JP2861535B2 - トランスバーサル形フィルタ - Google Patents

トランスバーサル形フィルタ

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JP2861535B2 JP26981991A JP26981991A JP2861535B2 JP 2861535 B2 JP2861535 B2 JP 2861535B2 JP 26981991 A JP26981991 A JP 26981991A JP 26981991 A JP26981991 A JP 26981991A JP 2861535 B2 JP2861535 B2 JP 2861535B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトランスバーサル形フィ
ルタに関し、特に交差偏波干渉除去器および適応形等化
器を実現するディジタル式のトランスバーサル形フィル
タに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ディジタル無線通信においては、
無線区間における搬送波の直交偏波や垂直偏波間の干渉
成分を除去するために、交差偏波干渉除去器が用いられ
ている。また、搬送波の直接波や反射波間の干渉成分を
除去するために適応形等化器が用いられている。これら
交差偏波干渉除去器や適応形等化器はアナログ型および
ディジタル型いずれに対しても構成可能であるが、LS
I化や小型化の容易さから、近年ではディジタル型が広
く用いられている。
【0003】かかる従来のディジタル型の交差偏波干渉
除去器や適応形等化器は基本的に4個のタップ係数の可
変のトランスバーサル形フィルタと制御回路とで構成さ
れ、このトランスバーサル形フィルタは(2M+1)タ
ップの遅延回路と、各タップ毎に設けられたタップ出力
および前記制御回路からのタップ係数制御信号の乗算操
作を行なう乗算回路と、各乗算回路の出力を合成する加
算回路とで構成されている。特に遅延回路には、例えば
交差偏波干渉信号や自偏波信号を復調する復調器の出
力、すなわちA/D変換されたベースバンド信号が入力
される。
【0004】上述した交差偏波干渉除去器用のトランス
バーサル形フィルタは異偏波干渉入力信号と自偏波主信
号の位相差が生じた場合も干渉等化能力を一定にするた
めに、一般に被干渉信号のサンプル周波数fsのm倍
(m=2,3,4,…)の周波数でオーパーサンプリン
グされる。そのため、フィルタ構成要素である遅延回路
の動作周波数はmfsとなる。但し、交差偏波干渉除去
器の出力として必要な干渉等化出力は、被干渉信号のア
イパターンが閉じているタイミングにおけるデータ速度
fsの信号であるので、トランスバーサル形フィルタ内
の遅延回路のタップ出力および乗算回路入力の間にラッ
チ回路を設け、乗算回路以降の処理速度をfsとする
と、ハードウェア構成上の消費電力を低減することがで
きる。ここでは、交差偏波干渉除去用として用いるトラ
ンスバーサル形フィルタは2倍のオーバーサンプリング
入力信号を処理するものを取り挙げ、また適応形等化器
用のトランスバーサル形フィルタは入力データ速度がf
sで且つ遅延回路,乗算回路および加算回路は共に周波
数fsで動作するフィルタを例として用いる。
【0005】図8はかかる従来の一例を示すトランスバ
ーサル形フィルタのブロック図である。図8に示すよう
に、かかるトランスバーサル形フィルタは5タップ(2
M+1において、M=2の場合)の例を表わす。まず、
入力端子INはA/D変換器の出力である周波数2fs
(交差偏波干渉除去器にて、2倍オーバーサンプリング
の場合)又はfs(適応形等化器の場合)のディジタル
信号を入力する。この入力端子INには、(1/fs)
=Tとしたときの遅延時間がT/2もしくはTであり且
つ5タップを構成する直列接続されたフリップフロップ
(F/F)11〜14からなる遅延回路1aが接続され
る。また、F/F11〜14のクロック信号を供給する
クロック入力端子CLKは入力データに同期した同波数
