JP3243831B2 - FIR type filter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、FIR型フィルタに
関し、特に、必要なメモリ量が低減されたFIR型フィ
ルタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FIR filter, and more particularly to an FIR filter having a reduced required memory.
【0002】[0002]
【従来の技術】FIR型フィルタとして、図1に示す非
巡回型のものが知られている。図において、三角形のブ
ロックが乗算器を表し、四角形のブロックがDの遅延量
のメモリを表し、丸のブロックが加算器を表す。これら
のブロックの表記は、以下の説明でも同様である。この
図1のFIR型フィルタが下記の式で表される出力yk
を発生することは良く知られている。2. Description of the Related Art A non-recursive FIR filter shown in FIG. 1 is known. In the figure, a triangular block represents a multiplier, a square block represents a memory of a delay amount of D, and a circular block represents an adder. The notation of these blocks is the same in the following description. The FIR filter shown in FIG. 1 has an output y k represented by the following equation.
It is well known to produce
【0003】[0003]
【数1】 (Equation 1)
【0004】このように、従来の非巡回型の構成のn次
のFIR型フィルタでは、n個のメモリが必要であっ
た。これに対してコンボリューションの途中結果だけを
記憶する巡回型の構成を用いることによって、m:1の
間引きを行う時に、メモリをn/mに節減できる方法が
提案されている。この巡回型の構成は、下記の数式で表
される出力を発生する。As described above, the n-order FIR filter of the conventional non-recursive configuration requires n memories. On the other hand, there has been proposed a method in which the memory can be reduced to n / m when performing the thinning-out of m: 1 by using a cyclic configuration in which only the intermediate result of the convolution is stored. This cyclic configuration produces an output represented by the following equation:
【0005】[0005]
【数2】 (Equation 2)
【0006】wk は、図2に示すような時変係数の巡回
型回路で構成できる。すなわち、時刻k−nでメモリを
リセット(クリア)し、且つ乗算器係数αをα=an と
し、乗算結果an xk-n をメモリに取り込む。以下、時
刻k迄、αを下記のように変化させながら、巡回演算を
行う。 [0006] w k can be constituted by a cyclic circuit of a time-varying coefficient as shown in FIG. That is, the memory is reset (cleared) at time kn, and the multiplier coefficient alpha and alpha = a n, the multiplication result captures a n x kn in memory. Thereafter, the cyclic operation is performed while changing α as described below until time k.
【0007】k+1の時刻から再び上述と同様に、αを
an からa0 迄変えながら演算すると、 wk+n =a0 xk+n +a1 xk+n-1 +a2 xk+n-2 +・・・・+an xk+1 が得られる。[0007] in the same manner described above and again from k + 1 of the time, and the α is calculated while changing from a n up to a 0, w k + n = a 0 x k + n + a 1 x k + n-1 + a 2 x k + n-2 + ···· + a n x k + 1 is obtained.
【0008】一方、出力は、 yk =wk yk+n =wk+n yk+2n=wk+2n ・・・・・ のように、n個おきの出力が1組の巡回型構成で得られ
る。On the other hand, the output is a cyclic output of a set of every nth output, such as y k = w k y k + n = w k + n y k + 2n = w k + 2n. Obtained in a mold configuration.
【0009】また、FIR型フィルタとして係数が対称
のものが知られている。非巡回型の従来の構成では、図
3に示す非巡回型構成を図4に示す構成に変形すること
によって、乗算器の数を減少できる。Further, an FIR type filter having a symmetric coefficient is known. In the conventional non-cyclic type configuration, the number of multipliers can be reduced by modifying the non-cyclic type configuration shown in FIG. 3 to the configuration shown in FIG.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】先に提案されている巡
回型の構成によりメモリを節減するものは、コンボリュ
ーションの数式を変更しており、二つの乗算器を必要と
し、乗算回数が増える問題があった。The previously proposed recursive configuration which saves memory requires changing the convolution formula, requiring two multipliers, and increasing the number of multiplications. was there.
【0011】従って、この発明の目的は、巡回型の構成
でメモリを節減することができるとともに、乗算器およ
び乗算回数を従来と同等とできるFIR型フィルタを提
供することにある。It is therefore an object of the present invention to provide an FIR filter which can save memory in a recursive configuration and can make the multiplier and the number of multiplications equal to those of the prior art.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数
の係数が循環的にシフトされるシフトレジスタと、入力
ディジタル信号とシフトレジスタからの係数とを乗算す
る複数のIIRセクションと、IIRセクションの出力
を順次選択するロータリ・セレクタとを有し、IIRセ
クションは、入力ディジタル信号とシフトレジスタから
の係数とを乗算する乗算器と、遅延用のメモリと、メモ
リの出力を乗算器の出力に加算する加算器と、 加算器か
らの出力と乗算器からの出力とを、メモリに選択的に供
給するスイッチとを有すること を特徴とするFIR型フ
ィルタである。According to the present invention, there is provided a shift register in which a plurality of coefficients are cyclically shifted, a plurality of IIR sections for multiplying an input digital signal by a coefficient from the shift register, and an IIR section. and a rotary selector for sequentially selecting the output section, IIR section includes a multiplier for multiplying the coefficients from the input digital signal and the shift register, and a memory for delay, the output of the output of the memory multiplier an adder for adding the and the output from the multiplier and an output from the adder, an FIR filter, characterized in that a switch selectively supplies the memory.
