FIG. 3, within the Ich product-sum operation time 301, the product-sum operation with the filter coefficient for the Ich input data, that is, D i0 × h 0 , D i0 × h 0 + D i1 × h 1 ,..., ΣD in−1 × h n−1 and ΣD in × h n are performed.
その後のQch積和演算時間302内においては、同様に、Qch入力データについてフィルタ係数との積和演算動作、すなわち、Dq0×h0,Dq0×h0+Dq1×h1,・・・,ΣDqn−1×hn-1,ΣDqn×hnが行われる。 In the subsequent Qch product-sum operation time 302, similarly, the product-sum operation with the filter coefficient for the Qch input data, that is, D q0 × h 0 , D q0 × h 0 + D q1 × h 1 ,. , ΣD qn−1 × h n−1 and ΣD qn × h n are performed.
よって、Ich積和演算時間301内に得られたデータ長と、Qch積和演算時間302内に得られたデータ長との和が、ダウンサンプリング後のデータ長303となる。 Therefore, the sum of the data length obtained during the Ich product-sum operation time 301 and the data length obtained during the Qch product-sum operation time 302 becomes the data length 303 after downsampling.
なお、Iチャネル出力データ及びQチャネル出力データは、それぞれ積和演算の終了と同時に出力してよいので、Ich積和演算時間301とQch積和演算時間302との切り替えタイミングは、任意である。 Since the I channel output data and the Q channel output data may be output simultaneously with the end of the product-sum operation, the switching timing between the Ich product-sum operation time 301 and the Qch product-sum operation time 302 is arbitrary.
このように、実施の形態1によれば、Qch入力データをIch入力データよりも遅延させる追加遅延部102を設け、追加遅延部102がQチャネルデータをIチャネルデータよりも遅延させてQチャネルデータとIチャネルデータの積和演算タイミングがずれるようにし、IチャネルとQチャネルの各遅延データとフィルタ係数との積和演算を、一つの乗算器106a及び一つの加算器106bを時分割で使用して実施するようにしたので、ダウンサンプリング機能を損なうことなく、本来並列処理が望まれるIチャネルとQチャネルの各データについてのフィルタ処理が行える。したがって、一つの乗算器106a及び加算器106bを有する積和演算部106を共用できるので、回路規模の小型化を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係るダウンサンプリングFIRフィルタ装置について説明する。本実施の形態2では、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称の係数値であることを前提とし、この場合に、演算の高速化を図るようにしたものである。
Next, a downsampling FIR filter device according to
図4は、本発明の実施の形態2に係るダウンサンプリングFIRフィルタ装置の構成を示すブロック図である。なお、図4では、図1に示す実施の形態1の構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a downsampling FIR filter device according to
図4に示すように、本実施の形態2に係るダウンサンプリングFIRフィルタ装置400では、図1に示す実施の形態1の構成において、積和演算部106に代えて積和演算部401が設けられ、制御部108に代えて制御部402が設けられている。
As shown in FIG. 4, the downsampling
本実施の形態2の積和演算部401は、データ選択器401a,401c,401dと、乗算器401bと、加算器401eとを備えている。データ選択器401a,401c,401dは、制御部402の制御下において選択動作を行うようになっている。
The product-
ここで、データ選択部104の出力端は、データ選択器401a,401cの各一方の入力端に接続される。データ選択器401aの他方の入力端は、データ選択器401dの一方の入力端と共にデータ保持部107の一方の出力端に接続されている。乗算器401bは、データ選択器401aの出力と、フィルタ係数格納部105からのフィルタ係数とを乗算し、乗算結果をデータ選択器401cの他方の入力端に与えるものである。加算器401eは、データ選択器401cの出力とデータ選択器401dの出力とを加算し、加算結果をデータ保持部107に与える。データ選択器401dの他方の入力端は、接地(グランド)に接続されている。
Here, the output terminal of the
また、本実施の形態2の制御部402は、図5に示す方法で同じフィルタ係数を乗じる2つのデータを第1の遅延部101と追加遅延部102あるいは第2の遅延部103とから読み出し、図6に示す方法でデータ選択部104に選択動作を行わせる。そして、積和演算部401に対して次のような制御を加える。
In addition, the
即ち、制御部402の制御により、データ選択器401c,401dそれぞれに一方の入力端を選択させ、加算器401eにデータ選択部104の出力データとデータ保持部107の保持データとを与えて加算させる。この加算結果は、データ保持部107に保持させる。
That is, under the control of the
次いで、制御部402の制御により、データ選択器401aに他方の入力端を選択させて加算結果を乗算器401bに与えると共に、フィルタ係数格納部105から加算された2つのデータに対応した同じ値のフィルタ係数を読み出して乗算器401bに与える。そして、データ選択器401cに他方の入力端を選択させて、乗算器401bの乗算結果を、データ選択器401cを介し加算器401eに与え、乗算器401bの乗算結果と、データ選択器401dから入力するデータ保持部107の保持データとを加算させる。その加算結果はデータ保持部107に保持させる。
Next, under the control of the
このように、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称係数値の場合には、同じフィルタ係数が乗じられる2つのデータを加算器401eにて加算後に乗算器401bにてフィルタ係数と乗算し、累積加算値の加算を行うことが繰り返される。