2fs又はfsのクロックが入力される。しかも、入力
信号T1およびF/F11〜14の出力T2〜T5はラ
ッチ部31〜35からなるラッチ回路3aでラッチさ
れ、それぞれのラッチ部31〜35のラッチ時間はラッ
チ制御入力端子LCからのラッチ制御信号により制御さ
れる。更に、ラッチ回路3aのラッチ部31〜35には
乗算回路7の乗算器71〜75がそれぞれ接続される。
これら乗算器71〜75は制御端子CONTから入力さ
れるタップ係数制御信号とラッチ部31〜35の各出力
B1〜B5との乗算を行い、各乗算出力は加算回路8で
加算され、出力端子OUTより出力される。
【0006】かかるトランスバーサル形フィルタを交差
偏波干渉除去器として使用する場合、入力端子INから
入力されたデータ速度2fsのディジタル信号は周波数
2fsのクロックにて動作するF/F11〜14におい
て時間T/2ずつ遅延され、合計5タップの出力として
各ラッチ回路31〜35に入力される。一方、ラッチ制
御入力端子LCからは、被干渉信号のアイパターンが閉
じるタイミングに同期したタイミング信号がラッチ制御
信号として入力されるので、これに応じた時間間隔Tで
ラッチ部31〜35はラッチを行う。各ラッチ部31〜
35の出力信号B1〜B5は乗算器71〜75に入力さ
れ、加算回路8で加算された結果、干渉等化用信号を出
力端子OUTより出力する。
【0007】また、上述したトランスバーサル形フィル
タを適応形等化器として使用する場合、入力端子INか
ら入力されたデータ速度fsの信号は周波数fsのクロ
ックにより動作するF/F11〜14において時間間隔
Tで1ビットずつ遅延され、合計5タップの出力とな
り、これをラッチ部31〜35に入力する。一方、ラッ
チ制御入力端子LCからはラッチ機能を停止させる信号
が入力されるので、ラッチ部31〜35の入力はそのま
まB1〜B5として乗算器71〜75に入力される。こ
れら乗算器71〜75の出力は加算回路8で加算され、
等化信号を出力端子OUTより出力する。
【0008】このように、トランスバーサル形フィルタ
は、交差偏波干渉除去器用としても適応形等化器用とし
ても、殆ど同様な回路構成で使用できるという特徴を有
している。
【0009】図9(a)〜(c)はそれぞれ図8に示す
フィルタを交差偏波干渉除去器および適応形等化器とし
て用いたときの各部信号のタミング図である。まず、図
9(a)に示すように、ここでは図8のトランスバーサ
ル形フィルタを交差偏波除去器として用いたときのフリ
ップ・フロップ(F/F)回路11〜14の入出力デー
タT1〜T5の状態を表わす。例えば、入力信号T1の
データD4に着目すると、データT2〜T5ではそれぞ
れタイミングがずれていくことがわかる。次に、図9
(b)に示すように、データT1〜T5を入力してラッ
チ部31〜35でラッチした出力B1〜B5はラッチ制
御入力LCに同期し、1つおきにずれていくことがわか
る。一方、図9(c)に示すように、図8のトランスバ
ーサル形フィルタを適応形等化器として使用したとき
は、入力信号T1およびフリップ・フロップ回路11〜
14による各タップ出力T2〜T5と、各ラッチ部31
〜35の出力B1〜B5とのタイミングが同一で、しか
も1つづつタイミングがずれていくことになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のトラン
スバーサル形フィルタは、オーバーサンプリングの交差
偏波干渉除去器や適応形等化器として使用したとき、入
力端子およびラッチ回路間の遅延回路を2M個のフリッ
プ・フロップを用いている。従って、その遅延間隔はT
/m(m=2,3,4,…)、即ち動作周波数はmfs
であるので、CMOS回路等を用いてハードウェアを構
成したとき、その消費電力が大きくなるという欠点があ
る。要するに、これは高い周波数で駆動するフリップ・
フロップが多い程、消費電力が大きくなるからである。
また、従来のフィルタはタップ数が増大した時に周波数
mfsとクロックを2M個のフリップ・フロップに供給
するため、負荷駆動能力の大きいクロックトライバを使
