JP3560003B2 - Digital processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル処理装置、さらには同一処理系にてデータの端数切り捨てが生じる演算処理が複数回繰り返されるデジタル処理に適用して有効な技術に関するものであって、たとえば携帯電話機のデジタル復調部における誤差補正回路に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、デジタル変調方式の携帯電話機では、受信信号から検出される位相差情報に基づいてデジタルデータの復調を行う。このとき、その位相差情報には、電波伝播等の諸条件により、なにがしかの誤差が入り込んでいる。このため、データ復調を正確に行うためには、演算による誤差の補正処理が必要となる。
【0003】
この補正処理はできるだけ高精度に行うことが望ましい。とくに、デジタル化された位相差情報を複数回のデジタル演算処理によって補正処理する場合は、下位ビットの切り捨てによる誤差の蓄積に注意する必要がある。たとえば、デジタルの除算処理では下位ビットの端数切り捨てが行われる。このような除算処理を繰り返すと、各除算処理にて切り捨てられた端数の誤差が蓄積されて、最終的に無視することのできない大きな誤差を生じることがある。
【0004】
この種の誤差を回避するためには、本発明者らが検討したところによると、個々の演算処理での演算精度を最終の目的精度よりも1ランク以上高めた上で、個々の演算結果に対してそれぞれに四捨五入の処理を行うことが有効であることが判明した。
【0005】
なお、本発明技術の一応用分野である携帯電話機については、たとえば、日経BP社刊行「日経エレクトロニクス 1994年9月12日号(no.617)」7196ページ(特集:軽量化と低価格化を競う携帯電話機の実装技術)などにその概要が紹介されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。
【0007】
すなわち、除算のようにデータの端数切り捨てが生じる演算処理を繰り返した場合の誤差の蓄積は、各演算処理での四捨五入によって解決させることが可能であるが、そのためにはすべての演算処理にて演算精度を最終の目的精度よりも1ランク以上高めなければならない。しかし、これを実現するためには、演算処理速度の低下あるいは演算処理回路の大幅な規模拡大をともなうという問題が生じる。
【0008】
本発明の目的は、演算処理速度の低下あるいは演算処理回路の大幅な規模拡大をともなうことなく、演算処理を重ねることにともなう誤差の蓄積を効果的に回避して、処理規模の割りに精度の高いデジタル処理を可能にする、という技術を提供することにある。
【0009】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0011】
すなわち、同一処理系にて複数のデジタル演算処理が実行されるデジタル処理装置にあって、各演算処理での演算結果に対し、下位ビットの切り捨てと切り上げを同一精度レベルにて交互に行わせる、というものである。
【0012】
上述した手段によれば、個々の演算処理での演算精度をそれほど高めることなく、単純な端数切り上げ操作だけでもって、最終的に四捨五入の演算処理をしたのと同等の演算結果を得ることができる。
【0013】
これにより、演算処理速度の低下あるいは演算処理回路の大幅な規模拡大をともなうことなく、演算処理にともなう誤差の蓄積を効果的に回避して、処理規模の割りに精度の高いデジタル処理を可能にする、という目的が達成される。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。
【0015】
なお、図において、同一符号は同一あるいは相当部分を示すものとする。
【0016】
図1は本発明の技術が適用されたデジタル処理装置の一実施例を示す。
【0017】
同図に示す実施例のデジタル処理装置は、デジタル変調方式の携帯電話機において、受信信号から検出される位相差情報からデジタルデータを復調処理する際の誤差補正回路を構成するものであって、101は送受信アンテナ、102は分波器、200は無線受信ユニット、300は無線送信ユニットである。
【0018】
同図において、201は受信信号から位相差情報を検出する検波回路、202は検波回路201の出力をデジタル化するAD変換器、203はデジタル化された検波出力すなわち位相差情報の誤差補正を行う誤差補正回路、204は誤差補正された位相差情報からデジタルデータを復調するエンコーダである。
【0019】
ここで、誤差補正回路203は第1の補正回路部4と第2の補正回路部5とからなる。両補正回路部4,5は従属接続され、同一処理系にて同一演算精度による補正処理を実行する。
【0020】
第1の補正回路部4は、誤差検出回路41、積算回路43と減算回路44からなる平均値演算回路42、減算回路45により構成され、クロックkφ(32×6KHz=192KHz)およびφ(6KHz)の同期下にて、6ビットの入力データ(デジタル化された位相差情報)D1をデジタル演算処理によって一次補正する。
【0021】
第2の補正回路部5は、誤差検出回路51、積算回路53と減算回路54からなる平均値演算回路52、減算回路55により構成され、クロックkφ(32×6KHz=192KHz)およびφ(6KHz)の同期下にて、第1の補正回路部4で一次補正された6ビットの入力データ(デジタル化された位相差情報)D2をデジタル演算処理によって二次補正する。
【0022】
各部についてさらに詳細に説明すると、第1の補正回路部4において、誤差検出回路41は、6ビットの入力データD1について、4つの基準値”001000”(10進数で8),”011000”(10進数で24),”101000”(10進数で40),”111000”(10進数で56)に対する差分を求め、これを誤差データb1として出力する。この誤差データb1の検出は、6ビットの入力データD1から下位4ビットのデータa1を取り出し、この下位4ビットデータの最上位ビットだけを論理反転させることで実現される。この誤差検出は所定のクロックkφ(32×6KHZ=192KHz)に同期して行われる。
【0023】
平均値演算回路42は、上記誤差データb1を積算回路43で積算し、この積算データc1を除算回路44で除算することにより平均誤差データd1を得る。この場合、積算回路43は1/kφ(1/192KHz)ごとに検出されてくる誤差データb1のk回(32回)分の積算データc1を出力し、除算回路44はそのk回分の積算データc1をkで除算して得られる平均誤差データd1を出力する。このようして、1/φ(1/6KHz)期間ごとの平均誤差データd1が出力される。
