JP2558846B2 - デジタルフィルタバンク - Google Patents

デジタルフィルタバンク

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JP2558846B2
JP2558846B2 JP63274874A JP27487488A JP2558846B2 JP 2558846 B2 JP2558846 B2 JP 2558846B2 JP 63274874 A JP63274874 A JP 63274874A JP 27487488 A JP27487488 A JP 27487488A JP 2558846 B2 JP2558846 B2 JP 2558846B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 デジタル信号処理応用として、特に通信の分野におい
ては、FDM信号の合成や分解、周波数スペクトルの分析
などのために、複素化デジタルフィルタやデジタルフィ
ルタバンクがしばしば必要とされる。本発明は、このよ
うなデジタル信号処理におけるデジタルフィルタバンク
に関するものである。
従来の技術 第5図は従来のデジタルフィルタバンクの構成図を示
すものであり、33−1〜33−Nは並列に並べられたデジ
タルフィルタである。32はデマルチプレクサで、入力部
31からの入力データを順次デジタルフィルタに供給す
る。
以上のように構成された従来のデジタルフィルタバン
クにおいては、入力部31からの入力データ34(X0、X1
X2、X3、・・・)を順次デジタルフィルタ33−1〜33−
Nに供給する。各デジタルフィルタにNケ毎のデータ35
−1(X0、XN、・・・)、35−2(X1、XN+1、・・
・)、35−3(X2、XN+2、・・・)、35−N(XN-1、X
2N-1、・・・)を供給し、N個のデジタルフィルタにて
並列にフィルタリング処理していた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、例えば各デジタ
ルフィルタのタップ数をMタップとすれば、乗算器がM
×N個必要となり、フィルタバンクの段数が増加すると
共に、乗算器の個数を増やし、そのために全体のハード
ウェア量が大きくなり、LSI化には不向きであるという
課題を有していた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、デジタル
フィルタバンクを構成する際に、デジタルフィルタを並
列に並べる代わりに、乗算器に時分割処理をさせること
で、乗算器の個数を節約でき、全体のハードウェア量を
低減し、LSI化を容易にするデジタルフィルタバンクを
提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、入力データとFIRフィルタの各タップの係
数を乗算するM個の乗算器と、前記乗算器出力を遅延さ
せるN段の遅延回路を(M−1)組と、前記乗算器出力
と前記遅延回路の加算を行う(M−1)個の加算器を備
え、タップ係数は、各タップ毎にN段の係数バッファを
持ち、これをデータ入力のタイミング毎に、1段目用係
数、2段目用係数……、N段目用係数、1段目用係数…
…と切り替えることにより、乗算器はM個のみで、Mタ
ップのFIRフィルタN段の演算を行うものである。
作用 本発明は前記した構成により、各タップのN個の係数
が、データ入力のタイミング毎に順次切り替えられ、こ
の係数と入力データの乗算結果は、Nサンプル分遅延
後、次段のタップの乗算結果と加えられるため、結果的
にN種類のMタップの累積加算(FIRディジタルフィル
タリング処理)が時分割処理にて行われる事になる。
実施例 第1図は、本発明の第一の実施例における2段4タッ
プのデジタルフィルタバンクの構成図を示すものであっ
て、実信号を複素信号に変換する複素化フィルタなどに
利用できるものである。第1図において、102、103、10
4、105は2段構成の係数バッファ、106、107、108、109
は乗算器、110、111、113、114、116、117は遅延回路、
112、115、118は加算器、120は1入力毎に乗算される係
数バッファをAB交互に切り替える係数バッファ制御回路
である。
以下、本実施例の動作を第2図を参照して説明する。
第2図には、第1図中(1)(2)・・・(7)の各測
定点における入力クロック毎の値を示した。特に、測定
点(7)は、出力である。入力を121(X0、X1、X2
X3、・・・)とする。第1クロックでは、制御回路120
により各係数バッファは、A側がセレクトされ、各乗算
器にて当該係数値とX0が乗算され、測定点(1)(3)
(5)(7)には、それぞれA3X0、A2X0、A1X0、A0X0
出力される。また測定点(2)(4)(6)には、それ
ぞれ前段の初期値0が出力される。第2クロックでは、
各係数バッファは、B側がセレクトされ、各乗算器にて
