JP3258938B2 - デシメーションフィルタ - Google Patents

デシメーションフィルタ

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JP3258938B2 JP19667197A JP19667197A JP3258938B2 JP 3258938 B2 JP3258938 B2 JP 3258938B2 JP 19667197 A JP19667197 A JP 19667197A JP 19667197 A JP19667197 A JP 19667197A JP 3258938 B2 JP3258938 B2 JP 3258938B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力データに所定
の係数を乗算すると共に、得られた積を所定数加算して
移動平均をとることによって、所定のデシメーション比
の出力を得るデシメーションフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種のA/D変換器が知られ
ており、この中にΔΣ型A/D変換器などのように、オ
ーバーサンプリングにより、「0」、「1」からなる1
ビットの信号列を得るものがある。
【0003】そして、このようなオーバーサンプリング
を行う1ビットのA/D変換器により得たデジタル信号
は、その後のデジタル処理のために、デシメーションフ
ィルタによって、所定ビットのデジタルデータに変換さ
れる。
【0004】このとき、通常は、オーバーサンプリング
周波数から最終的なサンプリング周波数に直接は間引か
ずに、複数段のデシメーションフィルタを利用して段階
的に間引く方法が採用される。
【0005】このようなオーバーサンプリングA/D変
換システムの概略構成を図1に示す。入力アナログ信号
は、変調器1において、オーバーサンプリングにより、
「0」、「1」からなる1ビットの信号列に変換され
る。この例では、オーバーサンプリング周波数fs=
1.024MHzである。そして、オーバーサンプリン
グ周波数1.024MHzから最終的なサンプリング周
波数8kHzに間引くとき、デシメーション比1/32
の第1デシメーションフィルタ2によりサンプリング周
波数を一旦32kHzに落とした後、デシメーション比
1/4の第2デシメーションフィルタ3を用い、最終的
なサンプリング周波数8kHzに落としている。 ここ
で、通常の場合、第1デシメーションフィルタ2は、F
IR型フィルタで構成される。このFIR型フィルタで
構成したデシメーションフィルタの基本的な構成を図2
に示す。
【0006】このデシメーションフィルタは、96で0
に戻るアドレス・カウンタ4と、同じアドレスに対して
32点ずつずれた同じ係数が出力される3組の係数RO
M5a、5b、5cと、入力データにROM5a、5
b、5cから出力される係数を乗算する乗算器6a、6
b、6cと、96回分の累積の積算を行う加算器7a、
7b、7cと、加算器7a、7b、7cの出力を一旦記
憶し、加算器の入力に戻すレジスタ8a、8b、8c
と、32クロック毎にレジスタ8a、8b、8cに得ら
れた積算結果を加算器7a、7b、7cに返すかを制御
する切り替えスイッチ9a、9b、9cと、この切り替
えスイッチ9a、9b、9cからの出力を順次出力する
セレクタ10と、から構成されている。
【0007】このようにして、96係数をそれぞれ乗算
した96の入力データについての移動平均を32クロッ
ク毎に得、セレクタ10から出力する。これによって、
1/32のデシメーションが達成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ここで、3つのROM
5a、5b、5cに記憶されている係数は、読み出され
る係数のアドレス位置が異なるだけで、3つとも同じも
のである。また、96個の係数は中点に対して、全く対
称である。従って、係数としては、重複するものがあ
り、ハードウェア的に無駄があると考えられる。
【0009】本発明は、係数ROMの読み出しを工夫し
て、係数ROMのデータ容量を低減できるデシメーショ
ンフィルタを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力データに
所定の係数を乗算すると共に、得られた積を所定数加算
して移動平均をとることによって、所定のデシメーショ
ン比の出力を得るデシメーションフィルタにおいて、入
力データに乗算する所定の係数を記憶するROMと、
なる初期アドレスからそれぞれ順次インクリメントまた
はデクリメントして、前記ROMの同一の所定範囲内の
アドレスであって互いに所定数だけずれたアドレスを複
数種類独立して順次発生する読み出しアドレス発生手段
と、この読み出しアドレス発生手段により発生される複
数種類の読み出しアドレスを順次選択して出力する読み
出しアドレス用セレクタと、この読み出しアドレス用セ
レクタによって選択された読み出しアドレスによって特
定され、ROMから読み出された係数を入力されたデー
タに乗算する乗算器と、この乗算器で得られる複数種類
のアドレスに基づく係数が乗算された入力データをその
読み出しアドレスの種類毎に順次別々に積算する加算器
と、加算器からの複数種類のアドレスによって係数が乗