【0013】請求項2の発明は、シフトレジスタは複数
のIIRセクションに対応する複数のシフトレジスタか
らなり、各IIRセクションに対して、対応する係数を
循環的に供給するFIR型フィルタである。According to a second aspect of the present invention, there is provided an FIR filter in which the shift register includes a plurality of shift registers corresponding to a plurality of IIR sections, and supplies corresponding coefficients to each IIR section cyclically.
【0014】請求項3の発明は、IIRセクションの少
なくとも一つは、入力ディジタル信号とシフトレジスタ
からの係数とを乗算する乗算器と、乗算器の出力を遅延
するメモリと、メモリの出力を乗算器の出力に加算する
加算器と、加算器からの出力と乗算器からの出力とを、
メモリに選択的に供給するスイッチとからなり、他のI
IRセクションは、入力ディジタル信号とシフトレジス
タからの係数とを乗算する乗算器と、乗算器の出力を遅
延するメモリと、メモリの出力を乗算器の出力に加算す
る加算器とからなるFIR型フィルタである。According to a third aspect of the present invention, at least one of the IIR sections includes a multiplier for multiplying an input digital signal by a coefficient from a shift register, a memory for delaying an output of the multiplier, and a product for multiplying an output of the memory. An adder for adding to the output of the adder, and an output from the adder and an output from the multiplier,
A switch for selectively supplying the memory,
The IR section includes a multiplier for multiplying an input digital signal by a coefficient from a shift register, a memory for delaying an output of the multiplier, and an adder for adding an output of the memory to an output of the multiplier. It is.
【0015】[0015]
【作用】間引あるいはレート変換を行う時に、必要とす
るメモリ量を節減でき、時間方向の処理の際のフレーム
メモリあるいは垂直方向の処理の際のラインメモリを節
減できる。また、IIRセクションには、一つの乗算器
を設ければ良く、ハードウエアを簡単にできる。When performing thinning or rate conversion, the amount of required memory can be reduced, and a frame memory for processing in the time direction or a line memory for processing in the vertical direction can be saved. Further, the IIR sections, may be provided a single multiplier can be hardware easily.
【0016】[0016]
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。先に提案されている図2に示す巡回型
構成によって、n個おきの出力が得られる。図5に示す
n次のフィルタの例は、上述の演算を実現し、さらに、
これらの間の出力を含む出力yk を得ることができる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. With the previously proposed cyclic configuration shown in FIG. 2, every third output is obtained. The example of the nth-order filter shown in FIG.
An output y k including the output between them can be obtained.
【0017】図5において、1は、係数を循環的に乗算
器に対して与えるためのシフトレジスタである。この係
数がn組のIIRセクションにそれぞれ含まれる乗算器
に供給される。このn組のIIRセクションの出力がロ
ータリセレクタ(あるいはマルチプレクサ)Sの入力端
子s0、s1、・・・、snにそれぞれ供給される。ロ
ータリセレクタSから出力yk が取り出される。この図
5の構成では、シフトレジスタ1に格納されている係数
を1クロック毎にシフトし、ロータリセレクタSの選択
を1クロック毎にシフトし、ロータリセレクタSで選択
された回路のメモリをリセットすることにより、出力y
k が得られる。In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a shift register for providing coefficients to a multiplier cyclically. These coefficients are supplied to multipliers included in each of the n sets of IIR sections. The outputs of the n sets of IIR sections are supplied to input terminals s0, s1,..., Sn of a rotary selector (or multiplexer) S, respectively. An output y k is obtained from the rotary selector S. In the configuration of FIG. 5, the coefficient stored in the shift register 1 is shifted every clock, the selection of the rotary selector S is shifted every clock, and the memory of the circuit selected by the rotary selector S is reset. The output y
k is obtained.