当該係数値とX1が乗算され、測定点(1)(3)(5)
(7)には、それぞれB3X1、B2X1、B1X1、B0X1が出力さ
れる。また測定点(2)(4)(6)には、前段の値A3
X0、A2X0、A1X0、がそれぞれ出力される。第3クロック
では、各係数バッファは、A側がセレクトされる。各乗
算器にて当該係数値とX2が乗算され、測定点(1)には
A3X2が、(3)(5)(7)には、前段の値も加算さ
れ、それぞれA2X2+A3X0、A1X2+A2X0、A0X2+A1X0が出
力される。また測定点(2)(4)(6)には、前段の
値B3X1、B2X1、B1X1がそれぞれ出力される。第4クロッ
クでは、各係数バッファは、B側がセレクトされる。各
乗算器にて当該係数値とX3が乗算され、測定点(1)に
はB3X3が、(3)(5)(7)には、前段の値も加算さ
れ、それぞれB2X3+B3X1、B1X3+B2X1、B0X3+B1X1が出
力される。また測定点(2)(4)(6)には、前段の
値A3X2、A2X2+A3X0、A1X2+A2X0がそれぞれ出力され
る。以下同様にして、入力毎に累積加算が行われ、第7
クロックの出力はA0X6+A1X4+A2X2+A3X0、第8クロッ
クの出力はB0X7+B1X5+B2X3+B3X1、第9クロックの出
力はA0X8+A1X6+A2X2+A3X2、第10クロックの出力はB0
X9+B1X7+B2X5+B3X3となる。上記のようにして、第7
クロック以降の出力には、奇数クロック目には、偶数次
クロックの入力列がA側の係数によってフィルタリング
処理されたデータが、奇偶数クロック目には、奇数次ク
ロックの入力列がB側の係数によってフィルタリング処
理されたデータが出力されることになる。
また、実信号の複素化フィルタを実現するため、ある
実信号処理のフィルタの特性をH(Z)とし、これを次
のように表現する。
H(Z)=He(Z2)+Z-1Ho(Z2) (He(Z2)は偶数次係数、Ho(Z2)は奇数次係数) 複素処理化するために、H(Z)を周波数軸上で−jシ
フトすると、 H(−jZ)=He((−jZ2))+Z-1Ho((−jZ2)) Z2=Zとして、 =He0Z0−He1Z-1+He2Z-2−He3Z-3・・・ +jZ-1(H00Z0−H01Z-1+H02Z-2−H03Z-3+・・) となる。従って、これを実施例に適用するために、H
(Z)の偶数次の係数列を1ケ毎に符号変換しA側に、
同じく奇数次の係数を1ケ毎に符号変換しB側にセット
しておけば、本実施例は、実信号の複素化フィルタとし
て動作する。
以上のように本実施例によれば、乗算器の入力部に2
段の係数バッファと各タップの間に2個の遅延回路とを
設け、データ入力のタイミング毎に、乗算される係数バ
ッファを切り替えることにより、乗算器は4個のみで、
2段4タップのデジタルフィルタバンクを構成すること
ができる。
第3図は、本発明の第二の実施例における4段4タッ
プのデジタルフィルタバンクの構成図を示すものであっ
て、4チャンネルFDM−TDM変換器のフィルタバンクなど
に利用できるものである。第3図において、202、203、
204、205は4段構成の係数バッファ、206、207、208、2
09は乗算器、210、211、212、213、215、216、217、21
8、220、221、222、223は遅延回路、214、219、224は加
算器、226は1入力毎に乗算される係数バッファをA−
B−C−D−A−・・・と順次切り替える係数バッファ
制御回路である。
以下、本実施例の動作を第4図を参照して説明する。
第4図は、第3図中(1)(2)・・・(13)の各測定
点における入力クロック毎の値を示す。特に、測定点
(13)は、出力である。入力を201(X0、X1、X2、X3
・・・)とする。第1クロックでは、制御回路226によ
り各係数バッファは、Aバッファがセレクトされ、各乗
算器にて当該係数値とX0が乗算され、測定点(1)
(5)(9)(13)には、それぞれA3X0、A2X0、A1X0
A0X0が出力される。また測定点(2)(3)(4)
(6)(7)(8)(10)(11)(12)には、それぞれ
前段の初期値0が出力される。第2クロックでは、各係
数バッファは、Bバッファがセレクトされ、各乗算器に
て当該係数値とX1が乗算され、測定点(1)(5)
(9)(13)には、それぞれB3X1、B2X1、B1X1、B0X1
出力される。また測定点(2)(6)(10)には、前段
の値A3X0、A2X0、A1X0および測定点(3)(4)(7)
(8)(11)(12)には0が、それぞれ出力される。第
3クロックでは、各係数バッファは、Cバッファがセレ
クトされ、各乗算器にて当該係数値とX2が乗算され、測
定点(1)(5)(9)(13)には、それぞれC3X2、C2
X2、C1X2、C0X2が出力される。また測定点(2)(6)
(10)(3)(7)(11)には、前段の値B3X1、B2X1