算され加算された入力データをそれぞれ一時的に保存す
るレジスタと、デシメーション比に対応した所定の時間
間隔で、上記シフトレジスタに記憶されて積算されたデ
ータを出力する出力手段と、を有することを特徴とす
る。
【0011】このように、本発明によれば、係数を記憶
するROMからの読み出しアドレスを複数種類独立して
発生する。従って6、発生された読み出しアドレスに基
づき係数ROMから独立して係数を発生し、これを入力
データに乗算することで、独立して乗算を行うことがで
きる。元々複数種類の乗算は同一のセットの係数をその
読み出しアドレスをずらして行うものであり、本発明の
乗算によって従来と同様の乗算を1つのROMからの係
数に基づいて行うことができる。従って、ROMの容量
を削減して、従来同様の処理を行うことができる。な
お、加算器は、複数でもよいが、1つとして時分割で処
理を行うことによって、回路を簡略化することができ
る。
【0012】また、本発明は、上記読み出しアドレス発
生手段は、所定のクロックのカウントにより読み出しア
ドレスを発生するアドレスカウンタを有し、このアドレ
スカウンタは、アップ及びダウンカウントが可能である
と共に、カウントの初期値が設定可能であることを特徴
とする。
【0013】このように、カウンタをアップダウンカウ
ントできるようにすることによって、中心点に基づき対
称の係数をその半分だけを記憶しておくことですますこ
とができ、ROMの容量をさらに小さいものとできる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0015】図3は、本実施形態の係数出力のための構
成を示すブロック図である。このように、3つのアドレ
スカウンタ20a、20b、20cを有している。この
3つのアドレスカウンタ20a、20b、20cは、ア
ップ・ダウンカウントが可能であり、かつ初期値を設定
することが可能になっている。そして、アドレスカウン
タ20aは、0〜47でアップ・ダウンカウントし、初
期値31でダウンカウントを開始する。アドレスカウン
タ20bは、0〜47でアップ・ダウンカウントし、初
期値32でアップカウントを開始する。アドレスカウン
タ20cは、0〜47でアップ・ダウンカウントし、初
期値0でアップカウントを開始する。
【0016】すなわち、アドレスカウンタ20aは、3
1→0,0→47,47→0,0→47,47→0,0
→47 ・・・ というアドレスを順次出力する。アド
レスカウンタ20bは、32→47,47→0,0→4
7,47→0,0→47,47→0,0→47 ・・・
というアドレスを順次出力する。アドレスカウンタ2
0cは、0→47,47→0,0→47,47→0,0
→47,47→0,0→47 ・・・ というアドレス
を順次出力する。
【0017】そして、セレクタ22は、アドレスカウン
タ20a、20b、20cからの出力を順次係数ROM
24に供給する。従って、係数ROM24からは、3つ
のアドレスカウンタ20a、20b、20cからの出力
で特定されるアドレスの係数が順次出力される。
【0018】ここで、この係数ROM24は、アドレス
0〜47で特定される48ワード(48個)の係数が記
憶されている。この48個の係数は、図2の3つの係数
ROM5a、5b、5cに記憶されている96個の係数
の半分の係数である。すなわち、図2の係数ROM5
a、5b、5cの係数は、その中心点に対し対称であ
り、係数ROM24では、この中心点までの48個の係
数のみを有している。例えば、係数ROM5cが0→4
7と、48→95が対称であったとすれば、係数ROM
24における0→47、47→0で読みだされる係数
は、全く同じものになる。
【0019】そして、アドレスカウンタ20aによる3
1からのダウンカウントは、0〜95の係数ROM5c
における64→95のカウントに対応し、アドレスカウ
ンタ20bによる32からのアップカウント、アドレス
カウンタ20cの0からのアップカウントにより、それ
ぞれ32ずつずれた係数の出力が行われることになり、
出力される係数は、従来例と同一のものになる。
【0020】係数ROM24の出力は、入力データが供
給される乗算器30に供給され、ここで両者の乗算が行
われる。すなわち、入力データの1つに対し、係数RO
M24の32ずつ離れた3つのアドレスからの係数が順
次乗算される。これによって、1つの入力データに対
し、3つの乗算結果が乗算器30から順次出力される。
【0021】次に、この乗算器30からの乗算結果のデ
ータは、加算器32の一端に供給される。この加算器3
2の他端には、加算器32の加算結果を順次格納するレ
ジスタ34a、34b、34cからの出力が供給され
る。例えば、アドレスカウンタ20aからの係数が乗算
器30において入力データに乗算され、加算器32の一
端に供給されたときには、レジスタ34aの内容が読み
出され、加算器32の他端にこれが供給され、両者の加
算が行われ、加算結果がレジスタ34aに記憶される。
次のタイミングでは、アドレスカウンタ20bからの係
数が入力データに乗算され、これとレジスタ34bにあ
った加算結果との加算が行われ、加算結果がレジスタ3
4bに記憶される。さらに、次のタイミングでは同様の
処理により、アドレスカウンタ20cからの係数に基づ
き、加算結果がレジスタ34cに記憶される。