【0018】ここで、(n=4)のFIR型フィルタの
場合の出力は、 yk =a0 xk +a1 xk-1 +a2 xk-2 +a3 xk-3
+a4 xk-4 である。この例では、5組のIIRセクションのメモリ
の内容w0 〜w4 が図6に示すように変化する。すなわ
ち、w 0 を例に説明すると、w 0 は入力データ系列がx 0
のときはa 4 x 0 、入力データ系列がx 1 のときはa 3
x 1 がメモリに加えられ、入力データ系列がx 2 のと
きはa 2 x 2 がメモリに加えられ、入力データ系列がx
3 のときa 0 x 4 がメモリに加えられる。メモリの内容
w0 〜w4 は、出力が取り出されるタイミングでリセッ
トされる。[0018] Here, the output in the case of the FIR type filter (n = 4) is, y k = a 0 x k + a 1 x k-1 + a 2 x k-2 + a 3 x k-3
+ A 4 × k-4 . In this example, the contents w0 to w4 of the memories of the five IIR sections change as shown in FIG. Sand
To describe w 0 as an example, if w 0 is an input data sequence x 0
Is a 4 x 0 , and when the input data sequence is x 1 , a 3 x 0
x 1 is applied to the memory, the input data sequence x 2 Noto
A 2 x 2 is added to the memory, and the input data sequence is x
At 3 , a 0 x 4 is added to the memory. Contents w 0 to w 4 of the memory, the output is reset at the timing to be fetched.
【0019】図5で示すように、入力データx k のとき
の5組のIIRセクションのメモリの内容w 0 〜w 4 を
w 0 , k 〜w 4 , k とすると、出力データy 4 は次のように
なる。 出力データy 4 のタイミングでは、ロータリーセ
レクタSは図5でS0に接続されるから、5組のIIR
セクションの内、最初のIIRセクションw 0 に接続さ
れる。そのためy 4 はそのときのw 0 の出力となる。そ
れは新係数に新入力データを乗じたものに前回のメモリ
の内容を加えたものである。新係数に新入力データを乗
じたものはa 0 x 4 であり、前回のメモリの内容はw 0 ,
3 であるから、 y 4 =w 0,3 +a 0 x 4 となる。 その後、メモリの内容w 0 は、出力が取り出さ
れるタイミングでリセットされるから、 w 0 , 4 =0 となる。 次のタイミングでは、新係数に新入力データを
乗じたものはa 4 x 5 であり、前回のメモリの内容はw
0 , 4 であるから、 となる。出力系列y 5 〜y 8 は同様に下記のようにな
る。 y5 =w1,4 +a0 x5 , w1,5 =0, w1,6 =a4 x6 y6 =w2,5 +a0 x6 , w2,6 =0, w2,7 =a4 x7 y7 =w3,6 +a0 x7 , w3,7 =0, w3,8 =a4 x8 y8 =w4,7 +a0 x8 , w4,8 =0, w4,9 =a4 x9 出力y9 は、w0 が格納されていたメモリがリセットさ
れた後に、このメモリに格納されていたデータを用い
て、 y9 =w0,3 +a0 x9 ・・・以下同様・・・ で与えられる。As shown in FIG . 5, when input data x k
Five sets of the memory of the IIR section the contents w 0 ~w 4 of
If you w 0, k ~w 4, k , output data y 4 is as follows:
Become. The timing of the output data y 4, the rotary cell
Since the collector S is connected to S0 in FIG.
Of the sections connected to the first IIR section w 0
It is. Therefore, y 4 is the output of w 0 at that time . So
This is the result of multiplying the new coefficient by the new input data to the previous memory
Is added. Multiply the new coefficient by the new input data
Flip ones is a 0 x 4, the contents of the last memory is w 0,
Because it is 3, and y 4 = w 0,3 + a 0 x 4. After that, the output of the memory contents w 0 is retrieved.
Since it is reset at the timing of, the w 0, 4 = 0. At the next timing, new input data
The multiplied result is a 4 × 5 , and the content of the previous memory is w
From 0, 4, Becomes Similarly it as below output sequence y 5 ~y 8
You. y 5 = w 1, 4 + a 0 x 5, w 1, 5 = 0, w 1, 6 = a 4 x 6 y 6 = w 2, 5 + a 0 x 6, w 2, 6 = 0, w 2, 7 = a 4 x 7 y 7 = w 3, 6 + a 0 x 7, w 3, 7 = 0, w 3, 8 = a 4 x 8 y 8 = w 4, 7 + a 0 x 8, w 4, 8 = 0, w 4, 9 = a 4 x 9 output y 9, after memory w 0 was stored is reset, using the data stored in the memory, y 9 = w 0, 3 + A 0 x 9 ...
【0020】さらに、この発明によって対称係数フィル
タを構成する場合、タイミング制御を工夫して、巡回ル
ープを減らすことができる。図7は、図6において(a
0 =a4 、a1 =a3 )としたものである。すなわち、
出力y4 は、時刻t4 におけるメモリの内容w0 とa0
x4 の和として与えられる。この時にw4 に記憶される
値もa0 x4 であるから、w0 の出力を読み出した後に
a0 x4 を加えるようにすれば、メモリw4 が不要とな
り、IIRセクションの一組を省くことができる。但
し、時刻t4 においてt3 迄に記憶されていた値の読み
出しとa0 x4 の書き込みを行う必要があるので、回路
には2倍程度の高速動作が要求される。Further, when a symmetric coefficient filter is configured according to the present invention, it is possible to reduce the number of cyclic loops by devising timing control. FIG. 7 shows (a) in FIG.
