JP6311406B2 - Inverse characteristic filter and radio receiver using the same - Google Patents
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Description
本発明は、ガウスフィルタの逆特性を有するフィルタおよびその逆特性フィルタを用いる無線受信機に関する。 The present invention relates to a filter having an inverse characteristic of a Gaussian filter and a radio receiver using the inverse characteristic filter.
消防・救急無線を始めとした業務用陸上移動無線のデジタル化が促進され、その1つの標準規格として、ARIB(一般社団法人電波産業会)のSTD−T102が策定された。このSTD−T102は、狭帯域デジタル通信方式(SCPC(Single Channel Per Carrier)/4値FSK方式)の無線区間インタフェースについて規定されたもので、無線送信機側の変調手順については図13(a)で示すように、無線受信機側の復調手順については図13(b)で示すように、それぞれ規定されている。 Digitization of commercial land mobile radio such as fire fighting and emergency radio was promoted, and as one of the standards, ARB (Radio Industry Association) STD-T102 was formulated. This STD-T102 is defined for a radio section interface of a narrowband digital communication system (SCPC (Single Channel Per Carrier) / 4-value FSK system), and the modulation procedure on the radio transmitter side is shown in FIG. As shown in FIG. 13, the demodulation procedure on the radio receiver side is defined as shown in FIG.
すなわち、図13(a)の無線送信機の場合、デジタル(2値の)データ列がシンボルマッピング部101に入力され、2ビット毎に4値FSKの周波数偏位に対応したシンボル値(電圧レベル)を有するパルス信号(ベースバンド信号)に変換される。その後、前述のパルス信号は、2段の送信フィルタ102,103によって、帯域制限が行われた後、周波数変調器104に与えられ、送信搬送波が周波数偏位した4値FSK信号に変調されて、送信アンプに与えられる。2ビットデータと、シンボル値と、周波数偏位との関係を、表1に示す。
That is, in the case of the wireless transmitter of FIG. 13A, a digital (binary) data string is input to the
ガウスフィルタP(f)は、図14で示すように、周波数の増大に伴い、ゲインが0に近付いてゆくので、その逆特性のフィルタD(f)は、図15で示すように、周波数の増大に伴い、ゲインが指数関数的に増大し、無限大に近付くことになる。したがって、前記受信フィルタ113に、単純に送信フィルタ103の逆特性フィルタを構成すると、インパルス応答の0への収束は非常に遅くなってしまう。その様子を、図16に示す。
As shown in FIG. 14, the gain of the Gaussian filter P (f) approaches 0 as the frequency increases, so that the filter D (f) having the inverse characteristic has a frequency as shown in FIG. As it increases, the gain increases exponentially and approaches infinity. Therefore, if the
図16は、ガウスフィルタP(f)と、その逆特性のフィルタD(f)とのインパルス応答をシミュレートして、それぞれ参照符号A1,A2で示す波形図である。以降の説明におけるグラフでも同様であるが、入力インパルス(周波数検波器111からの出力パルス)は、16倍の周波数でオーバーサンプルしてシミュレートしている。ガウスフィルタP(f)のインパルス応答は、図16の参照符号A1で示すように、ほぼ前後数サンプルで0に収束していることが理解される。そのため、ガウスフィルタは、64段(タップ)以下のFIRフィルタで、比較的容易に実現することができる。しかしながら、図16の参照符号A2で示すように、その逆特性のフィルタD(f)は、インパルス応答の収束が遅く、64段(タップ)のFIRフィルタでも、大きな誤差が残り、現実的に無線受信機の集積回路チップに実装することが困難である。あるいは、インパルス応答を0へ収束させられない段階で、段(タップ)数を制限すると、誤差が残り、信号が歪んでしまう。 FIG. 16 is a waveform diagram simulating impulse responses of the Gaussian filter P (f) and the filter D (f) having the inverse characteristic and denoted by reference numerals A1 and A2, respectively. The same applies to the graphs in the following description, but the input impulse (output pulse from the frequency detector 111) is oversampled and simulated at 16 times the frequency. It can be understood that the impulse response of the Gaussian filter P (f) converges to 0 in a few samples before and after, as indicated by reference symbol A1 in FIG. Therefore, the Gaussian filter can be realized relatively easily with an FIR filter of 64 stages (tap) or less. However, as indicated by reference symbol A2 in FIG. 16, the inverse filter D (f) has a slow convergence of the impulse response, and even a 64-stage (tap) FIR filter leaves a large error, which is practically wireless. It is difficult to mount on the integrated circuit chip of the receiver. Alternatively, if the number of stages (taps) is limited at a stage where the impulse response cannot be converged to 0, an error remains and the signal is distorted.
