JP2007281954A - Digital filter - Google Patents

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江 孝 二 土
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce circuit scale and power consumption, and to prolong a driving time of a combo-type radio unit even in application to a WLAN device. <P>SOLUTION: The digital filter uses a plurality of coefficients of different impulse responses to output respectively a first filtering value of a signal of a first modulation system and a second filtering value of a second modulation system. The digital filter comprises: an approximate output unit 11 which outputs a first filtering value g(t) using a first coefficient a<SB>n</SB>as one of the plurality of coefficients and calculates out an approximate value of the second filtering value using an approximate coefficient of a second coefficient b<SB>n</SB>, including at least a part of the first coefficient a<SB>n</SB>, as one of the plurality of coefficients; a differential output unit 14 which calculates out a differential value between the approximate value outputted from the approximate output unit 11 and the second filtering value calculated using the second coefficient b<SB>n</SB>; and an addition unit 17 which outputs a second filtering value h(t) by adding the approximate value and the differential value calculated by the approximate output unit 11 and the differential output unit 14, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、通信機器に適用されるディジタルフィルタに関し、特に、電源供給における制限のある携帯可能な(portable)無線通信機器に適用されるディジタルフィルタに関する。   The present invention relates to a digital filter applied to a communication device, and more particularly to a digital filter applied to a portable wireless communication device having a limitation in power supply.

一般に、ディジタルフィルタは、入力データを保持しておくためのシフトレジスタと、周波数特性を変更するための乗算器および加算器を備えている。ディジタルフィルタの実現方法として例えばフラッシュ型の有限インパルス応答(FIR―Finite Impulse Response―)フィルタがある。フラッシュ型FIRフィルタはシフトレジスタに入力データを保持し、シフトレジスタの各段の値にフィルタ係数を掛け合わせ、掛け合わされた値をまとめて加算することによってフィルタリング値を得るものである。   In general, a digital filter includes a shift register for holding input data, and a multiplier and an adder for changing frequency characteristics. As an implementation method of the digital filter, for example, there is a flash type finite impulse response (FIR) filter. The flash FIR filter holds input data in a shift register, multiplies the value of each stage of the shift register by a filter coefficient, and adds the multiplied values together to obtain a filtering value.

図8は、従来のディジタルフィルタの一例を示している。図8はコンボ型受信機におけるディジタルフィルタを示しており、図8の上半分だけを用いると、通常のフラッシュ型FIRフィルタの構成になる。最初に、通常のディジタルフィルタについて説明する。図9上半分において、ADコンバータ1の出力データs(t)は、N段のシフトレジスタ2に入力され、初段から第n段までの複数段のフリップフロップ2(0)ないし2(N−1)までの各タップの出力に乗算器3(0)ないし3(N−1)により適切な重み付けを行なった後、加算器4で加算される。このときの重み付けのタップ係数を、a(n=0,1,…,N−1)とすると、時刻tにおける加算器の出力は、下式(i)のようになり、
g(t)=Σnan×s(t-n) ・・・(i)
入力信号の周波数特性を変更することができる。ここで、s(t)は時刻tにおけるディジタルフィルタの入力信号を表している。
FIG. 8 shows an example of a conventional digital filter. FIG. 8 shows a digital filter in a combo-type receiver. When only the upper half of FIG. 8 is used, the configuration of a normal flash FIR filter is obtained. First, a normal digital filter will be described. In the upper half of FIG. 9, the output data s (t) of the AD converter 1 is input to an N-stage shift register 2 and a plurality of flip-flops 2 (0) to 2 (N−1) from the first stage to the n-th stage. ) Are appropriately weighted by the multipliers 3 (0) to 3 (N-1) and then added by the adder 4. The tap coefficients of the weighting in this case, a n (n = 0,1, ..., N-1) When the output of the adder at time t is as shown below formula (i),
g (t) = Σ n a n × s (tn) (i)
The frequency characteristics of the input signal can be changed. Here, s (t) represents the input signal of the digital filter at time t.

後の実施形態において図示説明する無線受信機は、アンテナを備えるダウンコンバータと復調器との間に同相(I―inphase―)成分と直交(Q―quadrature―)成分を備える1系統のアナログ−ディジタルコンバータ(ADC)とディジタルフィルタとを有しており、アンテナで受信した信号をダウンコンバータで直交復調によってI成分とQ成分に分離した後、搬送波帯域からベースバンド(基底周波数、以下、B/B―Base-Band―帯域とする)まで周波数を下げる。ADコンバータによりアナログ信号をディジタル信号に変換し、ディジタルフィルタで不要な帯域のノイズを抑圧する。復調器では、変調されて送信されてきた信号を復調して、送信系列の推定値を得ている。   A radio receiver illustrated and described in a later embodiment is a single analog-digital system having an in-phase (I-inphase-) component and a quadrature (Q-quadrature-) component between a downconverter including an antenna and a demodulator. A converter (ADC) and a digital filter are provided, and after a signal received by an antenna is separated into an I component and a Q component by orthogonal demodulation by a down converter, a baseband (base frequency, hereinafter referred to as B / B) Reduce the frequency to “Base-Band”. An analog signal is converted into a digital signal by an AD converter, and unnecessary band noise is suppressed by a digital filter. The demodulator demodulates the signal that has been modulated and transmitted to obtain an estimated value of the transmission sequence.