0 = a 4, is obtained by a a 1 = a 3). That is,
Output y 4, the contents of the memory at time t 4 w 0 and a 0
It is given as the sum of x 4. Since the value stored in the w 4 when this is also a 0 x 4, if after reading the output of w 0 to apply a 0 x 4, memory w 4 is not required, a set of IIR sections Can be omitted. However, it is necessary to write the read and a 0 x 4 value stored until t 3 at time t 4, the high-speed operation about twice is required for the circuit.
【0021】より具体的には、t4 の間にw0 をリセッ
トし、その後a0 x4 の値が確定してからロードする
か、あるいは図8に示すように、スイッチSW0 〜SW
3 を設け、t4 の区間の後半でa0 x4 をメモリにロー
ドするようになされる。図8および以下に説明するブロ
ック図では、メモリに対するリセット信号供給路が省略
されている。More specifically [0021] to reset the w 0 between t 4, then a 0 x 4 values Rhodes Luca from stable, or as shown in FIG. 8, the switch SW 0 ~ SW
3 is provided, made in the second half of the period of t 4 to load the a 0 x 4 in the memory. In FIG. 8 and the block diagrams described below, a reset signal supply path for the memory is omitted.
【0022】図9は、(n=12、13タップ)で入力
データ系列xk を4:1に間引く時の計算処理を示す。
入力データ系列中のx0 、x4 、x8 、x 12 、x16、x
20、・・・のタイミングで出力データ系列yk の値を形
成する。すなわち、出力データ系列yk は、 yk =a0 xk +a1 xk-1 +・・・+a12 xk-12 FIG. 9 shows a calculation process when the input data sequence x k is thinned out by 4: 1 at (n = 12, 13 taps).
X 0 , x 4 , x 8 , x 12 , x 16 , x in the input data sequence
The values of the output data series y k are formed at the timing of 20 ,. That is, the output data sequence y k is represented by y k = a 0 x k + a 1 x k-1 +... + A 12 x k-12
【0023】一例として、x12の時の計算は、 yk =w0 +a0 x12 w1 =w1 +a4 x12 w2 =w2 +a8 x12 w0 = a12x12 [0023] As an example, the calculation of the time of x 12 is, y k = w 0 + a 0 x 12 w 1 = w 1 + a 4 x 12 w 2 = w 2 + a 8 x 12 w 0 = a 12 x 12
【0024】x13の時の計算は、 w1 =w1 +a3 x13 w2 =w2 +a7 x13 w0 =w0 +a11x13 The calculation of the time of x 13 is, w 1 = w 1 + a 3 x 13 w 2 = w 2 + a 7 x 13 w 0 = w 0 + a 11 x 13
【0025】x14の時の計算は、 w1 =w1 +a2 x14 w2 =w2 +a6 x14 w0 =w0 +a10x14 [0025] The calculation of the time of x 14 is, w 1 = w 1 + a 2 x 14 w 2 = w 2 + a 6 x 14 w 0 = w 0 + a 10 x 14
【0026】x15の時の計算は、 w1 =w1 +a1 x15 w2 =w2 +a5 x15 w0 =w0 +a9 x15 [0026] The calculation of the time of x 15 is, w 1 = w 1 + a 1 x 15 w 2 = w 2 + a 5 x 15 w 0 = w 0 + a 9 x 15
【0027】x16の時の計算は、 yk+1 =w1 +a0 x16 w2 =w2 +a 4 x16 w0 =w 0 +a8 x16 w1 = a12x16 The calculation of the time of x 16 is, y k + 1 = w 1 + a 0 x 16 w 2 = w 2 + a 4 x 16 w 0 = w 0 + a 8 x 16 w 1 = a 12 x 16
【0028】この図9に示す演算を実現する構成を図1
0に示す。これは、基本的に図8に構成と同様のもので
あるが、間引きフィルタであるため、係数が格納された
シフトレジスタ1に対して、4個のタップ毎に演算回路
が接続される。FIG. 1 shows a configuration for realizing the operation shown in FIG.
0 is shown. This is basically the same as the configuration shown in FIG. 8, but since it is a thinning filter, an arithmetic circuit is connected to the shift register 1 in which coefficients are stored for every four taps.
【0029】また、係数対称の場合、すなわち、(a0
=a12、a1 =a11、a2 =a10、a3 =a9 、a4 =
a8 、a5 =a7 )の場合では、下記のような動作がな
される。 In the case of coefficient symmetry, that is, (a 0
= A 12 , a 1 = a 11 , a 2 = a 10 , a 3 = a 9 , a 4 =
In the case of a 8 , a 5 = a 7 ), the following operation is performed.