本発明の目的は、段(タップ)数を抑えることができるガウスフィルタの逆特性フィルタおよびそれを用いる無線受信機を提供することである。 An object of the present invention is to provide an inverse characteristic filter of a Gaussian filter capable of suppressing the number of stages (tap) and a radio receiver using the same.
本発明の逆特性フィルタは、ガウスフィルタの逆特性を有するFIRフィルタにおいて、下限周波数から、通過周波数帯域までの第1の帯域において適用され、所望とする前記ガウスフィルタの逆特性を有する第1の伝達関数と、伝達関数のグラフにおいて、前記通過周波数帯域の上限周波数を対称点として、前記第1の伝達関数と点対称な特性を有し、その点対称な特性で、前記上限周波数の2倍の周波数までの第2の帯域において適用される第2の伝達関数と、前記2倍の周波数を対称軸として、前記第2の伝達関数と線対称な特性を有し、その線対称な特性で、前記上限周波数の3倍の周波数までの第3の帯域において適用される第3の伝達関数と、前記3倍の周波数を対称点として、前記第3の伝達関数と点対称な特性を有し、その点対称な特性で、前記上限周波数の4倍の周波数までの第4の帯域において適用される第4の伝達関数とを有すること、を特徴とする。 The inverse characteristic filter of the present invention is an FIR filter having an inverse characteristic of a Gaussian filter, applied in a first band from a lower limit frequency to a pass frequency band, and having a desired inverse characteristic of the Gaussian filter. In the transfer function and the transfer function graph, the upper limit frequency of the pass frequency band is set as a symmetric point, and the point is symmetrical with the first transfer function, and the point symmetric characteristic is twice the upper limit frequency. The second transfer function applied in the second band up to the frequency of the second frequency, and the second transfer function having a line symmetric characteristic with the double frequency as the axis of symmetry, And a third transfer function applied in a third band up to a frequency that is three times the upper limit frequency, and a characteristic that is point-symmetric with the third transfer function with the three times the frequency as a symmetric point. ,That In symmetric properties, and a fourth transfer function to be applied in the fourth band of up to four times the frequency of the upper limit frequency, characterized by.
したがって、前記第1の帯域から第4の帯域までが連続した滑らかな特性となり、FIRフィルタのインパルス応答の収束が速くなるとともに、前記通過周波数帯域におけるゲイン変動を抑えることができ、逆特性フィルタを少ない段(タップ)数のFIRフィルタで実現することができる。 Therefore, the first band to the fourth band have a continuous and smooth characteristic, the impulse response of the FIR filter converges faster, and the gain fluctuation in the pass frequency band can be suppressed, and the inverse characteristic filter is This can be realized with an FIR filter having a small number of stages (tap).
また、本発明の逆特性フィルタは、前記第2〜第4の伝達関数に窓関数を掛けて、前記第4の帯域よりも高い周波数の第5の帯域においては、ゲインを0に収束させることを特徴とする。 In addition, the inverse characteristic filter of the present invention multiplies the second to fourth transfer functions by a window function to converge the gain to 0 in the fifth band having a frequency higher than the fourth band. It is characterized by.
上記の構成によれば、前記第2〜第4の伝達関数に窓関数を掛けることによって、伝達関数のゲインを滑らかに、最終的に0の値に収束させ、高域でのノイズ除去能力を向上することができる。 According to the above configuration, by multiplying the second to fourth transfer functions by a window function, the gain of the transfer function is smoothly and finally converged to a value of 0, and noise removal capability at high frequencies is achieved. Can be improved.