Thus, when the filter coefficient is a symmetric coefficient value with respect to the center of the impulse response length, two data multiplied by the same filter coefficient are added by the
データ保持部107は、制御部402の制御下で、保持データをデータ選択器401d経由で加算器401eに与え、加算結果を取り込み保持する動作をある一定期間内繰り返す。
Under the control of the
この結果、加算された2つのデータと対応したフィルタ係数との乗算結果は、加算器401eにて一定時間累積加算され、データ保持部107に保持され、データ保持部107から、一定時間後にIチャネルあるいはQチャネルの出力データを得ることができる。
As a result, the multiplication result of the added two data and the corresponding filter coefficient is cumulatively added by the
図5は、本実施の形態2に係る遅延データの生成動作を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining a delay data generation operation according to the second embodiment.
図5では、第1の遅延部101へのIch入力データの書き込み制御と、第1の遅延部101からのIch入力データの読み出し制御と、フィルタ係数格納部105からのフィルタ係数読み出し制御とが示されている。
FIG. 5 shows Ich input data write control to the
ここで、図5では、実施の形態1の図2の場合と同様に、第1の遅延部101における遅延量、すなわち第1の遅延部101へのIch入力データ数が、例えば、「3」である場合を示すが、図5の左端に示すように、Ich入力データは、第1の遅延部101内のタップ番号(tap1〜tapn)に従って先頭から順に書き込まれる。
Here, in FIG. 5, as in the case of FIG. 2 of the first embodiment, the delay amount in the
つまり、本実施の形態2の場合、第1の遅延部101からの読み出しは、一つ前のIチャネル演算時の読み出し開始タップ番号からIch入力データの個数分ずれたタップ番号から開始する。そして、(開始タップ番号)−1番目のデータを読み出す。これによって、開始タップ番号のデータと(開始タップ番号)−1番目のデータとの二値が加算され、それにフィルタ係数が乗算され、累積加算が行われる。以降、(開始タップ番号)+1と(開始タップ番号)−2との2つのデータを読み出すことを繰り返すことで、前記した積和演算が繰り返される。
That is, in the case of the second embodiment, reading from the
即ち、図5において、演算1回目では、読み出しスタート位置は、先頭タップ番号tap1と最終タップ番号tapnとの2つとなる。一方のデータは、先頭タップ番号tap1から中央のタップ番号tap(n/2)−1まで順に読み出される。他方のデータは、最終タップ番号tapnから中央のタップ番号tap(n/2)まで順に読み出される。 That is, in FIG. 5, in the first calculation, the read start position is two of the first tap number tap1 and the final tap number tapn. One data is sequentially read from the top tap number tap1 to the center tap number tap (n / 2) -1. The other data is sequentially read from the final tap number tapn to the center tap number tap (n / 2).
演算2回目では、一つ前の演算1回目の読み出し開始タップ番号tap1,tapnからそれぞれ第1の遅延部101における遅延量である「3」だけ間を空けてずらした5番目,4番目のタップ番号tap5、tap4が読み出しスタート位置となる。よって、一方のデータは、図5に示すように、タップ番号tap5から中央のタップ番号tap(n/2)−1まで順に読み出される。他方のデータは、図5に示すように、4番目のタップ番号tap4から先頭タップ番号tap1まで順に読み出し最終のタップ番号tapnから中央のタップ番号tap(n/2)まで順に読み出される。
In the second calculation, the fifth and fourth taps are shifted from the read start tap numbers tap1 and tapn of the previous calculation by a distance of “3” that is the delay amount in the
また、演算3回目では、一つ前の演算2回目の読み出し開始タップ番号tap5,tap4からそれぞれ第1の遅延部101における遅延量である「3」だけ間を空けてずらした9番目,8番目のタップ番号tap9、tap8が読み出しスタート位置となる。よって、一方のデータは、図5に示すように、タップ番号tap9から中央のタップ番号tap(n/2)−1まで順に読み出される。他方のデータは、図5に示すように、8番目のタップ番号tap8から先頭タップ番号tap1まで順に読み出し最終のタップ番号tapnから中央のタップ番号tap(n/2)まで順に読み出される。
Further, in the third calculation, the ninth and eighth shifts are shifted from the read start tap numbers tap5 and tap4 of the previous calculation by a distance of “3” as the delay amount in the
フィルタ係数格納部105からのフィルタ係数読み出し制御も、同様に対応したタップ番号からフィルタ係数が同様の順序で読み出される。
In the filter coefficient reading control from the filter
なお、Qch入力データに対する第2の遅延部103における遅延データの生成動作も、Ich入力データに対する第1の遅延部101における遅延動作と同様の内容で行われる。追加遅延部102及び第2の遅延部103の読み出し時における関係は、実施の形態1と同様である。
Note that the delay data generation operation in the
図6は、本実施の形態2に係るIch入力データとQch入力データの切替演算動作を説明するタイムチャートである。 FIG. 6 is a time chart for explaining the switching operation between Ich input data and Qch input data according to the second embodiment.