用する必要がある。従って、かかる場合には、クロック
ドライバの消費電力が大きくなるという欠点がある。
【0011】本発明の目的は、かかる高いクロック周波
数で動作させるフリップ・フロップを削減して消費電力
を低減するとともに、前記フリップ・フロップにクロッ
クを供給するクロックドライバの負荷を軽減することの
できるトランスバーサル形フィルタを提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のトランスバーサ
ル形は、ディジタル通信装置における伝送データ速度f
sのm倍(m=2,3,4…)の周波数m×fsで量子
化された入力信号に対し、波形整形を行って前記伝送デ
ータ速度fsの信号を出力する(2M+1)タップ(M
は1以上の整数)のトランスバーサル形フィルタにおい
て、前記入力信号をT/m(T=1/fs)の時間間隔
で1ビット毎に順次遅延したm〈(2M+1)なるm個
の遅延出力を作成する(m−1)個の遅延手段を備えた
第1の遅延回路と、前記第1の遅延回路のm個の出力を
時間間隔でTで保持するm個の遅延手段を備えたラッチ
回路と、前記ラッチ回路の各出力を時間間隔Tで1ビッ
トずつ順次遅延させ且つ〔(2M+1)/m〕+1もし
くは〔(2M+1/m〕個の遅延出力を形成する〔(2
M+1)/m〕個もしくは{〔(2M+1)/m〕−
1}個の遅延手段を備えた第2の遅延回路とを有し、前
記ラッチ回路および前記第2の遅延回路を同期したクロ
ックで動作させるように構成される。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0014】図1は本発明の第1の実施例に係る交差偏
波干渉除去器として用いたトランスバーサル形フィルタ
のブロック図である。図1に示すように、本実施例は5
タップ(M=2)のトランスバーサル形フィルタであ
り、主信号データ伝送速度をfsとしたとき、伝送デー
タ速度2fsでオーバーサンプリングされた入力信号T
1をT/2の時間間隔で1ビット遅延させ且つ2個のタ
ップ出力(m=2の場合)を形成する1個のフリップ・
フロップ(F/F)11からなる第1の遅延回路1と、
この第1の遅延回路1の出力T2をセレクタ21により
選択する第1のスイッチ部2と、入力信号T1および第
1のスイッチ部2の出力T2をそれぞれ入力するフリッ
プ・フロップ31,32を備え且つ2個のタップ出力A
1,A2をTの時間間隔で1ビットずつ保持するラッチ
回路3と、このラッチ回路3の出力をセレクタ41〜4
4で選択する第2のスイッチ部4と、この第2のスイッ
チ部4を介しラッチ回路3の出力A1,A2をTの遅延
時間で1ビットずつ遅延させる3個のフリップ・フロッ
プ(F/F)51〜53からなる第2の遅延回路5と、
第2の遅延回路5のF/F51,53間に接続したセレ
クタ61,62からなる第3のスイッチ部6と、ラッチ
回路3の出力A1,A2および第2の遅延回路5の出力
A3〜A5をそれぞれ入力しCONT端子からの制御信
号と乗算する乗算器71〜75を備えた乗算回路7と、
この乗算回路7の各出力を加算し出力端子OUTに干渉
補償信号を出力する加算回路8とを備えている。これに
より、フィルタを交差偏波干渉除去器用として使用して
いる。かかる除去器用フィルタにおいて、第1の遅延回
路1のF/F11は周波数2fsのクロックで動作し、
またラッチ回路3のF/F31,32および第2の遅延
回路5のF/F51〜53は共に同波数fsのクロック
で動作するフリップ・フロップ回路で実現できる。ま
た、第1乃至第3のスイッチ部2,4,6を構成するセ
レクタ21,41〜44,61,62はトランスバーサ
ル形フィルタを交差偏波干渉除去器用に使用するとき
と、適応形等化器用に使用するときの切換用スイッチで
あり、交差偏波干渉除去器用として使用するときは図1
にように接続される。
【0015】まず、入力端子INへA/D変換器の出力
である速度2fsのディジタル信号が入力されると、こ
の入力信号T1に同期し且つクロック端子CLK1より
2fsのクロックが入力されるので、F/F11は入力