さらにまた、本発明の逆特性フィルタでは、入力信号を予め定める期間に亘ってサンプリングし、そのサンプリング値を保持するサンプリング部と、前記サンプリング部で保持されているサンプリング値に、それぞれ予め定める係数を乗算する乗算部と、前記乗算部で求められた各乗算値を加算してフィルタ出力とする加算部とを備え、前記乗算部における係数として、前記第1〜第4の伝達関数に対応した値がそれぞれ設定されていることを特徴とする。 Furthermore, in the inverse characteristic filter of the present invention, the input signal is sampled over a predetermined period, a sampling unit for holding the sampling value, and a predetermined coefficient for the sampling value held by the sampling unit, respectively. A multiplication unit that multiplies, and an addition unit that adds each multiplication value obtained by the multiplication unit to obtain a filter output, and values corresponding to the first to fourth transfer functions as coefficients in the multiplication unit Are set respectively.
上記の構成によれば、複数段(タップ)の積和演算器から成るFIRフィルタによって、前記のガウスフィルタの逆特性フィルタを実現することができる。 According to said structure, the inverse characteristic filter of the said Gaussian filter is realizable by the FIR filter which consists of a multistage (tap) product-sum calculator.
また、本発明の逆特性フィルタでは、入力側にアナログ/デジタル変換器を備え、出力側にデジタル/アナログ変換器を備え、前記アナログ/デジタル変換器が、入力信号のシンボル周期より充分短い周期でオーバーサンプリングを行うデジタルフィルタであることを特徴とする。 In the inverse characteristic filter of the present invention, an analog / digital converter is provided on the input side, and a digital / analog converter is provided on the output side. The analog / digital converter has a period sufficiently shorter than the symbol period of the input signal. It is a digital filter that performs oversampling.
上記の構成によれば、デジタルフィルタの積和演算器における係数を設定するだけで、前記のような逆特性フィルタを実現でき、しかも少ない段(タップ)数で実現することができる。たとえば、1シンボル周期の1/16の周期で、すなわち16倍のサンプリング周波数でオーバーサンプルする場合、32段(タップ)程度に収めることができる。 According to the above configuration, the inverse characteristic filter as described above can be realized only by setting the coefficient in the product-sum calculator of the digital filter, and can be realized with a small number of stages (tap). For example, in the case of oversampling at 1/16 of one symbol period, that is, 16 times the sampling frequency, it can be accommodated in about 32 stages (tap).
さらにまた、本発明の無線受信機は、前記の逆特性フィルタを備えることを特徴とする。 Furthermore, a radio receiver according to the present invention includes the above-described inverse characteristic filter.
上記の構成によれば、無線受信機において、送信側の帯域制限フィルタとしてのガウスフィルタに対する逆特性フィルタを、少ない段(タップ)数のFIRフィルタで実装することができる。 According to the above configuration, the inverse characteristic filter for the Gaussian filter as the transmission-side band limiting filter can be implemented by the FIR filter having a small number of stages (tap) in the radio receiver.
本発明の逆特性フィルタは、必要な通過周波数帯域より高い周波数帯域において、通過周波数帯域の第1の伝達関数を点対称にして第2の伝達関数を作成し、それらの第1および第2の伝達関数を線対称にして第3および第4の伝達関数を作成することで、通過ゲインを滑らかに減少させてゆく。 The inverse characteristic filter of the present invention creates a second transfer function by making the first transfer function of the pass frequency band point-symmetric in a frequency band higher than the required pass frequency band, and the first and second By creating the third and fourth transfer functions by making the transfer function line symmetric, the pass gain is smoothly reduced.
それゆえ、インパルス応答を素早く0に収束させることができ、逆特性フィルタを少ない段(タップ)数のFIRフィルタで実現することができる。 Therefore, the impulse response can be quickly converged to 0, and the inverse characteristic filter can be realized by an FIR filter having a small number of stages (tap).