【0030】以上のように、間引きフィルタでは、非巡
回型構成よりも巡回型構成の方が回路構成が簡単にな
り、また、n次のFIRフィルタでm:1に間引くとき
は、フィルタの出力をm個おきに取り出せば良い。さら
に、巡回型構成による場合にも種々の形があるが、いず
れにしても、対称係数フィルタで、〔n/2〕+1個の
乗算器と、n個の加算器と、n個のメモリが必要とされ
る。巡回型構成によれば、m個おきに出力を取り出せば
良いので、〔n/m〕+1組の巡回型回路で実現でき
る。As described above, in the decimation filter, the circuit configuration is simpler in the recursive configuration than in the non-recursive configuration, and when the n-order FIR filter decimates m: 1, the output of the filter is reduced. Should be taken out every m units. Furthermore, there are various forms in the case of the cyclic structure, but in any case, the [symmetrical] filter has [n / 2] +1 multipliers, n adders, and n memories. Needed. According to the cyclic configuration, it is sufficient to take out the output every m units, so that it can be realized by [n / m] +1 sets of cyclic circuits.
【0031】次に、この発明をサンプリングレートの変
換に対して適用した幾つかの例について説明する。以下
に述べるものは、サンプリングレートをm:pに変換す
るもので、(m>p)のみならず、(m<p)(但し、
m≠1)の場合でも、レート変換を行うことができる。Next, several examples in which the present invention is applied to conversion of a sampling rate will be described. The method described below converts the sampling rate to m: p. Not only (m> p) but also (m <p) (where
Even in the case of m レ ー ト 1), rate conversion can be performed.
【0032】m:pのサンプリングレート変換を行うに
は、まず、レートをp倍に補間し、その後にm個おきの
出力を取り出す間引きを行う。その結果、サンプリング
レートは、元のレートのp/m倍になる。今、n次(n
+1タップ)のフィルタによってp/mのレート変換を
行う際の計算順序について考える。但し、係数対称フィ
ルタを想定する。In order to perform m: p sampling rate conversion, first, the rate is interpolated p times, and then thinning is performed to extract every m outputs. As a result, the sampling rate is p / m times the original rate. Now, the nth order (n
A calculation order when performing p / m rate conversion by a filter of (+1 tap) will be considered. However, a coefficient symmetric filter is assumed.
【0033】より具体的に、15(=n)次フィルタに
より3(=m):4(=p)のレート変換を行う場合に
ついて説明する。この例では、図11に示す計算のよう
に、入力データ系列を4倍のレートに変換し、3個おき
に値を取り出す処理がなされ、これは、図12の構成で
実現できる。IIRセクションの数は、図12のシフト
レジスタ1のたて方向にいくつ行くとメモリがあくかを
考えて定められる。一般的にIIRセクション(ストア
するためのメモリの数)は、nとmとを用いて下記の式
で表される。More specifically, a case will be described in which a 3 (= m): 4 (= p) rate conversion is performed by a 15 (= n) order filter. In this example, as shown in the calculation shown in FIG. 11, a process of converting the input data sequence into a quadruple rate and extracting values every third data sequence is performed. This can be realized by the configuration of FIG. The number of IIR sections is determined in consideration of how many vertical directions the shift register 1 in FIG. In general, the IIR section (the number of memories to store) is represented by the following equation using n and m.
【0034】ms =〔(n−1)/m+1〕 〔 〕は、ガウスのかっこ式で、その数を超えない最大
の整数を表す。M s = [(n−1) / m + 1] [] is a Gaussian parenthesis expression and represents the largest integer not exceeding the number.
【0035】この図11の例では、(n=15)であ
り、(n=13、14、15)の時には、 〔(n−1)/3+1〕=5 である。In the example of FIG. 11, (n = 15), and when (n = 13, 14, 15), [(n-1) / 3 + 1] = 5.
【0036】各IIRセクションの係数ai の番号i
は、xk のkが1つ増える毎に、4(=p)づつ小さく
なっている。また、各IIRセクションのwj のjが一
つ増えるごとに、3(=m)ずつ大きくなっている。Number i of coefficient a i of each IIR section
Decreases by 4 (= p) each time k of x k increases by one. Each time j of w j in each IIR section increases by one, it increases by 3 (= m).
【0037】次に、フィルタの次数をn1 にする。 n1 =m×ms n1 がnより大きいときは、an+1 〜an1の値を0にす
る。nがmで割り切れるときは、n1 とnとが等しくな
る。Next, the order of the filter is set to n 1 . When n 1 = m × m s n 1 is greater than n, the value of a n + 1 ~a n1 to 0. When n is divisible by m, it and n 1 and n equal.
【0038】ここで、0〜ms-1 までのIIRセクショ
ンで使われる係数αj について考えてみる。0番目のI
IRセクションの係数ai は、x0 、x1 、x2 、・・
・、xk に対して、a0 、an1-p、an1-2p 、・・・・
・、an1-kp の値をとる。但し、n1 −kpが0になっ
たとき、スイッチSを介して出力し、新しくデータにa
n1を乗じた値をスイッチSWを横に倒してメモリに貯え
る。n1 >nのときは、メモリをリセットするだけで良
い。Here, consider the coefficient α j used in the IIR section from 0 to ms -1 . 0th I
The coefficients a i of the IR section are x 0 , x 1 , x 2 ,.