信号T1に対しT/2の遅延時間差を持つタップ信号T
2を出力する。次に、F/F31,32はそれぞれタッ
プ出力T1,T2を入力し、クロック端子CLK2より
入力した被干渉信号としての識別信号であるアイパター
ン閉じ部に同期した周波数fsのクロック信号を用いて
fsのデータ信号A1,A2をそれぞれ出力する。これ
らデータ信号A1,A2はそのまま第1タップ,第2タ
ップの乗算回路7への入力になると共に、第2のスイッ
チ部4を介し遅延時間TのF/F51,52にそれぞれ
入力される。これにより、F/F51,52はデータ信
号A1,A2をそれぞれ遅延時間Tだけ遅延させた後、
第3タップ,第4タップの乗算回路7の入力であるデー
タ信号A3,A4をそれぞれ出力する。また、データ信
号A3に関しては、F/F53により更に遅延時間Tで
1ビット遅延され、第5タップの乗算回路7の入力であ
るデータ信号A5が作成される。これら各タップのタッ
プ出力は乗算回路7を構成する乗算器71〜75に入力
され、制御端子CONTからの制御信号と各々乗算され
る。最後に、各タップの乗算出力を加算回路8で加算
し、干渉補償信号を出力端子OUTより出力する。
【0016】図2(a),(b)はそれぞれ図1におけ
る各部信号のタイミング図である。図2(a)に示すよ
うに、ここではトランスバーサル形フィルタにおけるF
/F11の入力端および出力端におけるタップ出力T
1,T2の信号状態を表わす。この状態ではT/2だけ
遅延されていることがわかる。次に、図2(b)に示す
ように、ここではF/F31,32の出力信号、すなわ
ち第1タップ,第2タップの乗算回路7の入力信号A
1,A2と、F/F51〜53の出力信号、すなわち第
3タップ,第4タップ,第5タップの乗算回路7の入力
信号A3,A4,A5の信号状態を表わしている。尚、
これらは前述した図9(b)の従来例における各ラッチ
部31〜35の出力と同様の信号状態が実現される。
【0017】図3は図1に示す各スイッチ部を切替えて
適応形通化器を実現したトランスバーサル形フィルタの
ブロック図である。図3に示すように、この場合はスイ
ッチ部2,4,6を構成するセレクタ21,41〜4
4,61,62を切替えることにより、データ速度fs
の入力信号を処理する適応形等化器用のトランスバーサ
ル形フィルタとするものである。尚、その他の構成につ
いては、図1と同様である。まず、入力端子INにA/
D変換器の出力である速度fsのディジタル信号が入力
されると、入力端子INに接続され且つ速度fsのクロ
ックで動作するラッチ回路3のF/F31により時間が
Tだけ遅延されたデータ信号A1を第1タップの乗算回
路7の入力信号として出力する。以下同様に、F/F3
2および第2の遅延回路5を構成するF/F51〜53
により、第2タップ乃至第5タップの乗算回路7の入力
信号A2〜A5が出力される。
【0018】図4は図3における乗算器入力のタイミン
グ図である。図4に示すように、ここではラッチ回路3
を構成するF/F31,32および第2の遅延回路5を
構成するF/F51〜53の出力の信号A1〜A5の状
態を表わす。これは前述した図9(c)の従来例におけ
る適応形等化器として使用した時のタップ出力信号又は
ラッチ回路出力信号と同様の信号系列を得ることが出来
る。
【0019】上述したように、第1の実施例に基づくト
ランスバーサル形フィルタは従来例のトランスバーサル
形フィルタと同様の信号処理を行うと共に、2fsのク
ロック周波数で動作する第1の遅延回路1のフリップ・
フロップの数を従来例における4個から1個に削減し、
フリップ・フロップによる消費電力を低減すると共に、
フリップ・フロップのクロックを発生するクロックドラ
イバの負荷を従来の1/4にすることができる。
【0020】図5は本発明の第2の実施例に係る交差偏
波干渉除去器として用いたトランスバーサル形フィルタ
のブロック図である。図5に示すように、本実施例は9
タップ(2M+1のときのMが4)のトランスバーサル
形フィルタであり、主信号データ伝送速度をfsとした