実施の形態1の図3と同様に、Di0,Di1,・・・,Din−1,Dinは、Ich入力データを示している。また、Dq0,Dq1,・・・,Dqn−1,Dqnは、Qch入力データを示し、h0,h1,・・・,hn−1,hnは、Ich入力データそれぞれの遅延量に応じたフィルタ係数を示している。 As in FIG. 3 of the first embodiment, D i0 , D i1 ,..., D in−1 , D in indicate Ich input data. Further, D q0 , D q1 ,..., D qn−1 , D qn indicate Qch input data, and h 0 , h 1 ,..., H n−1 , h n are Ich input data, respectively. The filter coefficient corresponding to the delay amount is shown.
本実施の形態2の場合、図6に示すように、まず、Ich積和演算時間601内においてIch入力データについて積和演算動作が行われ、その後のQch積和演算時間602内においてQch入力データについて積和演算動作が行われるので、Ich積和演算時間601内に得られたデータ長とQch積和演算時間602内に得られたデータ長との和がダウンサンプリング後のデータ長603となる。
In the case of the second embodiment, as shown in FIG. 6, first, the product-sum operation is performed on the Ich input data within the Ich product-sum operation time 601, and then the Qch input data within the subsequent Qch product-
つまり、本実施の形態2では、まず、図6に示すように、Ich積和演算時間601内においてIch入力データのうち同じフィルタ係数を積算する2つのデータについて当該同じフィルタ係数との積和演算動作、すなわち、(Di0+Din)×h0,(Di0+Din)×h0+(Di1+Di(n−1))×h1,・・・,Σ(Dia+Din−a)×ha(ただし、a=0〜(n/2)−1),Σ(Dia+Din−a)×ha(ただし、a=0〜(n/2))が行われる。 That is, in the second embodiment, first, as shown in FIG. 6, the product-sum operation with the same filter coefficient is performed on two data that integrate the same filter coefficient in the Ich input data within the Ich product-sum operation time 601. Operation, ie, (D i0 + D in ) × h 0 , (D i0 + D in ) × h 0 + (D i1 + D i (n−1) ) × h 1 ,..., Σ (D ia + D in− a) × h a (however, a = 0~ (n / 2 ) -1), Σ (D ia + D in-a) × h a ( however, a = 0~ (n / 2 )) is performed.