【0024】
減算回路45は、上記平均誤差データd1を元の入力データD1から減算する。これにより、その入力データD1に含まれている誤差、すなわち上記4つの基準値からのずれを上記平均誤差データd1によって相殺する補正を行なう。このようにして、入力データD1の一次補正が行なわれる。この一次補正データD2は第2の補正回路部5へ送られる。
【0025】
第2の補正回路部5は、第1の補正回路部4で一次補正された6ビットの入力データ(デジタル化された位相差情報)D2を、第1の補正回路部4と同様の演算処理により二次処理する。すなわち、一次補正された6ビットのデータD2から下位4ビットのデータa2だけを抽出して誤差データb2を検出する。この誤差データb2をk個分ずつ積算し、この積算データc2をkで除算することにより、1/φ期間ごとの平均誤差データd2を得る。そして、この平均誤差データd2を一次補正されたデータD2から減算することにより、一次補正されたデータD2をさらに補正した二次補正データD3を得る。この二次補正データD3がエンコーダ204へ送られてデータ復調に使われる。
【0026】
ここで、第1の補正回路部4内の除算回路44および第2の補正回路部5内の除算回路54ではそれぞれ、その除算処理にともなって下位1ビットの端数切り捨てが生じる。この端数切り捨てが2回繰り返された場合、そのままでは、最終的な補正処理結果すなわち二次補正データD3には、2度の端数切り捨てによる誤差が蓄積されてしまうため、エンコーダ205にて正しいデータ復調が行なえなくなる場合がある。
【0027】
そこで、実施例の誤差補正回路204では、第2の補正回路部5内の減算回路55にて、下位1ビット”1”の加算を行なわせるようにしてある。これにより、第1の補正回路部4では下位ビットの切り捨てが生じる演算処理が行なわれるが、第2の補正回路部5では下位ビットの切り上げが生じる演算処理が行なわれるようになる。
【0028】
このように、同一処理系にて複数のデジタル演算処理が実行されるデジタル処理装置にあって、各演算処理での演算結果に対し、下位ビットの切り捨てと切り上げを同一精度レベルにて交互に行わせることにより、個々の演算処理での演算精度をそれほど高めることなく、最終的に四捨五入の演算処理をしたのと同等の演算結果を得ることができる。
【0029】
これにより、演算処理速度の低下あるいは演算処理回路の大幅な規模拡大をともなうことなく、演算処理にともなう誤差の蓄積を効果的に回避して、処理規模の割りに精度の高いデジタル処理が行なわれるようになる。
【0030】
図2は、図1に示した誤差補正回路104の各部をさらに詳細に示した実施例を示す。同図おいて、誤差検出回路41,51は、最上位ビットだけを論理反転させるインバータ(位相反転回路)411,511によって構成されている。
【0031】
平均値演算回路42,52は、積算回路43,53と除算回路44,54により構成される。この場合、積算回路43,53は、加算回路431,531と、この加算回路431,531の加算出力を保持するデータラッチ回路432,532とによって構成され、データラッチ回路432,532の保持出力を加算回路431,531の入力側に戻すことを繰り返すことにより積算演算が行なわれる。除算回路44,54は、その積算結果の上位4ビットだけを抽出する回路のみによって構成される。つまり、積算回路43,53から出力される積算データc1,c2が9ビットであったとして、その上位4ビットだけを抽出した場合、その抽出した上位4ビットのデータは、9ビットの積算データc1,c2を除数32で端数切り捨ての除算を行なったデータ(d1,d2)と等価となる。このようにして下位ビットの切り捨てをともなう除算処理が実現されるようになっている。
【0032】
この平均値演算回路42,52にて得られた平均誤差データd1は、データラッチ回路46,56を介して1/φ期間ごとに減算回路45,55へ減算数として転送される。
【0033】
減算回路45,55は、補数回路451,551と加算回路452,552により構成される。平均値演算回路42,52からの平均誤差データd1,d2は、補数回路451,452で補数に論理変換されてから加算回路452,552に入力され、そこで入力データD1,D2に加算されることにより、入力データD1,D2から上記平均誤差データd1,d2を減算する誤差補正が行なわれる。このとき、第1の補正回路部4内の加算回路452では、平均誤差データd1の補数をそのまま加算させるようにしているが、第2の補正回路部5内の加算回路552では、演算結果に1を余計に加算させるようにしている。この1の加算は、加算回路552の下位キャリー(桁上げ)CIをに”1”を与えることにより実現される。この”1”を与えるための回路は、下位キャリーCIの端子を電源電位(”1”の論理レベル)にプルアップ配線しておくだけでよい。
【0034】
これにより、第1の補正回路部4の補正データD2には下位ビットの切り捨てが生じるが、第2の補正回路部5の補正データD3には下位ビットの切り上げが生じるようになり、最終的に四捨五入の演算処理をしたのと同等の効果が得られる。
【0035】
図3は、本発明の別の実施例を示す。
【0036】
上述した実施例との相違点について説明すると、図2に示した実施例では下位ビットの切り捨てと切り上げを減算回路45,55にて行なっていたのに対し、図3に示す実施例ではその下位ビットの切り捨てと切り上げを平均値演算回路42,52にて行なわせるようにしてある。
【0037】
すなわち、第1の補正回路部4内の平均値演算回路42では、加算回路431の加算出力を保持するデータラッチ回路432を1/φ期間ごとに初期化する際に、その初期値として0(ゼロ)をプリセットさせるようにしてある。他方、第2の補正回路部5内の平均値演算回路52では、加算回路531の加算出力を保持するデータラッチ回路532を1/φ期間ごとに初期化する際に、その初期値として32(kの値に相当)をプリセットさせるようにしてある。533は初期値32のプリセット回路である。
【0038】
これにより、第1の補正回路部4内の平均値演算回路42では、積算データc1を除数32で除算する際に端数ビットの切り捨てが行なわれる。他方、第2の補正回路部5内の平均値演算回路52では、積算データc2を除数32で除算する際に、その除数32に等しい32が積算データc1にあらかじめ余計に加算されていることにより、その除算結果には1が加算されるようになる。つまり、第2の補正回路部5内の平均値演算回路52では、実質的に下位1ビットの切り上げが行なわれる。
【0039】