このような基本的な構成に対してコンボ型無線受信機と呼ばれる構成例がある。このコンボ型無線受信器とは、複数の異なる変調方式の信号を受信するための無線装置のことをいう。このようなコンボ型無線受信機においては、アンテナを備えるダウンコンバータは1つであり、ADコンバータI成分用とQ成分用が並列に設けられているが、ディジタルフィルタは第1系統のI成分用とQ成分用が並列に第1系統復調器との間に設けられており、第2系統のI成分用とQ成分用のディジタルフィルタも並列に第2系統復調器との間に設けられている。したがって、コンボ型無線受信機では、ディジタルフィルタが4つに復調器が2つ設けられており、ADコンバータによりディジタル信号に変換された後は、2系統のそれぞれ異なるディジタルフィルタと復調器とをそれぞれ用いて送信系列推定値を得るようにしている。   There is a configuration example called a combo-type radio receiver for such a basic configuration. This combo-type radio receiver refers to a radio apparatus for receiving signals of a plurality of different modulation schemes. In such a combo-type radio receiver, there is one down converter including an antenna, and the AD converter I component and the Q component are provided in parallel, but the digital filter is for the first system I component. And the Q component are provided in parallel between the first system demodulator, and the second system I component and Q component digital filters are also provided in parallel between the second system demodulator. Yes. Therefore, in the combo-type radio receiver, four digital filters and two demodulators are provided. After being converted into digital signals by the AD converter, two different digital filters and demodulators are respectively connected. To obtain a transmission sequence estimation value.

従来のコンボ型受信機(あるいは送信機)では、受信(あるいは送信)系統毎に最適な係数を有するディジタルフィルタを複数個使用しており、上述した図8の上半分に示された通常のディジタルフィルタの構成を複数個用意するか、上半分が第1系統のディジタルフィルタであり、下半分が第2系統のディジタルフィルタとなったような図8に示すような複合型のディジタルフィルタを用いていた。   A conventional combo-type receiver (or transmitter) uses a plurality of digital filters each having an optimum coefficient for each reception (or transmission) system, and the normal digital signal shown in the upper half of FIG. A plurality of filter configurations are prepared, or a composite type digital filter as shown in FIG. 8 in which the upper half is a first-system digital filter and the lower half is a second-system digital filter is used. It was.

図8において、従来のコンボ型受信機用の複合型のディジタルフィルタは、ADコンバータ1の出力s(t)を各々の段2(0),2(1),…,2(N−2),2(N−1)ごとに順次格納するデータ格納レジスタ2と、このデータ格納レジスタ2の各々の段ごとの出力に第1の係数aを乗ずる各々の段ごとの乗算器3(0),3(1),…,3(N−2),3(N−1)を有する複数段の第1の乗算器3と、乗算器3の各段3(0),3(1),…,3(N−2),3(N−1)の出力を加算することにより第1系統のディジタル値g(t)を出力する第1の加算器4と、データ格納レジスタ2の各段2(0),2(1),…,2(N−2),2(N−1)ごとの出力に第2の係数bを乗ずる各々の段ごとの乗算器5(0),5(1),…,5(N−2),5(N−1)を有する複数段の第2の乗算器5と、乗算器5の各段5(0),5(1),…,5(N−2),5(N−1)の出力を加算することにより第1系統のディジタル値h(t)を出力する第2の加算器6と、を備える。 In FIG. 8, a conventional digital filter for a combo-type receiver uses an output s (t) of an AD converter 1 for each stage 2 (0), 2 (1),..., 2 (N-2). , 2 (n-1) and the data storage register 2 sequentially stores each multiplier 3 for each respective stage for multiplying a first coefficient a n in the output of each stage of each of the data storage register 2 (0) , 3 (1),..., 3 (N−2), 3 (N−1), a plurality of first multipliers 3, and each stage 3 (0), 3 (1), .., 3 (N-2), 3 (N-1), the first adder 4 that outputs the digital value g (t) of the first system by adding the outputs, and each stage of the data storage register 2 2 (0), 2 (1), ..., 2 (n-2), 2 a multiplier 5 (0) per each stage multiplying a second coefficient b n to (n-1) output for each, 5 ( ,..., 5 (N−2), 5 (N−1), and a plurality of stages of the second multiplier 5, and each stage 5 (0), 5 (1),. And a second adder 6 that outputs a digital value h (t) of the first system by adding the outputs of N-2) and 5 (N-1).

第1の係数aは各々の段の乗算器3(0),3(1),…,3(N−2),3(N−1)ごとにそれぞれa,a,a,…,aN−2,aN−1であり、第2の係数bは各々の段の乗算器5(0),5(1),…,5(N−2),5(N−1)ごとにそれぞれb,b,b,…,bN−2,bN−1となっている。このような複合型のディジタルフィルタはADコンバータ1の出力を別個のデータ格納レジスタに保持しておく構成に比べれば、データ格納レジスタ2を1列分省略できるので回路規模を削減できるという構成上の特徴を有しているとはいえ、依然としてビット幅の大きい乗算器を多数必要としており、全体としての回路規模と消費電力とが大きくなってしまうという問題があった。 First coefficient a n multiplier 3 of each stage (0), 3 (1) , ..., 3 (N-2), 3 (N-1) , respectively for each a 0, a 1, a 2 , ..., a N-2 , a N-1 , and the second coefficient b n is a multiplier 5 (0), 5 (1), ..., 5 (N-2), 5 (N- Each of 1) is b 0 , b 1 , b 2 ,..., B N−2 , b N−1 . Compared to a configuration in which the output of the AD converter 1 is held in a separate data storage register, such a composite digital filter has a configuration in which the data storage register 2 can be omitted for one column and the circuit scale can be reduced. Although it has the characteristics, it still requires a large number of multipliers having a large bit width, and there has been a problem that the overall circuit scale and power consumption become large.