その後のQch積和演算時間602内においては、同様に、Qch入力データのうち同じフィルタ係数を積算する2つのデータについて当該同じフィルタ係数との積和演算動作、すなわち、(Dq0+Dqn)×h0,(Dq0+Dqn)×h0+(Dq1+Dq(n−1))×h1,・・・,Σ(Dqa+Dqn−a)×ha(ただし、a=0〜(n/2)−1),Σ(Dqa+Dqn−a)×ha(ただし、a=0〜(n/2))が行われる。
In the subsequent Qch product-
よって、本実施の形態2でも、実施の形態1の場合と同様に、Ich積和演算時間601内に得られたデータ長と、Qch積和演算時間602内に得られたデータ長との和が、ダウンサンプリング後のデータ長603となる。
Therefore, also in the second embodiment, the sum of the data length obtained in the Ich product-sum operation time 601 and the data length obtained in the Qch product-
なお、実施の形態1の場合と同様に、Iチャネル出力データ及びQチャネル出力データは、それぞれ積和演算の終了と同時に出力してよいので、Ich積和演算時間601とQch積和演算時間602の切り替えタイミングは任意である。
As in the case of the first embodiment, the I channel output data and the Q channel output data may be output simultaneously with the end of the product-sum operation, so that the Ich product-sum operation time 601 and the Qch product-
このように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、Qch入力データをIch入力データよりも遅延させる追加遅延部102を設け、QチャネルデータとIチャネルデータの積和演算タイミングがずれるようにし、IチャネルとQチャネルの各遅延データとフィルタ係数との積和演算を、一つの乗算器106a及び一つの加算器106bを時分割で使用して実施するようにしたので、ダウンサンプリング機能を損なうことなく、本来並列処理が望まれるIチャネルとQチャネルの各データについてのフィルタ処理が行え、一つの乗算器及び加算器を有する積和演算部を共用できるので、回路規模の小型化を図ることができる。
Thus, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the
特に、本実施の形態2では、フィルタ係数がインパルス応答長の中心で折り返している場合において同じフィルタ係数が乗じられる2つのデータを加算器で加算した後にフィルタ係数との乗算を行い、その後累積加算を行うようにしたので、フィルタ係数との乗算処理の回数を削減することができ、高速素子等を用いなくとも演算の高速化を図ることができる。 In particular, in the second embodiment, when the filter coefficient is folded at the center of the impulse response length, two data multiplied by the same filter coefficient are added by an adder, then multiplied by the filter coefficient, and then cumulative addition is performed. Thus, the number of multiplications with the filter coefficient can be reduced, and the calculation speed can be increased without using a high-speed element or the like.
なお、前記実施の形態1,2では、追加遅延部102と、第2の遅延部103とを別々に設けて説明したが、本発明では、これに限らず、追加遅延部102と第2の遅延部103とを一つの遅延部により構成し、一つの遅延部としてQch入力データをIchデータよりも遅延させると共に、Qchデータを第2の遅延部103のタップ数だけ遅延させるようにしても勿論良い。この場合、追加遅延部102及び第2の遅延部103からの読み出しでは、追加遅延部102及び第2の遅延部103を連続したタップ番号を持つ遅延器として扱って、一つの遅延器として一つ前のQチャネル演算時の読み出し開始タップ番号からQch入力データの個数分ずれたタップ番号から開始することになる。このため、この場合には、Qch入力データは、追加遅延部102あるいは第2の遅延部103から読み出されることになるが、実質的には、その一つの遅延部の中に、本発明にかかるQch入力データをIチャネルデータよりも遅延させる追加遅延手段と、その追加遅延手段により遅延されたQch入力データを遅延させる第2の遅延手段と、が設けられていることと同一である。
In the first and second embodiments, the
本発明に係るダウンサンプリングFIRフィルタ装置は、互いに直交する2つのチャネルデータのフィルタリング処理を行う積和演算部を一つで済むようにし、特に、フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称係数値の場合には、演算の高速化を図ることができる、という効果を有し、A/D変換器等に用いられるFIR型ディジタルフィルタ等として有用である。 The downsampling FIR filter apparatus according to the present invention requires only one product-sum operation unit that performs filtering processing of two channel data orthogonal to each other, and in particular, the filter coefficient is symmetrical with respect to the center of the impulse response length. In the case of the coefficient value, there is an effect that the operation speed can be increased, and it is useful as an FIR type digital filter used for an A / D converter or the like.
100、400 ダウンサンプリングFIRフィルタ装置
101 第1の遅延部
102 追加遅延部
103 第2の遅延部
104 データ選択部
105 フィルタ係数格納部
106,401 積和演算部
106a、401b 乗算器
106b,401e 加算器
107 データ保持部
108,402 制御部
401a,401c,401d データ選択器
100, 400 Downsampling
Claims (7)
前記Iチャネルデータを遅延させる第1の遅延手段と、
前記Qチャネルデータを前記Iチャネルデータよりも遅延させる追加遅延手段と、
前記追加遅延手段により遅延されたQチャネルデータを遅延させる第2の遅延手段と、
前記第1の遅延手段から読み出された遅延データと前記第2の遅延手段から読み出される遅延データとを選択して出力する選択手段と、
前記フィルタ係数を格納したフィルタ係数格納手段と、
前記選択手段から出力された前記Iチャネルデータまたは前記Qチャネルデータそれぞれに対し、前記第1の遅延手段における遅延量または前記第2の遅延手段における遅延量に応じた前記フィルタ係数を前記フィルタ係数格納手段から読み出し乗算し、それぞれの乗算結果を累積加算して出力する積和演算手段と、
を有するダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 A down-sampling FIR filter device that integrates, accumulates and outputs filter coefficients corresponding to respective delay amounts with respect to mutually orthogonal I channel data and Q channel data,
First delay means for delaying the I channel data;
Additional delay means for delaying the Q channel data from the I channel data;
Second delay means for delaying the Q channel data delayed by the additional delay means;
Selecting means for selecting and outputting the delay data read from the first delay means and the delay data read from the second delay means;
Filter coefficient storage means for storing the filter coefficient;
For each of the I channel data or the Q channel data output from the selection unit, the filter coefficient corresponding to the delay amount in the first delay unit or the delay amount in the second delay unit is stored in the filter coefficient. Product-sum operation means for reading and multiplying from the means, and accumulating and outputting each multiplication result; and
A downsampling FIR filter device.