したがって、この実施例の場合も、第1の補正回路部4の補正データD2には下位ビットの切り捨てが生じているが、第2の補正回路部5の補正データD3には下位ビットの切り上げが生じるようになって、最終的に四捨五入の演算処理をしたのと同等の効果が得られる。
【0040】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、下位ビットの切り捨てが生じる演算処理は3以上の複数回行なわせる構成であってもよい。この場合、各演算処理での下位ビットの切り捨てと切り上げが交互に行なわれるようにする。また、除算等の演算処理をマイクロプロセッサでソフトウェア的に行なわせる構成であってもよい。
【0041】
以上の説明では主として、本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるデジタル復調における誤差補正回路に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、たとえばデジタル変調におるデジタル信号処理などにも適用できる。
【0042】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【0043】
すなわち、演算処理速度の低下あるいは演算処理回路の大幅な規模拡大をともなうことなく、演算処理にともなう誤差の蓄積を効果的に回避して、処理規模の割りに精度の高いデジタル処理を可能にする、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用されたデジタル処理装置の一実施例を示す回路図
【図2】図1に示したデジタル処理装置の細部をさらに具体的に示した回路図
【図3】本発明の別の実施例を示す回路図
【符号の説明】
101 送受信アンテナ
102 分波器
200 無線受信ユニット
300 無線送信ユニットである。
201 検波回路
202 AD変換器
203 誤差補正回路
204 エンコーダ
4 第1の補正回路部
5 第2の補正回路部
41,51 誤差検出回路
42,52 平均値演算回路
43,53 積算回路
431,531 加算回路
432,532 ラッチ回路
44,54 除算回路
45,55 減算回路
451,551 補数回路
452,552 加算回路
533 プリセット回路
46,56 ラッチ回路
kφ クロック(192KHz)
φ クロック(kφ/k=6KHz)
D1 入力データ
D2 一次補正データ
D3 二次補正データ
a1,a2 下位4ビットデータ
b1,b2 誤差データ
c1,c2 積算データ
d1,d2 平均誤差データ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology effective when applied to a digital processing device, and further to digital processing in which arithmetic processing in which data is rounded down in the same processing system is repeated a plurality of times, for example, a digital demodulation unit of a mobile phone The present invention relates to a technique which is effective for use in an error correction circuit in the above.
[0002]
[Prior art]
For example, a digital modulation type mobile phone demodulates digital data based on phase difference information detected from a received signal. At this time, the phase difference information contains some error due to various conditions such as radio wave propagation. Therefore, in order to accurately perform data demodulation, it is necessary to perform an error correction process by calculation.
[0003]
It is desirable that this correction process be performed with as high accuracy as possible. In particular, when the digitized phase difference information is corrected by a plurality of digital operations, it is necessary to pay attention to accumulation of errors due to truncation of lower bits. For example, in digital division processing, fractional rounding of lower bits is performed. When such division processing is repeated, errors of the fractions rounded down in each division processing are accumulated, and eventually a large error that cannot be ignored may occur.
[0004]
In order to avoid this kind of error, the inventors of the present invention have studied and found that the operation accuracy in each operation process is one rank or more higher than the final target accuracy, and then the individual operation results are On the other hand, it has been found that it is effective to perform the rounding processing for each.