図1は、本発明の実施の一形態に係る逆特性フィルタの伝達関数を模式的に示すグラフである。この逆特性フィルタは、前述の図13(b)で示す無線受信機における2段目の受信フィルタ113として適用されるFIRフィルタである。なお、本発明の逆特性フィルタの伝達関数は図1(b)に示し、図1(a)には、前記図14で示すガウスフィルタの伝達関数を、単純に逆特性にした図15で示すフィルタの伝達関数を模式的に示している。
FIG. 1 is a graph schematically showing a transfer function of an inverse characteristic filter according to an embodiment of the present invention. This inverse characteristic filter is an FIR filter applied as the second-
前述のように、ガウスフィルタは、周波数の増大に伴い、ゲインが0に近付いてゆく。そのため、単純な逆特性フィルタは、図1(a)に示すように、周波数の増大に伴いゲインが指数関数的に増大し、無限大に近付くことになる。そのため、そのままではインパルス応答の収束は非常に遅くなってしまう。図1において、通過周波数帯域(信号を通過させるべき帯域)の上限周波数はβで、その帯域における伝達関数はD(f)である。 As described above, the gain of the Gaussian filter approaches 0 as the frequency increases. Therefore, as shown in FIG. 1A, a simple inverse characteristic filter has a gain that increases exponentially with increasing frequency and approaches infinity. For this reason, the convergence of the impulse response is very slow as it is. In FIG. 1, the upper limit frequency of the pass frequency band (the band through which the signal should pass) is β, and the transfer function in that band is D (f).
そこで、本件発明者は、図1(b)に示す伝達関数を見出した。注目すべきは、下限周波数から前記上限周波数βまでの第1の帯域(信号を通過させるべき帯域)において適用される第1の伝達関数D1(f)は、所望とするガウスフィルタの伝達関数P(f)をそのまま逆特性とした伝達関数D(f)を有し、前記上限周波数β以降(高)の伝達関数には、伝達関数のグラフにおいて、この第1の伝達関数D1(f)を対称に描画した伝達関数を用いて、通過ゲインの上昇率を滑らかに減少させてゆくことである。 Therefore, the present inventor has found a transfer function shown in FIG. It should be noted that the first transfer function D 1 (f) applied in the first band from the lower limit frequency to the upper limit frequency β (the band through which the signal passes) is the desired Gaussian filter transfer function. A transfer function D (f) having P (f) as an inverse characteristic as it is, and a transfer function after the upper limit frequency β (high) is represented by the first transfer function D 1 (f ) Is symmetrically drawn, and the rate of increase of the pass gain is smoothly reduced.
詳しくは、伝達関数のグラフにおいて、上限周波数βから2倍の周波数2βまでの第2の帯域においては、上限周波数βを対称点V1として、第1の伝達関数D1(f)と点対称な特性の第2の伝達関数D2(f)を適用する。次に、2倍の周波数2βを上限ゲインとして、その帯域を超えて、3倍の周波数3βまでの第3の帯域においては、2倍の周波数2βを対称軸V2として、第2の伝達関数D2(f)と線対称な特性を有する第3の伝達関数D3(f)を適用する。さらに、4倍の周波数4βまでの第4の帯域においては、3倍の周波数3βを対称点V3として、第3の伝達関数D3(f)と点対称な第4の伝達関数D4(f)を適用する。さらに、第4の帯域より上の周波数の第5の帯域における第5の伝達関数D5(f)を1とする。 Specifically, in the graph of the transfer function, in the second band from the upper limit frequency β to the doubled frequency 2β, the upper limit frequency β is a symmetric point V1, and the point is symmetrical with the first transfer function D 1 (f). The characteristic second transfer function D 2 (f) is applied. Next, the second transfer function D with the double frequency 2β as the symmetry axis V2 in the third band from the double frequency 2β to the upper limit gain and beyond that band to the triple frequency 3β. A third transfer function D 3 (f) having a characteristic symmetrical with 2 (f) is applied. Further, in the fourth band up to four times the frequency 4β, the third transfer function D 3 (f) and the fourth transfer function D 4 (f ) Apply. Further, the fifth transfer function D 5 (f) in the fifth band having a frequency above the fourth band is set to 1.