, X k , a 0 , a n1-p , a n1-2p , ...
, Take the value of a n1-kp . However, when n 1 -kp becomes 0, the data is output via the switch S and a new data
The value obtained by multiplying n1 is stored in the memory by turning the switch SW sideways. When n 1 > n, only the memory needs to be reset.
【0039】0でないj番目のIIRセクションの係数
について考える。j番目のIIRセクションの係数は、
x0 、x1 、x2 、・・・に対して、ajm、ajm-p、a
jm-2p 、・・・・・の値をとる。但し、jm−kpがp
より小さくなったなら、スイッチSを介して出力し、メ
モリをリセットする。その後、jm−kpにn1 を加え
てpを引く。Consider the non-zero coefficient of the j-th IIR section. The coefficient of the j-th IIR section is
For x 0 , x 1 , x 2 ,..., a jm , a jm-p , a
Take the value of jm-2p , ... Where jm-kp is p
If it becomes smaller, it outputs via switch S and resets the memory. Then, pull the p and the n 1 in addition to jm-kp.
【0040】係数のシフトレジスタ1は、n1 がpで割
り切れるときはそれぞれのIIRセクションにai の一
部分が循環する形で設定される。また、図11の例のよ
うに、n1 がpで割り切れないときは、ai の順序を図
12のように設定し、1本のシフトレジスタとして循環
する。そして、各IIRセクションは、このシフトレジ
スタ1の途中から係数を取り出すようにする。The coefficient shift register 1 is set such that when n 1 is divisible by p, a portion of a i circulates in each IIR section. When n 1 is not divisible by p, as in the example of FIG. 11, the order of a i is set as shown in FIG. 12, and circulation is performed as one shift register. Then, each IIR section extracts coefficients from the middle of the shift register 1.
【0041】図12の構成では、各乗算器αj にa0 、
a1 、a2 、a3 が来たときに出力し、a0 のときに
は、スイッチSWj を横に倒して、a0 とxk k 積をメ
モリにストアし、その他のa1 、a2 、a3 のときは、
出力した後にメモリをリセットする。[0041] In the configuration of FIG. 12, a 0 to each multiplier alpha j,
When a 1 , a 2 , and a 3 come, the signal is output. When the signal is a 0 , the switch SW j is tilted sideways, the product of a 0 and x kk is stored in a memory, and the other a 1 , a 2 , when the a 3,
Reset the memory after outputting.
【0042】n次のFIRフィルタの伝達関数を次の式
で表す。The transfer function of the n-th order FIR filter is expressed by the following equation.
【0043】[0043]
【数3】 (Equation 3)
【0044】図11でも分かるように、上式のプロトタ
イプフィルタに対して、0でない実際のデータ(矢印で
示す)とのコンボリューションが行われるフィルタは、
ポリフェーズフィルタと呼ばれる。m個に間引くとき
は、上式は、m個のポリフェーズフィルタに分けられ
る。すなわち、下記の式でその伝達関数が表される。As can be seen from FIG. 11, for the prototype filter of the above equation, a filter which performs convolution with non-zero actual data (indicated by an arrow) is as follows.
It is called a polyphase filter. When decimating to m filters, the above equation is divided into m polyphase filters. That is, the transfer function is represented by the following equation.
【0045】[0045]
【数4】 (Equation 4)
【0046】このポリフェーズフィルタに分解された係
数aim+jが各IIRセクションの係数として用いられ
る。The coefficients a im + j decomposed by the polyphase filter are used as coefficients of each IIR section.
【0047】nがmで割り切れるときは、例えば(n=
12)次フィルタによって、(4:3)のレート変換を
行うときは、図13の処理がされ、その実現は、図14
の回路でなされる。IIRセクションの個数は、4であ
る。各IIRセクションの係数ai の番号iは、xk の
kが一つ増えるごとに4(=P)ずつ小さくなってい
る。(n=12)の場合、4で割り切れるからそれぞれ
のIIRセクションでai が別れて循環することができ
る。従って図14で示す回路は、各IIRセクションの
係数は対応するそれぞれのシフトレジスタ1a、1b、
1c、1dに格納され、複数の各IIRセクションに対
応する複数のシフトレジスタからなる。 シフトレジスタ
1aに格納された係数を演算する最初のIIRセクショ
ンでは、入力ディジタル信号x k とシフトレジスタ1a
に格納された係数とを乗算器α 0 、乗算器α 0 の出力を
遅延するメモリD、メモリDの出力を乗算器α 0 の出力
に加算する加算器、加算器からの出力と乗算器α 0 から
の出力とをメモリDに選択的に供給するスイッチSW0
で構成されている。 シフトレジスタ1bに格納された係
数を演算するIIRセクションでは、入力ディジタル信
号x k とシフトレジスタ1bに格納された係数とを乗算
器α 1 、乗算器α 1 の出力を遅延するメモリD、メモリ
Dの出力を乗算器α 1 の出力に加算する加算器で構成さ
れている。 シフトレジスタ1c、1dに格納された係数
を演算するIIRセクションの構成はシフトレジスタ1
bに格納された係数を演算するIIRセクションと同様
に構成されている。図14から分かるように、各IIR
セクションには、常に同じ決まったポリフェーズフィル
タの係数が使用される。しかしながら、nがmで割り切
れないときは、図12で示すように、出力した後に前と
違うポリフェーズフィルタの係数が使用される。なお、
図15は、図14におけるスイッチSW0およびSの動
作を表している。このスイッチSは、xk のレートの4
/3で動作する。When n is divisible by m, for example, (n =
12) When the (4: 3) rate conversion is performed by the next filter, the processing shown in FIG. 13 is performed.