[0005]
As for the mobile phone which is one application field of the present invention, for example, Nikkei BP, “Nikkei Electronics September 12, 1994 (No. 617)”, page 7196 (special feature: weight reduction and price reduction) The outline is introduced in (Competing mobile phone mounting technology).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the present inventors have clarified that the above-described technique has the following problems.
[0007]
That is, the accumulation of errors in the case of repeating arithmetic processing that causes data to be rounded down, such as division, can be solved by rounding off in each arithmetic processing. Accuracy must be at least one rank higher than the final target accuracy. However, in order to realize this, there arises a problem that the arithmetic processing speed is reduced or the scale of the arithmetic processing circuit is significantly increased.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to effectively avoid accumulation of errors due to repeated arithmetic processing without lowering the arithmetic processing speed or significantly increasing the scale of the arithmetic processing circuit, and to reduce the accuracy of the processing scale. An object of the present invention is to provide a technology that enables high digital processing.
[0009]
The above and other objects and features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0011]
That is, in a digital processing device in which a plurality of digital arithmetic processes are executed by the same processing system, the lower-order bits are rounded down and rounded up at the same precision level with respect to the arithmetic result in each arithmetic process. That is.
[0012]
According to the above-described means, it is possible to obtain an operation result equivalent to that obtained by finally performing the rounding operation process by only a simple round-up operation without significantly increasing the operation accuracy in each operation process. .
[0013]
As a result, it is possible to effectively avoid accumulation of errors due to arithmetic processing and reduce the scale of the arithmetic processing circuit, thereby enabling digital processing with high accuracy for the processing scale. Is achieved.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0016]
FIG. 1 shows an embodiment of a digital processing device to which the technology of the present invention is applied.
[0017]
The digital processing apparatus of the embodiment shown in FIG. 1 constitutes an error correction circuit when demodulating digital data from phase difference information detected from a received signal in a digital modulation type mobile phone. Is a transmitting / receiving antenna, 102 is a duplexer, 200 is a wireless receiving unit, and 300 is a wireless transmitting unit.