例えばIEEE802.11gの規格に準拠するWLAN(Wireless LAN― Local Area Network―)システムでは、複数の変調方式の信号を受信するために少なくとも2種類のディジタルフィルタを同時に動作させる必要がある。さらに、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)と呼ばれる多重アクセスシステムが用いられており、このシステムでは受信信号が到来するタイミングを予測できないために、待ち受け時にもディジタルフィルタを動作させておかなければならない。そのため、ディジタルフィルタで消費される電力を極力小さくするということは、コンボ型の無線機であるWLAN機器の駆動時間を延ばすための大きな課題となっていた。   For example, in a WLAN (Wireless LAN—Local Area Network—) system compliant with the IEEE 802.11g standard, it is necessary to operate at least two types of digital filters simultaneously in order to receive signals of a plurality of modulation schemes. In addition, a multiple access system called CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) is used. Since this system cannot predict the timing at which the received signal arrives, the digital filter should be operated even during standby. There must be. For this reason, reducing the power consumed by the digital filter as much as possible has been a major issue for extending the driving time of WLAN devices that are combo-type radios.

以上のように、従来のコンボ型無線機のディジタルフィルタにおいては、複数の異なる変調方式に対応させてディジタルフィルタそのものを複合型の構成にしたとしても、依然としてビット幅の大きい乗算器を多数必要としており、回路規模と消費電力が大きくなってしまうという問題がある。   As described above, the conventional digital filter of the combo-type radio still requires a large number of multipliers having a large bit width even if the digital filter itself has a composite configuration corresponding to a plurality of different modulation methods. Therefore, there is a problem that the circuit scale and power consumption increase.

また、自局宛てのデータがいつ送信されてくるか予測がつかない通信システムに従来のディジタルフィルタを適用した場合、待ち受け時間においてもディジタルフィルタを動作させておかなくてはならないために、消費電力を低減することができず、WLAN機器に適用されたコンボ型無線機の駆動時間を伸ばすことが困難であるという問題もある。
特開2002−016479号公報 特開平11−202949号公報 USP6,307,879号公報
In addition, when a conventional digital filter is applied to a communication system that cannot predict when data destined for its own station will be transmitted, the digital filter must be operated during the standby time. There is also a problem that it is difficult to extend the driving time of the combo-type radio device applied to the WLAN device.
JP 2002-016479 A JP-A-11-202949 USP 6,307,879

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、回路規模および消費電力を低減すると共にWLAN機器に適用された場合でもコンボ型無線機の駆動時間を長くすることができるディジタルフィルタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a digital filter capable of reducing the circuit scale and power consumption and extending the driving time of a combo-type radio even when applied to a WLAN device. With the goal.

基本構成としての第1構成によるディジタルフィルタは、インパルス応答の異なる複数の係数を用いて、第1変調方式の信号の第1フィルタリング値と第2変調方式の第2フィルタリング値とをそれぞれ出力するディジタルフィルタであって、前記複数の係数の1つとしての第1係数を用いて前記第1フィルタリング値を出力すると共に、前記第1係数の少なくとも一部を含む、前記複数の係数の1つとしての第2係数の近似係数を用いて前記第2フィルタリング値の近似値を算出して出力する近似出力部と、前記近似出力部より出力された前記近似値と前記第2係数を用いて算出される前記第2フィルタリング値との差分値を算出して出力する差分出力部と、前記近似出力部と前記差分出力部によりそれぞれ算出された前記近似値および前記差分値を加算して前記第2フィルタリング値を出力する加算部と、を備えることを特徴とする。   The digital filter according to the first configuration as a basic configuration is a digital filter that outputs a first filtering value of a signal of the first modulation scheme and a second filtering value of the second modulation scheme using a plurality of coefficients having different impulse responses. A filter that outputs the first filtered value using a first coefficient as one of the plurality of coefficients and includes at least a part of the first coefficient as one of the plurality of coefficients; An approximate output unit that calculates and outputs an approximate value of the second filtering value using an approximate coefficient of the second coefficient, and is calculated using the approximate value output from the approximate output unit and the second coefficient. A difference output unit that calculates and outputs a difference value with respect to the second filtering value; the approximate value calculated by the approximate output unit and the difference output unit; Characterized by comprising an adding unit which adds the differential value to output the second filtered value.

第2構成によるディジタルフィルタは、第1構成のものにおいて、前記近似出力部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力する第1フィルタ部と、前記近似係数を用いて前記第2フィルタリング値の近似値を算出する近似値算出部とを備え、前記差分出力部は、入力したディジタル信号に対して前記第2係数および前記近似係数の加減算で生成される係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第2フィルタリング値の前記近似値および前記第2フィルタリング値の差分値を算出する差分算出部を備え、前記差分値と前記近似値とを加算する前記加算部の出力は前記第2フィルタリング値となることを特徴とする。   In the digital filter according to the second configuration, the approximate output unit includes a first filter unit that outputs the first filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient, and the approximate coefficient. An approximate value calculation unit that calculates an approximate value of the second filtering value by using the difference output unit, the coefficient generated by adding and subtracting the second coefficient and the approximate coefficient with respect to the input digital signal. A difference calculation unit that calculates the approximate value of the second filtering value and a difference value of the second filtering value as a finite impulse response filter coefficient, and an output of the adding unit that adds the difference value and the approximate value is The second filtering value is used.