上記の各伝達関数を詳しく説明すると、以下の通りである。ガウスフィルタの伝達関数P(f)が、
P(f)=exp{−(2ln2)(fT/BbT)2}
(f:フィルタ入力信号周波数、T:シンボル周期、BbT:帯域幅時間積)
の場合、逆特性フィルタの伝達関数D(f)=は、
D(f)=1/P(f)
である。そして、前記下限周波数を0、前記通過周波数帯域をβとするとき、各伝達関数D1(f)〜D5(f)は、
D1(f)=D(f) (0≦f≦β)
D2(f)=2D(β)−D(2β−f) (β<f≦2β)
D3(f)=2D(β)−D(f−2β) (2β<f≦3β)
D4(f)=D(4β−f) (3β<f≦4β)
D5(f)=D(0)=1 (f>4β)
となる。
The above transfer functions will be described in detail as follows. The transfer function P (f) of the Gaussian filter is
P (f) = exp {-(2ln2) (fT / B b T) 2 }
(F: filter input signal frequency, T: symbol period, B b T: bandwidth time product)
In this case, the transfer function D (f) = of the inverse characteristic filter is
D (f) = 1 / P (f)
It is. When the lower limit frequency is 0 and the pass frequency band is β, the transfer functions D 1 (f) to D 5 (f) are
D 1 (f) = D (f) (0 ≦ f ≦ β)
D 2 (f) = 2D (β) −D (2β−f) (β <f ≦ 2β)
D 3 (f) = 2D (β) −D (f−2β) (2β <f ≦ 3β)
D 4 (f) = D (4β−f) (3β <f ≦ 4β)
D 5 (f) = D (0) = 1 (f> 4β)
It becomes.
また、ナイキストフィルタのロールオフ率をα 、シンボル周期をTとするとき、前記通過周波数帯域の上限周波数βは、
β=(1+α)/2T
となる。
When the roll-off rate of the Nyquist filter is α and the symbol period is T, the upper limit frequency β of the pass frequency band is
β = (1 + α) / 2T
It becomes.
このように構成することで、第1の帯域においては、ガウスフィルタの伝達関数P(f)の逆特性の伝達関数D1(f)によって、該逆特性フィルタへ入力されたこの第1の帯域の信号は、ガウスフィルタへの入力信号に近い形に復元することができる。次に、第2の帯域においては、第1の伝達関数D1(f)と点対称な第2の伝達関数D2(f)によって、ゲインの上昇率が徐々に減少してゆく。さらに、第3の帯域および第4の帯域における伝達関数D3(f),D4(f)によって、ゲインは連続して滑らかに1に低下してゆき、第5の帯域における伝達関数D5(f)によって1に維持される。 With this configuration, in the first band, the first band input to the inverse characteristic filter by the inverse transfer function D 1 (f) of the Gaussian filter transfer function P (f). Can be restored to a shape close to the input signal to the Gaussian filter. Next, in the second band, the gain increase rate is gradually reduced by the second transfer function D 2 (f) that is point-symmetric with the first transfer function D 1 (f). Further, the transfer functions D 3 (f) and D 4 (f) in the third band and the fourth band continuously reduce the gain to 1 smoothly, and the transfer function D 5 in the fifth band. It is maintained at 1 by (f).
したがって、第1の帯域から第4の帯域までが連続した滑らかな特性となり、FIRフィルタのインパルス応答の収束が速くなるとともに、上限周波数βまでの第1の帯域におけるゲイン変動を抑えることができ、逆特性フィルタを少ない段(タップ)数のFIRフィルタで実現することができる。 Accordingly, the first band to the fourth band have a continuous and smooth characteristic, the impulse response of the FIR filter converges faster, and the gain fluctuation in the first band up to the upper limit frequency β can be suppressed. The inverse characteristic filter can be realized by an FIR filter having a small number of stages (tap).