B1X1、A3X0、A2X0、A1X0および測定点(4)(8)(1
2)には0が、それぞれ出力される。第4クロックで
は、各係数バッファは、Dバッファがセレクトされ、各
乗算器にて当該係数値とX3が乗算され、測定点(1)
(5)(9)(13)には、それぞれD3X3、D2X3、D1X3
D0X3が出力される。また測定点(2)(6)(10)
(3)(7)(11)(4)(8)(12)には、前段の値
C3X2、C2X2、C1X2、B3X1、B2X1、B1X1、A3X0、A2X0、A1
X0が、それぞれ出力される。第5クロックでは、各係数
バッファは、再びAバッファがセレクトされる。各乗算
器にて当該係数値とX4が乗算され、測定点(1)にはA3
X4が、(5)(9)(13)には、前段の値も加算され、
それぞれA2X4+A3X0、A1X4+A2X0、A0X4+A1X0が出力さ
れる。また測定点(2)(6)(10)(3)(7)(1
1)(4)(8)(12)には、前段の値D3X3、D2X3、D1X
3、C3X2、C2X2、C1X2、B3X1、B2X1、B1X1が、それぞれ
出力される。
以下同様にして、入力毎に累積加算が行われ、第13ク
ロックの出力は、A0X12+A1X8+A2X4+A3X0、第14クロ
ックの出力はB0X13+B1X9+B2X5+B3X1、第15クロック
の出力はC0X14+C1X10+C2X6+C3X2、第16クロックの出
力はD0X15+D1X11+D2X7+D3X3、第17クロックの出力は
A0X16+A1X12+A2X8+A3X4、となり、第13クロック以降
の出力には、4クロック毎に、4種のフィルタリング処
理されたデータが、出力されることになる。
以上のように本実施例によれば、乗算器の入力部に4
段の係数バッファと、各タップの間に4個の遅延回路と
を設け、データ入力のタイミング毎に、乗算される係数
バッファを順次切り替えることにより、乗算器は4個の
みで、4段4タップのデジタルフィルタバンクを構成す
ることができる。
なお、第1、第2の実施例において、係数バッファ、
遅延回路の個数を、2ケ、4ケ、タップ数を4タップと
したが、係数バッファ、遅延回路の個数をNケ、タップ
数をM個(乗算器の個数をM個)の構成とすれば、N段
Mタップのデジタルフィルタバンクを構成することがで
きることは、言うまでもない。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、乗算器の個数
を節約でき、全体のハードウェア量を低減し、LSI化を
容易にすることができ、その実用的効果は極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は同実施例
の動作説明図、第3図は本発明の他の実施例の構成図、
第4図は同実施例の動作説明図、第5図は従来のデジタ
ルフィルタバンクの構成図である。 101、201……入力部、121、227……入力データ、119、2
25……出力部、102、103、104、105、202、203、204、2
05……係数バッファ、106、107、108、109、206、207、
208、209……乗算器、110、111、113、114、116、117、
210、211、212、213、215、216、217、218、220、221、
222、223……遅延回路、112、115、118、214、219、224
……加算器、120、226……係数バッファ制御回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】M個の乗算器の2つの入力端のうち一方
    は、データの入力端子に、もう一方の入力端は、各乗算
    器毎に準備されたN段構成の係数バッファと接続され、
    1個めの乗算器出力は、1個めの遅延器にてN段遅延さ
    れ、1個めの遅延器出力と2個めの乗算器出力は1個め
    の加算器にて加算、さらに2個めの遅延器にてN段遅延
    され、2個めの遅延器出力と3個めの乗算器出力は2個
    めの加算器にて加算、さらに3個めの遅延器にてN段遅
    延され、以下同様にして(m−1)個めの遅延器出力と
    m個めの乗算器出力は(m−1)個めの加算器にて加
    算、さらにm個めの遅延器にてN段遅延され、出力段に
    おいて(M−1)個めの遅延器出力とM個めの乗算器出
    力が(M−1)個めの加算器にて加算され出力される構
    成となっており、前記各乗算器毎に準備されたN段構成
    の係数バッファは、入力端子へのデータ入力毎に、1段
    めの係数、2段めの係数、3段めの係数、……N段めの
    係数、1段めの係数、……と切り替えることにより、M
    タップのFIRフィルタN段の演算を行うことを特徴とす
    るデジタルフィルタバンク。
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