第3構成によるディジタルフィルタは、第2構成のものにおいて、前記近似値算出部は前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第2フィルタリング値の近似値を出力することを特徴とする。   The digital filter according to the third configuration is that of the second configuration, wherein the approximate value calculation unit outputs an approximate value of the second filtering value by using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient.

第4構成によるディジタルフィルタは、第1構成のものにおいて、前記近似出力部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力すると共に前記第2フィルタリング値の近似値を算出する第1フィルタ部を備え、前記差分出力部は、前記第2係数から前記近似係数を差し引いた係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記差分値を出力する差分算出部を備え、前記加算部は、前記差分値と前記近似値を加算して前記第2フィルタリング値を出力する加算器を備えることを特徴とする。   In the digital filter according to the fourth configuration, the approximate output unit outputs the first filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient and outputs an approximate value of the second filtering value in the first configuration. A first filter unit for calculating, and the difference output unit includes a difference calculation unit that outputs the difference value using a coefficient obtained by subtracting the approximate coefficient from the second coefficient as a finite impulse response filter coefficient. And an adder for adding the difference value and the approximate value and outputting the second filtered value.

第5構成によるディジタルフィルタは、第1構成のものにおいて、前記近似出力部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力する第1フィルタ部と、近似係数として前記第1係数の一部を有限インパルス応答フィルタ係数とする変形フラッシュ型FIRフィルタである第3のフィルタ部よりなる近似値算出部と、を備え、前記差分出力部は、前記第2係数から前記近似係数を差し引いた係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記差分フィルタリング値を出力する第2フィルタ部を備えることを特徴とする。   A digital filter according to a fifth configuration is the first configuration, wherein the approximate output unit includes a first filter unit that outputs the first filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient, and the approximate coefficient as the first filter. An approximate value calculation unit including a third filter unit that is a modified flash FIR filter in which a part of the first coefficient is a finite impulse response filter coefficient, and the difference output unit is configured to approximate the second coefficient to the approximation A second filter unit that outputs the differential filtering value using a coefficient obtained by subtracting the coefficient as a finite impulse response filter coefficient is provided.

上記構成を有するディジタルフィルタによれば、回路規模および消費電力を低減することができる。   According to the digital filter having the above configuration, the circuit scale and power consumption can be reduced.

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るディジタルフィルタの実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a digital filter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の基本概念を含む第1実施形態に係るディジタルフィルタの構成を示すブロック図である。図1において、ディジタルフィルタ10は、異なる複数の変調方式の信号を送受信する無線送受信機に適用されてインパルス応答が異なる複数の係数で表されるディジタルフィルタであり、図2に構成例を示す無線受信機や図3に構成例を示すコンボ型無線受信機に適用されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital filter according to a first embodiment including the basic concept of the present invention. In FIG. 1, a digital filter 10 is a digital filter that is applied to a wireless transceiver that transmits and receives signals of a plurality of different modulation schemes and that is represented by a plurality of coefficients having different impulse responses. The present invention is applied to a receiver and a combo-type wireless receiver whose configuration example is shown in FIG.

まず、図2の無線受信機および図3のコンボ型無線受信機について説明する。ここで、コンボ型無線受信機とは、複数の異なる変調方式の信号を受信するための無線装置のことをいう。図2において、アンテナ8で受信した信号をダウンコンバータ7で直交復調によってI成分とQ成分に分離した後、搬送波帯域からベースバンド(Base-band―基底周波数―)帯域まで周波数を変換する。ADコンバータ1(I)および1(Q)によりそれぞれの相の成分ごとにアナログ信号をディジタル信号に変換して、ディジタルフィルタ10(I)および10(Q)により不要帯域のノイズを抑圧している。復調器9では変調された信号を復調し、送信系列の推定値を得る。   First, the wireless receiver of FIG. 2 and the combo-type wireless receiver of FIG. 3 will be described. Here, the combo-type radio receiver refers to a radio apparatus for receiving signals of a plurality of different modulation schemes. In FIG. 2, a signal received by the antenna 8 is separated into an I component and a Q component by orthogonal demodulation by the down converter 7, and then the frequency is converted from a carrier band to a baseband (Base-band) band. An analog signal is converted into a digital signal for each phase component by the AD converters 1 (I) and 1 (Q), and noise in unnecessary bands is suppressed by the digital filters 10 (I) and 10 (Q). . The demodulator 9 demodulates the modulated signal to obtain an estimated value of the transmission sequence.

また、図3において、コンボ型無線受信機は、ADコンバータ1(I)および1(Q)後のディジタル信号を2系統のそれぞれ異なるディジタルフィルタ10A系および10B系と復調器9Aおよび9Bを用いて送信系列推定値を算出することにより、コンボ型受信機を構成している。各系統でI成分とQ成分とをディジタルフィルタリングするので、第1系統のディジタルフィルタは10A(I)と10A(Q)を含み、第2系統のディジタルフィルタは10B(I)と10B(Q)を含んでいる。第1実施形態のディジタルフィルタは、図3に示すコンボ型ディジタルフィルタに適用されるものである。   In FIG. 3, the combo-type radio receiver uses two different digital filters 10A and 10B and demodulators 9A and 9B to convert the digital signals after AD converters 1 (I) and 1 (Q), respectively. A combo-type receiver is configured by calculating the transmission sequence estimation value. Since the I component and the Q component are digitally filtered in each system, the first system digital filter includes 10A (I) and 10A (Q), and the second system digital filter includes 10B (I) and 10B (Q). Is included. The digital filter of the first embodiment is applied to the combo type digital filter shown in FIG.