このように構成することで、単純にガウスフィルタの逆特性としたフィルタの伝達関数が図15であるのに対して、本実施形態では、図2に示すように、通過ゲインを滑らかに減少させてゆくことができる。これによって、図16の参照符号A2に示すように長時間収束しなかったインパルス応答を、図3の参照符号A2に示すように、速やかに0へ収束させることができるようになる。図3においても、図16と同様に、ガウスフィルタと、その逆特性のフィルタとのインパルス応答をシミュレートして、それぞれ参照符号A1,A2で示している。前述のように、図3でも、入力インパルス(周波数検波器111からの出力パルス)を、16倍の周波数でオーバーサンプルしてシミュレートしている。したがって、この図3から明らかなように、逆特性フィルタのインパルス応答は、30サンプル程度で0に収束できており、30段(タップ)程度の積和演算器から成るFIRフィルタによって、ガウスフィルタの逆特性フィルタを実現可能であることが理解される。なお、図2から図3は逆高速フーリエ変換によって、図3から図2は高速フーリエ変換によって求めることができる。 With this configuration, the transfer function of a filter that is simply the inverse characteristic of a Gaussian filter is FIG. 15, whereas in this embodiment, the pass gain is reduced smoothly as shown in FIG. I can go. Accordingly, the impulse response that has not converged for a long time as indicated by reference symbol A2 in FIG. 16 can be quickly converged to 0 as indicated by reference symbol A2 in FIG. In FIG. 3, as in FIG. 16, the impulse responses of the Gaussian filter and the inverse filter are simulated and indicated by reference numerals A1 and A2, respectively. As described above, also in FIG. 3, the input impulse (the output pulse from the frequency detector 111) is oversampled at 16 times the frequency and simulated. Therefore, as is apparent from FIG. 3, the impulse response of the inverse characteristic filter converges to 0 in about 30 samples, and the FIR filter composed of about 30 stages (tap) product-sum operation units performs the Gaussian filter. It is understood that an inverse characteristic filter can be realized. 2 to 3 can be obtained by inverse fast Fourier transform, and FIGS. 3 to 2 can be obtained by fast Fourier transform.
図4には、送信側のガウスフィルタP(f)および本実施形態の逆特性のフィルタD1(f)〜D5(f)を組み合わせた場合の通過特性を示す。図4(a)はゲイン特性であり、図4(b)は位相特性である。この図4から明らかなように、図4(a)で示す通過帯域でのゲイン変動は殆ど無く、図4(b)で示す位相特性も、連続した直線となっている。 FIG. 4 shows the pass characteristics when the Gaussian filter P (f) on the transmission side and the filters D 1 (f) to D 5 (f) having the reverse characteristics of this embodiment are combined. 4A shows gain characteristics, and FIG. 4B shows phase characteristics. As is apparent from FIG. 4, there is almost no gain fluctuation in the pass band shown in FIG. 4A, and the phase characteristic shown in FIG. 4B is also a continuous straight line.
ところで、上述の実施形態では、図2で示すように、第5の伝達関数D5(f)は、1に収束されている。したがって、そのままでは高い周波数においてゲインが0に近付かないので、この逆特性フィルタによるノイズ除去能力は低くなる。そこで、第2〜第4の伝達関数D2(f)〜D4(f)に窓関数を掛けて、第4の帯域よりも高い周波数の第5の帯域においては、ゲインを0に収束させることが好ましい。その様子を、図5で模式的に示す。これによって、高域でのノイズ除去能力を向上することができる。 By the way, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the fifth transfer function D 5 (f) is converged to 1. Therefore, since the gain does not approach 0 at a high frequency as it is, the noise removal capability by this inverse characteristic filter is low. Therefore, the second to fourth transfer functions D 2 (f) to D 4 (f) are multiplied by the window function, and the gain is converged to 0 in the fifth band having a frequency higher than the fourth band. It is preferable. This is schematically shown in FIG. Thereby, it is possible to improve the noise removal capability at high frequencies.