ときデータ速度4fsでオーバーサンプリングされた入
力データ信号をT/4〔但し、(1/fs)=T〕の間
隔で3ビット遅延させ且つ4個のタップ出力(m=4の
場合)を形成する第1の遅延回路1のF/F11〜F/
F13と、Tの時間間隔で1ビットずつ保持するラッチ
回路3のF/F31〜F/F34と、このラッチ回路3
の出力をTの遅延時間で1ビットずつ遅延させる第2の
遅延回路5としてのF/F51〜F/F55と、第1の
スイッチ部2を構成するセレクタ21〜23と、第2の
スイッチ部4を構成するセレクタ41〜48と、第3の
スイッチ部6を構成するセレクタ61〜64とを備え、
これらを交差偏波干渉除去器用として使用している。ま
た、上述したトランスバーサル形フィルタは、データ速
度2fsで入力された入力データ信号を処理する交差偏
波干渉除去器用として使用することもできる。
【0021】図6は図5における入力周期を変更した交
差偏波干渉除去器に用いたトランスバーサル形フィルタ
のブロック図である。図6に示すように、このフィルタ
はデータ速度が2fsの入力信号を処理する交差偏波干
渉除去器用に用いた時の例であり、各スイッチ部を構成
するセレクタ21〜23,41〜48および61〜64
は図中のように選択する。尚、ここでは大きな機能別の
回路ブロック番号1〜7については図5と同様であるの
で、省略している。かかるフィルタ回路の動作は前述し
たセレクタによる回路選択と、フリップ・フロップ用ク
ロック入力端子CLK1から入力データに同期したクロ
ックの供給とにより、9タップa〜iにデータを出力す
る。そのデータはデータ速度2fsの入力データ信号を
T/2の間隔で1ビット遅延し、2個のタップ出力(m
=2の場合)を形成する第1の遅延回路としてのF/F
11,12,13と、Tの時間間隔で1ビットずつ保持
するラッチ回路としてのF/F31,32,33,34
と、これらラッチ回路の出力をTの遅延時間で1ビット
ずつ遅延する第2の遅延回路としてのF/F51〜55
とを備えている。その他の構成については図5と同様で
ある。
【0022】図7は図5に示す各スイッチ部を切替えて
適応形等化器を実現したトランスバーサル形フィルタの
ブロック図である。図7に示すように、これはデータ速
度fsの入力信号を処理する場合である。かかるトラン
スバーサル形フィルタは9タップ(2M+1においてM
=4)であり、データ速度fsのデータ信号をF/F3
1で時間Tだけ遅延させ、第1タップ出力aを出力す
る。以下同様に、F/F32〜34およびF/F51〜
F/F55より時間Tずつ遅延された第2〜第9タップ
出力b〜iを出力する。
【0023】上述した第2の実施例によるトランスバー
サル形フィルタは、伝送データ周波数fsの4倍,2倍
でサンプリングされた4fs,2fsのデータ信号入力
に対し、そのどちらも信号処理可能な交差偏波干渉除去
器として使用すること、およびfsのデータ信号入力に
対して信号処理を行う適応形等化器として使用すること
を実現出来ると共に、4fs或いは2fsのクロック周
波数で動作するフリップ・フロップの数を従来の構成の
8個から3個に削減でき、フリップ・フロップの消費電
力を低減できる。しかも、フリップ・フロップのクロッ
クを駆動するクロックドライバの負荷を従来の3/8に
できる。更に、前述した第1,第2の実施例は簡単のた
め1ビットの入力データ信号を処理する場合を示した
が、通常は8ビットあるいは16ビット等多ビットの入
力データ信号を処理するため、4fs或いは2fsで動
作するフリップ・フロップの数を更に低減できることは
明らかである。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のトランス
バーサル形フィルタは複数の遅延回路と前記遅延回路間
に配置する1つのラッチ回路およびそれらの間に配置す
る複数のスイッチ部とを設けることにより、交差偏波干
渉除去器あるいは適応形等化器として使用しても、遅延
時間(T/m)、即ち動作速度mfsで動作する第1の
遅延回路の個数を2M個から(m−1)個に減少させる