図1において、ディジタルフィルタ10は、アナログ信号からアナログ−ディジタル変換されたディジタル信号s(t)を複数段で順次保持して前記複数の係数のうちの1つとしての第1係数aを用いて第1フィルタリング値g(t)を出力すると共に複数の係数のうち他の1つとしての第2係数bを用いて算出される第2フィルタリング値h(t)の近似値を算出し出力する近似出力部11と、近似出力部11より出力された近似値と第2係数bを用いて算出される第2フィルタリング値h(t)との差分値を算出して出力する差分出力部14と、近似出力部11と差分算出部14によりそれぞれ算出された近似値および差分値を加算して第2フィルタリング値h(t)を出力する加算部17とを備える。 In Figure 1, the digital filter 10, from an analog signal analog - using the first coefficient a n as one of the digitally converted sequentially held to the plurality of coefficient digital signal s (t) at a plurality of stages and calculating an approximate value of the second filtered value h (t) calculated using the second coefficient b n as one of the other of the plurality of coefficients and outputting a first filtered value g (t) Te output The approximate output unit 11 that calculates the difference value between the approximate value output from the approximate output unit 11 and the second filtering value h (t) calculated using the second coefficient b n. 14 and an addition unit 17 that adds the approximate value and the difference value respectively calculated by the approximate output unit 11 and the difference calculation unit 14 and outputs a second filtering value h (t).

なお、近似出力部11の詳細な構成としては、第1係数aを用いて第1フィルタリング値g(t)を出力する第1フィルタ部12と、第2係数bを用いて算出される第2フィルタリング値h(t)の近似値を算出する近似値算出部13と、を備えるようにしても良い。また、差分出力部14は、第2係数bを用いて算出される第2フィルタリング値h(t)の近似値と第2フィルタリング値h(t)の差分を算出する差分算出部15であっても良く、この差分算出部15が第2フィルタ部を含んでいても良い。 As the detailed structure of the approximate output unit 11, a first filter unit 12 for outputting a first filtered value g (t) by using the first coefficient a n, it is calculated using the second coefficient b n An approximate value calculation unit 13 that calculates an approximate value of the second filtering value h (t) may be provided. The difference output unit 14 is a difference calculation unit 15 that calculates a difference between the approximate value of the second filtering value h (t) calculated using the second coefficient b n and the second filtering value h (t). The difference calculation unit 15 may include a second filter unit.

[第2実施形態]
図4は、本発明の第2実施形態によるディジタルフィルタを示している。第2実施形態は、第1フィルタ部12と近似値算出部13を第1フィルタ係数としての係数aを有するフラッシュ型FIRフィルタに置き換え、差分出力部14をフィルタ係数として「b−a」を有するフラッシュ型FIRフィルタに置き換え、加算部を加算器17に置き換えた例を示している。
[Second Embodiment]
FIG. 4 shows a digital filter according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment, "b l -a l replaces the approximate value calculating section 13 and the first filter unit 12 to the flash FIR filter with coefficients a n as a first filter coefficient, the difference output unit 14 as the filter coefficients The flash type FIR filter having “” is replaced with the adder 17 in the example.

すなわち、第2実施形態によるディジタルフィルタは、第1実施形態に記載のディジタルフィルタにおいて、近似出力部11は、第1係数aによるフィルタリング値を算出して前記第1フィルタリング値g(t)を出力すると共に第2フィルタリング出力値の近似値を算出する第1係数aを有する第1フィルタ部12を備え、差分出力部14は、第2係数bから近似係数としての第1係数aを差し引いた係数(b−a)を有限インパルス応答フィルタ係数として差分フィルタリング値を出力する差分算出部16と、前記差分フィルタリング値と前記第1フィルタリング値を加算して第2係数bと同じ係数[すなわち、=(b−a)+a]によるフィルタリング値としての第2フィルタリング値h(t)を出力する加算器17とを備えることを特徴とする。 That is, the digital filter according to the second embodiment, the digital filter according to the first embodiment, the approximate output unit 11, the calculates the filtering value of the first coefficient a n first filtered value g (t) is It comprises a first filter section 12 having a first coefficient a n for calculating an approximate value of the second filtered output value and outputting the difference output unit 14, a first coefficient a n as an approximation coefficient from the second coefficient b n A difference calculation unit 16 that outputs a difference filtering value using a coefficient (b n −a n ) subtracted as a finite impulse response filter coefficient, and adds the difference filtering value and the first filtering value to obtain a second coefficient b n the same coefficient [i.e., = (b n -a n) + a n] by the second filtering value h (t) the output of the filtering value Characterized in that it comprises a that adder 17.

図5は、図4に示す第2実施形態におけるフィルタ係数例を示している。この第2実施形態では、入力信号やフィルタ係数を実数と仮定するが、複素数になったとしても同様の考え方を適用できる。   FIG. 5 shows an example of filter coefficients in the second embodiment shown in FIG. In the second embodiment, the input signal and the filter coefficient are assumed to be real numbers, but the same idea can be applied even if the input signals and filter coefficients are complex numbers.