Circuit. The number of IIR sections is four. Number i of coefficients ai for each IIR sections, k of x k is smaller by 4 (= P) in each additional one. In the case of (n = 12), since it is divisible by 4, ai can be separated and circulated in each IIR section. Therefore, the circuit shown in FIG.
The coefficients correspond to the respective shift registers 1a, 1b,
1c and 1d, and correspond to each of a plurality of IIR sections.
And a corresponding plurality of shift registers. Shift register
First IIR section for calculating the coefficient stored in 1a
The input digital signal x k and the shift register 1a
Multiplier alpha 0 and stored coefficients, the output of the multiplier alpha 0
Memory D, the multiplier alpha 0 of an output of the memory D for delaying
An adder for adding the, from the output multiplier alpha 0 from the adder
Switch SW0 for selectively supplying the output of
It is composed of The shift number stored in the shift register 1b
In the IIR section for calculating numbers, the input digital signal
Signal xk and the coefficient stored in the shift register 1b
Α 1 , memory D for delaying the output of multiplier α 1 , memory
It is constituted by an adder for adding the output of the multiplier alpha 1 the output of the D
Have been. Coefficients stored in shift registers 1c and 1d
The configuration of the IIR section that computes
Same as IIR section for calculating coefficient stored in b
Is configured. As can be seen from FIG.
In the section, the same fixed polyphase filter coefficient is always used. However, when n is not divisible by m, as shown in FIG. 12, after output, a different coefficient of the polyphase filter is used. In addition,
FIG. 15 illustrates the operation of the switches SW0 and S in FIG. This switch S has a 4 k rate x
/ 3.
【0048】一般のm:pのレート変換のときの回路を
図16に示す。この回路でIIRセクションの数は、次
式で表される。 ms =〔(n−1)/m+1〕FIG. 16 shows a circuit at the time of general m: p rate conversion. In this circuit, the number of IIR sections is represented by the following equation. ms = [(n-1) / m + 1]
【0049】各IIRセクションの係数は、図示のよう
に変化する。ここで、0番目のポリフェーズフィルタの
係数が使われたときは、出力の後のスイッチSWj を横
にたおしてxk とa0 (=an )の積をメモリにストア
する。その他のポリフェーズフィルタの係数が使用され
たときは出力した後にメモリにリセットをかけ、次のポ
リフェーズフィルタによるコンボリューションにそなえ
る。The coefficients of each IIR section change as shown. Here, when the coefficient of the 0th polyphase filter is used, the product of x k and a 0 (= a n ) is stored in the memory by traversing the switch SW j after the output. When the coefficients of the other polyphase filters are used, the memory is reset after outputting, and the convolution by the next polyphase filter is prepared.
【0050】[0050]
【発明の効果】この発明は、間引きあるいはレート変換
を行う時に、巡回型の構成(IIRセクション)を使用
することによって、メモリ数を節減できる。特に、時間
方向の処理では、メモリがフレームメモリであり、ま
た、縦方向の処理では、メモリがラインメモリであり、
これらの個数を節減できる効果が大きく、次数の高いフ
ィルタを構成する時に、ハードウエアの規模を小さくで
きる。さらに、巡回型の構成において、必要な乗算器が
一つであり、構成が簡略な利点がある。According to the present invention, when thinning or rate conversion is performed, the number of memories can be reduced by using a cyclic configuration (IIR section). In particular, in the processing in the time direction, the memory is a frame memory, and in the processing in the vertical direction, the memory is a line memory,
The effect of reducing these numbers is great, and the size of the hardware can be reduced when configuring a high-order filter. Further, in the cyclic type configuration, only one multiplier is required, and there is an advantage that the configuration is simple.
【図1】この発明を適用できるFIR型フィルタの一例
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an example of an FIR filter to which the present invention can be applied.
【図2】先に提案されているIIRセクションのブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram of the previously proposed IIR section.
【図3】係数対称型のFIR型フィルタの一例のブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a coefficient symmetric FIR filter.