前記フィルタ係数がインパルス応答長の中心に対して左右対称の係数値であり、
前記積和演算手段は、前記選択手段から出力された前記Iチャネルデータのうち同じ前記フィルタ係数が乗算される2つのデータを加算すると共に、前記Qチャネルデータのうち同じ前記フィルタ係数が乗算される2つのデータを加算し、その加算された2つのデータのそれぞれに対し、前記第1の遅延手段における遅延量または前記第2の遅延手段における遅延量に応じた前記同じフィルタ係数を前記フィルタ係数格納手段から読み出し乗算し、それぞれの乗算結果を累積加算して出力する、ダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 The downsampling FIR filter device according to claim 1.
The filter coefficient is a coefficient value symmetrical with respect to the center of the impulse response length;
The product-sum operation means adds two data to be multiplied by the same filter coefficient in the I channel data output from the selection means, and multiplies the same filter coefficient in the Q channel data. Two data are added, and the same filter coefficient corresponding to the delay amount in the first delay means or the delay amount in the second delay means is stored in the filter coefficient for each of the two added data A down-sampling FIR filter device that performs multiplication by reading from the means, cumulatively adding the respective multiplication results, and outputting the result.
前記第2の遅延手段は、そのタップ番号の順に前記Qチャネルデータを順次書き込み、
前記追加遅延手段は、前記第2の遅延手段がそのタップ番号の順に前記Qチャネルデータ全てを書き込んだ場合、そのタップ番号の順に前記Qチャネルデータを順次書き込む、ダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 The downsampling FIR filter device according to claim 1 or 2,
The second delay means sequentially writes the Q channel data in the order of the tap numbers,
The downsampling FIR filter device, wherein the additional delay means sequentially writes the Q channel data in the order of the tap numbers when the second delay means has written all the Q channel data in the order of the tap numbers.
前記第2の遅延手段と前記追加遅延手段とは、それらのタップ番号の順に前記Qチャネルデータを順次書き込む、ダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 The downsampling FIR filter device according to claim 1 or 2,
The down-sampling FIR filter device, wherein the second delay means and the additional delay means sequentially write the Q channel data in the order of their tap numbers.
前記追加遅延手段は、
前記積和演算手段による前記Iチャネルデータの積和演算中に入力される前記Qチャネルデータの個数分の遅延手段を有している、ダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 In the downsampling FIR filter device according to any one of claims 1 to 4,
The additional delay means includes
A downsampling FIR filter device comprising delay means for the number of Q channel data input during the product-sum operation of the I channel data by the product-sum operation means.
前記第1の遅延手段は、遅延した前記Iチャネルデータの読み出しを、一つ前のIチャネル演算時の読み出し開始タップ番号から前記Iチャネル入力データの個数分ずれたタップ番号から開始する、ダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 In the downsampling FIR filter device according to any one of claims 1 to 5,
The first delay means starts the readout of the delayed I channel data from a tap number shifted by the number of the I channel input data from the read start tap number at the time of the previous I channel calculation. FIR filter device.
前記追加遅延手段および前記第2の遅延手段は、遅延した前記Qチャネルデータの読み出しを、前記第2の遅延手段及び前記追加遅延手段を連続したタップ番号を持つものとして、一つ前のQチャネル演算時の読み出し開始タップ番号から前記Qチャネル入力データの個数分ずれたタップ番号から開始する、ダウンサンプリングFIRフィルタ装置。 In the downsampling FIR filter device according to any one of claims 1 to 5,
The additional delay means and the second delay means read the delayed Q channel data, assuming that the second delay means and the additional delay means have consecutive tap numbers, and the previous Q channel A downsampling FIR filter device that starts from a tap number that is shifted by the number of Q channel input data from a read start tap number at the time of calculation.
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Cited By (1)
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WO2008004629A1 (en) | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wireless communication system, mobile station apparatus and random access method |
-
2004
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