この第2実施形態においては、2系統のフィルタ出力
g(t)=Σnan×s(t-n) ・・・(ii)
h(t)=Σnbn×s(t-n) ・・・(iii)
を得るために、
g(t)=Σnan×s(t-n) ・・・(iv)
h(t)=g(t)+{h(t)-g(t)}
nan×s(t-n)+{Σn(bn -an)×s(t-n)} ・・・(v)
という関係を利用している。図5に示すように、フィルタ係数aとb(n=0〜N−1)の差の絶対値|a−b|が小さい場合に、h(t)を求めるために、近似値としてg(t)を利用し、差分「b−a」をフィルタ係数としたディジタルフィルタから求めることにより、計算に必要な回路規模を大幅に削減することができる。その理由は入力信号s(t)のビット幅をw、bを表現するために必要だった値をw、b −aを表現するために必要な値w(w<w)としたとき、h(t)の計算に必要な乗算器をwビット×wビットのものからwビット×wビットのものに置き換えることができ、この置き換えによって得られた回路の削減規模は新たに必要となる最終段の加算器の回路規模よりも十分大きいからである。
In the second embodiment, two filter outputs
g (t) = Σ n a n × s (tn) (ii)
h (t) = Σ n b n × s (tn) (iii)
To get
g (t) = Σ n a n × s (tn) (iv)
h (t) = g (t) + {h (t) -g (t)}
= Σ n a n × s (tn) + {Σ n (b n -a n ) × s (tn)} (v)
Is used. As shown in FIG. 5, the absolute value of the difference of the filter coefficients a n and b n (n = 0~N-1 ) | a n -b n | if small, in order to determine the h (t), approximated By using g (t) as a value and obtaining from a digital filter using the difference “b n −a n ” as a filter coefficient, the circuit scale required for the calculation can be greatly reduced. The reason is the bit width w s of the input signal s (t), the value needed to represent the b n w 0, b n -a n needed to represent the value w 1 (w s < when a w 0), h multipliers required in the calculation of (t) can be replaced by the those of w s bits × w 0 bits of w s bits × w s bits, obtained by the replacement This is because the circuit reduction scale is sufficiently larger than the circuit scale of the final stage adder that is newly required.

この第2実施形態では、式(iii)で表されるh(t)のすべての項の和の近似値をa×s(t−n)を使って求めたが、h(t)の部分和の近似値をa×s(t−n)を使って求め、その近似値を利用してh(t)を求めても回路規模と消費電力を削減することが可能である。 In the second embodiment, was determined using the equation approximation of the sum of all the terms of h (t) represented by (iii) a n × s ( t-n), h of (t) the approximation of the partial sum obtained with a n × s (t-n ), it is possible to reduce power consumption and circuit scale even seek h (t) by using the approximate value.

なお、第2実施形態では、FIRフィルタとしてフラッシュ型のものを例として挙げたが、転置型FIRフィルタを用いてもよい。ここで転置型FIRフィルタとは、シフトレジスタの各段の間に、前段のレジスタに保持されている値と入力データにフィルタ係数を掛け合わせたものとを加算する加算器が挿入されたFIRフィルタである。転置型FIRフィルタではフィルタ係数の並び方がフラッシュ型FIRフィルタと比較してちょうど転置された順番になる。   In the second embodiment, the flash type filter is used as an example of the FIR filter, but a transposition type FIR filter may be used. Here, the transposed FIR filter is an FIR filter in which an adder for adding the value held in the previous register and the input data multiplied by the filter coefficient is inserted between the stages of the shift register. It is. In the transposed FIR filter, the arrangement order of the filter coefficients is just the transposed order as compared with the flash type FIR filter.

[第3実施形態]
次に、図6および図7を参照しながら、本発明の第3実施形態に係るディジタルフィルタについて説明する。この第3実施形態は第1実施形態における第1フィルタ部をフィルタ係数としてa(0≦n≦24)を有するフラッシュ型FIRフィルタに置き換え、近似値算出部をフィルタ係数として{a, −a, a, a12, a20, −a23, a24}をもつ変形フラッシュ型FIRフィルタに、差分算出部をフィルタ係数として{b−a, b+a, b−a, b−a12, b−a20, b+a23, b−a24}をもつフラッシュ型FIRフィルタに置き換え、加算部を加算器に置き換えた例である。ここで変形フラッシュ型としているのは、加算するタイミングを調整するためのレジスタが挿入されているからである。
[Third Embodiment]
Next, a digital filter according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment is replaced with a flash-type FIR filters with a n (0 ≦ n ≦ 24 ) a first filter unit in the first embodiment as the filter coefficients, {a 0 approximate value calculating section as the filter coefficients, - The modified flash FIR filter having a 1 , a 4 , a 12 , a 20 , −a 23 , a 24 }, and {b 0 −a 0 , b 1 + a 1 , b 2 − In this example, a flash type FIR filter having a 4 , b 3 -a 12 , b 4 -a 20 , b 5 + a 23 , b 6 -a 24 } is replaced, and the adder is replaced by an adder. The reason why the modified flash type is used is that a register for adjusting the timing of addition is inserted.

第3実施形態におけるフィルタ係数例を図7に示す。この第4実施形態では入力信号やフィルタ係数を実数と仮定するが、複素数になったとしても同様の考え方を適用できる。   FIG. 7 shows an example of filter coefficients in the third embodiment. In the fourth embodiment, the input signal and the filter coefficient are assumed to be real numbers, but the same idea can be applied even if the input signals and filter coefficients are complex numbers.