[0018]
In the figure,
[0019]
Here, the
[0020]
The first
[0021]
The second
[0022]
To describe each part in more detail, in the first
[0023]
The average value calculation circuit 42 obtains the average error data d1 by integrating the error data b1 by the
[0024]
The
[0025]
The second
[0026]
Here, in the division circuit 44 in the first
[0027]
Therefore, in the error correction circuit 204 of the embodiment, the lower one bit “1” is added by the
[0028]
As described above, in a digital processing device in which a plurality of digital arithmetic processes are executed by the same processing system, the lower-order bits are rounded down and rounded up at the same precision level with respect to the arithmetic result of each arithmetic process. By doing so, it is possible to finally obtain an operation result equivalent to that obtained by performing the rounded operation without significantly increasing the operation accuracy in each operation.
[0029]
As a result, accumulation of errors due to the arithmetic processing is effectively avoided without lowering the arithmetic processing speed or significantly increasing the scale of the arithmetic processing circuit, and digital processing with high accuracy is performed for the division of the processing scale. Become like
[0030]
FIG. 2 shows an embodiment in which each part of the error correction circuit 104 shown in FIG. 1 is shown in more detail. In the figure,
[0031]
The average
[0032]
The average error data d1 obtained by the average
[0033]
The
[0034]
As a result, the lower bits of the correction data D2 of the first
[0035]
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
[0036]
The difference from the above-described embodiment will be described. In the embodiment shown in FIG. 2, lower bits are rounded down and rounded up by the
[0037]
That is, in the average value calculation circuit 42 in the first
[0038]
As a result, in the average value calculation circuit 42 in the first
[0039]
Therefore, also in this embodiment, the lower bits of the correction data D2 of the first
[0040]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and it can be said that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Not even. For example, a configuration may be employed in which arithmetic processing in which lower bits are truncated is performed three or more times. In this case, the lower bits are rounded off and rounded up in each operation. Further, a configuration may be adopted in which arithmetic processing such as division is performed by software using a microprocessor.
[0041]
In the above description, mainly the case where the invention made by the present inventor is applied to an error correction circuit in digital demodulation which is the field of application as the background has been described. However, the present invention is not limited to this. It can also be applied to digital signal processing.
[0042]
【The invention's effect】
The effects of typical inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0043]
That is, it is possible to effectively avoid accumulation of errors due to arithmetic processing and to perform digital processing with high accuracy for the processing scale without lowering the arithmetic processing speed or significantly increasing the scale of the arithmetic processing circuit. Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a digital processing device to which the technology of the present invention is applied. FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the digital processing device shown in FIG. 1 more specifically. Circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
101 transmitting / receiving
201
φ clock (kφ / k = 6 KHz)
D1 Input data D2 Primary correction data D3 Secondary correction data a1, a2 Lower 4-bit data b1, b2 Error data c1, c2 Integration data d1, d2 Average error data
Claims (2)
前記第1補正回路から出力される一次補正データの基準値に対する差分を取り出す第2誤差検出回路と、前記第2誤差検出回路の出力データの平均値を演算する第2平均値演算回路と、前記第2平均値演算回路の出力データと前記一次補正データの間で減算処理を行う第2減算回路とを含み、前記入力データの二次補正を行う第2補正回路とを具備し、
前記第1補正回路は、前記第1平均値演算回路において発生した下位ビットの端数の切り上げ又は切り捨ての一方を行い、
前記第2補正回路は、前記第2平均値演算回路において発生した下位ビットの端数の切り上げ又は切り捨ての他方を行うことを特徴とする誤差補正回路。A first error detection circuit for extracting a difference between digital input data with respect to a digital reference value, a first average value calculation circuit for calculating an average of output data of the first error detection circuit, and an output data of the first calculation circuit; A first subtraction circuit that performs a subtraction process between input data, a first correction circuit that performs primary correction of the input data,
A second error detection circuit that extracts a difference between a primary correction data output from the first correction circuit and a reference value, a second average value calculation circuit that calculates an average value of output data of the second error detection circuit, A second subtraction circuit that performs a subtraction process between output data of a second average value calculation circuit and the primary correction data, and a second correction circuit that performs a secondary correction of the input data;
The first correction circuit performs one of a rounding up and a rounding down of a fraction of lower bits generated in the first average value calculation circuit,
The error correction circuit, wherein the second correction circuit performs one of a rounding up and a rounding down of a fraction of a lower bit generated in the second average value calculation circuit.
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