ことができるので、CMOS回路等でハードウェアを構
成したときの消費電力を低減できるという効果がある。
また、本発明は周波数の高いmfのクロック供給線を2
M本から(m−1)本に減少できるので、許容負荷容量
の小さいクロックドライバで遅延回路を駆動でき、クロ
ックドライバの消費電力も低減できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る交差偏波干渉除去
器として用いたトランスバーサル形フィルタのブロック
図である。
【図2】図1における各部信号のタイミング図である。
【図3】図1に示す各スイッチ部を切替えて適応形等化
器を実現したトランスバーサル形フィルタのブロック図
である。
【図4】図3における乗算器入力のタイミング図であ
る。
【図5】本発明の第2の実施例に係る交差偏波干渉除去
器として用いたトランスバーサル形フィルタのブロック
図である。
【図6】図5における入力周期を変更した交差偏波干渉
除去器に用いたトランスバーサル形フィルタのブロック
図である。
【図7】図5に示す各スイッチ部を切替えて適応形等化
を実現したトランスバーサル形フィルタのブロック図で
ある。
【図8】従来の一例を示すトランスバーサル形フィルタ
のブロック図である。
【図9】図8に示すフィルタを交差偏波干渉除去器およ
び適応形等化器として用いたときの各部信号のタイミン
グ図である。
【符号の説明】
1,5 遅延回路 2,4,6 スイッチ部 3 ラッチ回路 7 乗算回路 8 加算回路 11〜13,31〜34,51〜55 フリップ・フ
ロップ(F/F) 21〜23,41〜48,61〜64 セレクタ 71〜79 乗算器 IN 入力端子 OUT 出力端子 CLK1,CLK2 クロック端子 CONT 制御端子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル通信装置における伝送データ
    速度fsのm倍(m=2,3,4…)の周波数m×fs
    で量子化された入力信号に対し、波形整形を行って前記
    伝送データ速度fsの信号を出力する(2M+1)タッ
    プ(Mは1以上の整数)のトランスバーサル形フィルタ
    において、前記入力信号をT/m(T=1/fs)の時
    間間隔で1ビット毎に順次遅延したm〈(2M+1)な
    るm個の遅延出力を作成する(m−1)個の遅延手段を
    備えた第1の遅延回路と、前記第1の遅延回路のm個の
    出力を時間間隔Tで保持するm個の遅延手段を備えたラ
    ッチ回路と、前記ラッチ回路の各出力を時間間隔Tで1
    ビットずつ順次遅延させ且つ{〔(2M+1)/m〕+
    1}個もしくは〔(2M+1)/m〕個の遅延出力を形
    成する〔(2M+1)/m〕個もしくは{〔(2M+
    1)/m〕−1}個の遅延手段を備えた第2の遅延回路
    とを有し、前記ラッチ回路および前記第2の遅延回路を
    同期したクロックで動作させること特徴とするトランス
    バーサル形フィルタ。
  2. 【請求項2】 入力信号を伝送データ速度の整数倍の周
    期のクロックで取り込み遅延させる第1の遅延回路と、
    前記第1の遅延回路の出力を選択する第1のスイッチ部
    と、前記入力信号および前記第1のスイッチ部の出力を
    ラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力を選択
    する第2のスイッチ部と、前記第2のスイッチ部の出力
    を遅延させる第2の遅延回路と、前記第2の遅延回路内
    の接続を切替える第3のスイッチ部と、前記ラッチ回路
    の複数出力および前記第2の遅延回路の複数出力と制御
    信号との乗算を行う乗算回路と、前記乗算回路の複数の
    出力を加算し波形成形した信号を出力する加算回路とを
    有することを特徴とするトランスバーサル形フィルタ。
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