この第4実施形態では2系統のフィルタ出力
g(t)=Σnan×s(t-n) ・・・(vi)
h(t)=Σnbn×s(t-n) ・・・(vii)
を得るために、
g(t)=Σnan×s(t-n) ・・・(viii)
h(t)={a0×s(t-9) + a1×s(t-10) - a4×s(t-11) + a12×s(t-12)
- a20×s(t-13) + a23×s(t-14) + a24×s(t-15)}
+ {(b0-a0)×s(t-9) + (b1+a1)×s(t-10) + (b2-a4)×s(t-11) + (b3 -a12)×s(t-12)
+ (b4-a20)×s(t-13) + (b5+a23)×s(t-14) + (b6-a24)×s(t-15)} ・・・(ix)
という関係を利用する。h(t)を計算するためには、まず、a(n=0〜24)の中からb(l=0〜6)と絶対値の近い値を選んでから、それらをh(t)の近似値を計算するために用いている。次に、h(t)とh(t)の近似値との差分をb−a (あるいはb+a)をフィルタ係数としたディジタルフィルタから求める。最後に、h(t)の近似値と差分を加算することによってh(t)の値を導き出している。ここで、aはbと絶対値の近い値を表している。以上の動作により、第2実施形態と同様にh(t)の計算のために新たに必要になる乗算器のビット幅を削減することができ、2系統のフィルタ出力を得るのに必要な回路規模と消費電力を大幅に削減することができる。
In this fourth embodiment, two filter outputs
g (t) = Σ n a n × s (tn) (vi)
h (t) = Σ n b n × s (tn) (vii)
To get
g (t) = Σ n a n × s (tn) (viii)
h (t) = (a 0 × s (t-9) + a 1 × s (t-10)-a 4 × s (t-11) + a 12 × s (t-12)
-a 20 × s (t-13) + a 23 × s (t-14) + a 24 × s (t-15)}
+ ((b 0 -a 0 ) × s (t-9) + (b 1 + a 1 ) × s (t-10) + (b 2- a 4 ) × s (t-11) + (b 3 -a 12 ) × s (t-12)
+ (b 4- a 20 ) × s (t-13) + (b 5 + a 23 ) × s (t-14) + (b 6 -a 24 ) × s (t-15)} (... ix)
This relationship is used. To calculate h (t), first, after selecting a b l (l = 0~6) values close absolute value from among a n (n = 0~24), they h (t ) Is used to calculate the approximate value. Next, a difference between h (t) and an approximate value of h (t) is obtained from a digital filter using b n −a m (or b n + a m ) as a filter coefficient. Finally, the value of h (t) is derived by adding the approximate value of h (t) and the difference. Here, a m represents a value close to b n in absolute value. With the above operation, the bit width of the multiplier that is newly required for the calculation of h (t) can be reduced as in the second embodiment, and a circuit necessary for obtaining two filter outputs. Scale and power consumption can be greatly reduced.

すなわち第3実施形態によるディジタルフィルタは、第1実施形態のディジタルフィルタにおいて、近似出力部が、第1係数aを有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力する第1フィルタ部12と、近似係数として第1係数aの一部を有限インパルス応答フィルタ係数とする変形フラッシュ型FIRフィルタである第3のフィルタ部23よりなる近似値算出部13と、を備え、差分出力部14は、前記第2係数から前記近似係数を差し引いた係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記差分フィルタリング値を出力する第2フィルタ部15を備えることを特徴とする。この第3実施形態の構成からも分かるように、各信号系統のフィルタのタップ数やフィルタ係数の符号が一致していなくても本発明のアイディアを適用し、回路規模と消費電力の削減を実現できる。 That digital filter according to the third embodiment, in the digital filter of the first embodiment, the approximate output section, a first filter unit 12 which outputs the first filtered value of the first coefficient a n as a finite impulse response filter coefficients includes an approximation calculation unit 13 a part of the first coefficient a n as an approximation coefficient becomes than the third filter portion 23 which is a modified flash type FIR filter having a finite impulse response filter coefficients, the differential output unit 14 The second filter unit 15 outputs the differential filtering value using a coefficient obtained by subtracting the approximate coefficient from the second coefficient as a finite impulse response filter coefficient. As can be seen from the configuration of the third embodiment, the idea of the present invention is applied to reduce the circuit scale and power consumption even if the number of filter taps and the sign of the filter coefficient of each signal system do not match. it can.

なお第3実施形態においても、FIRフィルタとして転置型FIRフィルタを用いてもよい。   In the third embodiment, a transposition FIR filter may be used as the FIR filter.

第1実施形態によるディジタルフィルタの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the digital filter by 1st Embodiment. 無線受信機の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a radio receiver. コンボ型無線受信機の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a combo type | mold radio | wireless receiver. 第2実施形態によるディジタルフィルタの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the digital filter by 2nd Embodiment. 第2実施形態のディジタルフィルタの係数と添え字の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the coefficient of the digital filter of 2nd Embodiment, and a subscript. 第3実施形態によるディジタルフィルタの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the digital filter by 3rd Embodiment. 第3実施形態のディジタルフィルタの係数と添え字の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the coefficient of the digital filter of 3rd Embodiment, and a subscript. コンボ型無線機における従来のディジタルフィルタを示すブロック図。The block diagram which shows the conventional digital filter in a combo type | mold radio | wireless machine.