【図4】係数対称型のFIR型フィルタの一例のブロッ
ク図である。FIG. 4 is a block diagram showing an example of a coefficient symmetric FIR filter.
【図5】この発明によるFIRフィルタの一例のブロッ
ク図である。FIG. 5 is a block diagram of an example of an FIR filter according to the present invention.
【図6】図5の構成の処理を示す略線図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing processing of the configuration of FIG. 5;
【図7】係数対称型のフィルタの処理を示す略線図であ
る。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating processing of a coefficient symmetric filter.
【図8】係数対称型フィルタの一例のブロック図であ
る。FIG. 8 is a block diagram of an example of a coefficient symmetric filter.
【図9】この発明による間引きフィルタの処理を示す略
線図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing the processing of a thinning filter according to the present invention.
【図10】この発明による間引きフィルタの構成を示す
ブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a thinning filter according to the present invention.
【図11】この発明によるレート変換フィルタの一例の
処理を示す略線図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating processing of an example of a rate conversion filter according to the present invention.
【図12】この発明によるレート変換フィルタの一例の
ブロック図である。FIG. 12 is a block diagram of an example of a rate conversion filter according to the present invention.
【図13】この発明によるレート変換フィルタの他の例
の処理を示す略線図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a process of another example of the rate conversion filter according to the present invention.
【図14】この発明によるレート変換フィルタの他の例
のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of another example of the rate conversion filter according to the present invention.
【図15】この発明によるレート変換フィルタの他の例
の処理の説明のための略線図である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a process of another example of the rate conversion filter according to the present invention.
【図16】この発明によるレート変換フィルタの一般的
構成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a general configuration of a rate conversion filter according to the present invention.
1 係数が格納されたシフトレジスタ 1 Shift register storing coefficients
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−79615(JP,A) 特開 昭61−28221(JP,A) 特開 昭53−77438(JP,A) 特開 平4−311159(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 17/06 671 H03H 17/06 655 H03H 17/04 613 Continuation of the front page (56) References JP-A-2-79615 (JP, A) JP-A-61-28221 (JP, A) JP-A-53-77438 (JP, A) JP-A-4-311159 (JP, A) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03H 17/06 671 H03H 17/06 655 H03H 17/04 613
Claims (3)
トレジスタと、 入力ディジタル信号と上記シフトレジスタからの係数と
を乗算する複数のIIRセクションと、 上記IIRセクションの出力を順次選択するロータリ・
セレクタとを有し、 上記IIRセクションは、 上記入力ディジタル信号と上記シフトレジスタからの係
数とを乗算する乗算器と、遅延用の メモリと、 上記メモリの出力を上記乗算器の出力に加算する加算器
と、 上記加算器からの出力と上記乗算器からの出力とを、上
記メモリに選択的に供給するスイッチとを有することを
特徴とするFIR型フィルタ。1. A shift register in which a plurality of coefficients are cyclically shifted, a plurality of IIR sections for multiplying an input digital signal by a coefficient from the shift register, and a rotary register for sequentially selecting an output of the IIR section.
A selector for multiplying the input digital signal by a coefficient from the shift register; a delay memory; and an adder for adding an output of the memory to an output of the multiplier. An FIR filter comprising: a filter; and a switch for selectively supplying an output from the adder and an output from the multiplier to the memory.
て、 上記シフトレジスタは上記複数のIIRセクションに対
応する複数のシフトレジスタからなり、 各IIRセクションに対して、対応する係数を循環的に
供給するFIR型フィルタ。2. The FIR filter according to claim 1, wherein the shift register comprises a plurality of shift registers corresponding to the plurality of IIR sections, and a coefficient corresponding to each of the IIR sections is circulated. FIR filter to supply.
て、 上記IIRセクションの少なくとも一つは、 入力ディジタル信号と上記シフトレジスタからの係数と
を乗算する乗算器と、 上記乗算器の出力を遅延するメモリと、 上記メモリの出力を上記乗算器の出力に加算する加算器
と、 上記加算器からの出力と乗算器からの出力とを、上記メ
モリに選択的に供給するスイッチとからなり、 他の上記IIRセクションは、 入力ディジタル信号と上記シフトレジスタからの係数と
を乗算する乗算器と、 上記乗算器の出力を遅延するメモリと、 上記メモリの出力を上記乗算器の出力に加算する加算器
とからなるFIR型フィルタ。3. The FIR filter according to claim 2, wherein at least one of the IIR sections includes a multiplier for multiplying an input digital signal by a coefficient from the shift register, and an output of the multiplier. A memory for delaying, an adder for adding an output of the memory to an output of the multiplier, and a switch for selectively supplying an output from the adder and an output from the multiplier to the memory, Another IIR section includes a multiplier for multiplying an input digital signal by a coefficient from the shift register, a memory for delaying an output of the multiplier, and an addition for adding an output of the memory to an output of the multiplier. FIR filter consisting of a filter.
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