【0022】このようにして、レジスタ34a、34
b、34cには、アドレスカウンタ20a、20b、2
0cからの係数の乗算結果についての積算値がそれぞれ
格納されることになる。そして、係数ROM24のアド
レス0→47、47→0の係数の入力データに対する乗
算後の積算が終わった段階で、セレクタ36が、積算結
果を出力する。このような処理は、各レジスタ34a、
34b、34cに入力データの32個の入力毎に得られ
る。従って、96個の入力データに基づく移動平均の結
果が入力データの32個の入力毎に得られ、1/32の
デシメーションが達成される。
【0023】このように、本実施形態によれば、係数R
OMは、48ワードの係数ROM24の1つでよい。従
って、96ワードの係数ROMを3つ必要とした従来の
装置に比べ、係数ROMの大きさを1/6にすることが
できる。そして、オーバーサンプリングして得た1ビッ
トのデータ列のデータレートの3倍のレートで動作する
装置によって、1つの入力データ(オーバーサンプリン
グによるデジタルデータの1つ)に対し、3つの積算値
を得て、加算器32を1つとして3段の1/32のデシ
メーションフィルタを構成することができる。
【0024】ここで、本実施形態のデシメーションフィ
ルタは、3段のフィルタで構成している。
【0025】まず、
【数1】H32(z)=(1+Z-1+Z-2+・・・+Z
-31)/32とすると、
【数2】 H(Z)={H32(Z)}3 =(1+Z-1+Z-2+・・・+Z-31)/323 =(1+3Z-1+6Z-2+・・・+768Z-46+768Z-47+・・ ・+3Z-92+Z-93)/323 となる。この前後に係数0の項を付加することによっ
て、0〜95の係数を決定することができ、これを係数
ROM24に記憶しておくことによって、3段のデシメ
ーションを達成することができる。このようにして得た
0〜95の係数が中心点を境に対称であるため、この半
分である0〜47の値を係数ROM24に記憶してお
き、0〜47のアップカウント及びダウンカウントを行
うことによって、1つの係数ROM24を利用して0〜
95の係数と同様の係数を出力する。また、初期値を3
種類設定することによって、0〜95のアドレスの係数
を出力した場合の32ずつ離れた3つのアドレスを順次
発生して、1つの係数ROM24から32だけ離れた係
数を順次出力することができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
係数ROMを小さなものとして、従来と同様に計算を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のオーバーサンプリングA/D変換シス
テムの構成を示す図である。
【図2】 従来のデシメーション用FIR型フィルタの
基本的な構成を示す図である。
【図3】 本発明の実施形態に係るデシメーションフィ
ルタの構成を示す図である。
【符号の説明】
20a,20b,20c アドレスカウンタ、22 セ
レクタ、24 係数ROM、30 乗算器、32 加算
器、34a,34b,34c レジスタ、36セレク
タ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力データに所定の係数を乗算すると共
    に、得られた積を所定数加算して移動平均をとることに
    よって、所定のデシメーション比の出力を得るデシメー
    ションフィルタにおいて、 入力データに乗算する所定の係数を記憶するROMと、異なる初期アドレスからそれぞれ順次インクリメントま
    たはデクリメントして、前記ROMの同一の所定範囲内
    のアドレスであって互いに所定数だけずれたアドレスを
    複数種類独立して順次 発生する読み出しアドレス発生手
    段と、 この読み出しアドレス発生手段により発生される複数種
    類の読み出しアドレスを順次選択して順次出力する読み
    出しアドレス用セレクタと、 この読み出しアドレス用セレクタによって選択された読
    み出しアドレスによって特定され、ROMから読み出さ
    れた係数を入力されたデータに乗算する乗算器と、 この乗算器で得られる複数種類のアドレスに基づく係数
    が乗算された入力データをその読み出しアドレスの種類
    毎に順次別々に積算する加算器と、 加算器からの複数種類のアドレスによって係数が乗算さ
    れ加算された入力データをそれぞれ一時的に保存するレ
    ジスタと、 デシメーション比に対応した所定の時間間隔で、上記シ
    フトレジスタに記憶されて積算されたデータを出力する
    出力手段と、 を有することを特徴とするデシメーションフィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のデシメーションフィル
    タにおいて、 上記読み出しアドレス発生手段は、所定のクロックのカ
    ウントにより読み出しアドレスを発生するアドレスカウ
    ンタを有し、このアドレスカウンタは、アップ及びダウ
    ンカウントが可能であると共に、カウントの初期値が設
    定可能であることを特徴とするデシメーションフィル
    タ。
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