符号の説明Explanation of symbols

第1係数
第2係数
−a 差分係数
s(t) 入力ディジタル信号
g(t) 第1フィルタリング値
h(t) 第2フィルタリング値
11 近似出力部
12 第1フィルタ部
13 近似値算出部
14 差分出力部
15 第2フィルタ部
16 差分算出部
17 加算部
23 第3フィルタ部(転置型FIRフィルタ)
a n first coefficient b n second coefficient b n -a n difference coefficient s (t) the input digital signal g (t) first filtering value h (t) second filtering value 11 approximates the output unit 12 first filter unit 13 Approximate value calculation unit 14 Difference output unit 15 Second filter unit 16 Difference calculation unit 17 Addition unit 23 Third filter unit (transposed FIR filter)

Claims (5)

インパルス応答の異なる複数の係数を用いて、第1変調方式の信号の第1フィルタリング値と第2変調方式の第2フィルタリング値とをそれぞれ出力するディジタルフィルタであって、
前記複数の係数の1つとしての第1係数を用いて前記第1フィルタリング値を出力すると共に、前記第1係数の少なくとも一部を含む、前記複数の係数の1つとしての第2係数の近似係数を用いて前記第2フィルタリング値の近似値を算出して出力する近似出力部と、
前記近似出力部より出力された前記近似値と前記第2係数を用いて算出される前記第2フィルタリング値との差分値を算出して出力する差分出力部と、
前記近似出力部と前記差分出力部によりそれぞれ算出された前記近似値および前記差分値を加算して前記第2フィルタリング値を出力する加算部と、
を備えることを特徴とするディジタルフィルタ。
A digital filter that outputs a first filtering value of a signal of the first modulation scheme and a second filtering value of the second modulation scheme using a plurality of coefficients having different impulse responses,
Approximating a second coefficient as one of the plurality of coefficients, wherein the first filtering value is output using a first coefficient as one of the plurality of coefficients and includes at least a part of the first coefficient An approximate output unit that calculates and outputs an approximate value of the second filtering value using a coefficient;
A difference output unit that calculates and outputs a difference value between the approximate value output from the approximate output unit and the second filtering value calculated using the second coefficient;
An adding unit that adds the approximate value and the difference value calculated by the approximate output unit and the difference output unit, respectively, and outputs the second filtering value;
A digital filter comprising:
前記近似出力部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力する第1フィルタ部と、前記近似係数を用いて前記第2フィルタリング値の近似値を算出する近似値算出部とを備え、
前記差分出力部は、入力したディジタル信号に対して前記第2係数および前記近似係数の加減算で生成される係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第2フィルタリング値の前記近似値および前記第2フィルタリング値の差分値を算出する差分算出部を備え、
前記差分値と前記近似値とを加算する前記加算部の出力は、前記第2フィルタリング値となる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。
The approximate output unit outputs a first filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient, and an approximate value for calculating an approximate value of the second filtering value using the approximate coefficient A calculation unit,
The differential output unit uses the approximate value of the second filtering value and the second filtering value by using a coefficient generated by adding and subtracting the second coefficient and the approximate coefficient with respect to the input digital signal as a finite impulse response filter coefficient. A difference calculation unit for calculating the difference value of
The digital filter according to claim 1, wherein an output of the adding unit that adds the difference value and the approximate value becomes the second filtering value.
前記近似値算出部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第2フィルタリング値の近似値を出力することを特徴とする請求項2に記載のディジタルフィルタ。   The digital filter according to claim 2, wherein the approximate value calculation unit outputs an approximate value of the second filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient. 前記近似出力部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力すると共に前記第2フィルタリング値の近似値を算出する第1フィルタ部を備え、
前記差分出力部は、前記第2係数から前記近似係数を差し引いた係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記差分値を出力する差分算出部を備え、
前記加算部は、前記差分値と前記近似値を加算して前記第2フィルタリング値を出力する加算器を備える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。
The approximate output unit includes a first filter unit that outputs the first filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient and calculates an approximate value of the second filtering value,
The difference output unit includes a difference calculation unit that outputs the difference value as a finite impulse response filter coefficient obtained by subtracting the approximate coefficient from the second coefficient,
The digital filter according to claim 1, wherein the adding unit includes an adder that adds the difference value and the approximate value and outputs the second filtering value.
前記近似出力部は、前記第1係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記第1フィルタリング値を出力する第1フィルタ部と、近似係数として前記第1係数の一部を有限インパルス応答フィルタ係数とする変形フラッシュ型FIRフィルタである第3のフィルタ部よりなる近似値算出部と、を備え、前記差分出力部は、前記第2係数から前記近似係数を差し引いた係数を有限インパルス応答フィルタ係数として前記差分フィルタリング値を出力する第2フィルタ部を備える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。   The approximate output unit includes a first filter unit that outputs the first filtering value using the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient, and a modification that uses a part of the first coefficient as a finite impulse response filter coefficient as an approximate coefficient. An approximate value calculation unit comprising a third filter unit that is a flash FIR filter, and the differential output unit uses the coefficient obtained by subtracting the approximate coefficient from the second coefficient as a finite impulse response filter coefficient to perform the differential filtering The digital filter according to claim 1, further comprising a second filter unit that outputs a value.
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TWI393452B (en) * 2008-07-07 2013-04-11 Himax Media Solutions Inc Method for separating luminance and chrominance of composite tv analog signal

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