具体的には、窓関数W(f)は、cosカーブを用いてゲインを0に収束させるもので、図5(b)で示すように、ゲインを落してゆく範囲をγと定義する。図5の例では、γ=3βである。その場合、窓関数W(f)は、以下のようになる。 Specifically, the window function W (f) uses a cosine curve to converge the gain to 0. As shown in FIG. 5B, the range in which the gain is decreased is defined as γ. In the example of FIG. 5, γ = 3β. In that case, the window function W (f) is as follows.
W(f)=1 (0≦f≦β)
W(f)=[cos{(f−β)π/γ}+1]/2 (β<f≦β+γ)
W(f)=0 (4β<f)
である。
W (f) = 1 (0 ≦ f ≦ β)
W (f) = [cos {(f−β) π / γ} +1] / 2 (β <f ≦ β + γ)
W (f) = 0 (4β <f)
It is.
上式の窓関数W(f)は、図6で示すようになる。そして、この窓関数W(f)を第2〜第4の伝達関数D2(f)〜D4(f)に掛けたトータルの伝達関数は、図7で示すようになる。この図7で示す伝達関数と、前述の図2で示す伝達関数との差によって、図3の参照符号A2に対応するインパルス応答は、図8の参照符号A2で示すように変化する。また、図9は、送信側のガウスフィルタP(f)と組み合わせた場合の通過特性である。図9(a)はゲイン特性であり、図9(b)は位相特性である。図8の参照符号A2から明らかなように、インパルス応答の0への収束が若干遅くなる程度で、ほぼ影響は無い。また、図9から、ゲイン特性や位相特性も、殆ど影響は無い。 The window function W (f) in the above equation is as shown in FIG. A total transfer function obtained by multiplying the window function W (f) by the second to fourth transfer functions D 2 (f) to D 4 (f) is as shown in FIG. Due to the difference between the transfer function shown in FIG. 7 and the transfer function shown in FIG. 2, the impulse response corresponding to the reference symbol A2 in FIG. 3 changes as indicated by the reference symbol A2 in FIG. FIG. 9 shows pass characteristics when combined with a Gaussian filter P (f) on the transmission side. FIG. 9A shows gain characteristics, and FIG. 9B shows phase characteristics. As is clear from the reference symbol A2 in FIG. 8, there is almost no influence as the impulse response converges slightly to zero. Further, from FIG. 9, the gain characteristic and the phase characteristic have almost no influence.
前記範囲γは、3β以下の範囲で、大きく設定する程、通過帯域である第1の帯域を超えた範囲のゲインを、緩やかに0に落とすようになる。反対に、該範囲γを小さく設定して、ゲインを速く落し始める程、高域のノイズ除去能力を向上することができる。しかしながら、インパルス応答の収束に時間を要する(振動する)ようになる。したがって、上述の例では、γ=3βとしているが、それより低い値、たとえばγ=2βや、γ=1.5βとしてもよい。図10には、γ=βとした場合のインパルス応答を示す。図10で示すように、応答の収束に時間を要する(振動する)ようになる。 The range γ is a range of 3β or less, and as the range γ is set larger, the gain in the range exceeding the first band as the pass band is gradually reduced to zero. On the other hand, as the range γ is set smaller and the gain starts to drop faster, the noise removal capability in the high band can be improved. However, it takes time (vibrates) to converge the impulse response. Therefore, in the above example, γ = 3β, but a lower value such as γ = 2β or γ = 1.5β may be used. FIG. 10 shows an impulse response when γ = β. As shown in FIG. 10, it takes time (vibrates) to converge the response.
図11は、本発明の一実施形態に係る逆特性フィルタの一構成例であるデジタルフィルタ120を示すブロック図である。このデジタルフィルタ120は、DSPのソフトウェアによって実現されるFIRフィルタである。前述のように、周波数検波器111からは、シンボル周波数の16倍の周波数でオーバーサンプルされたデータが入力端INに入力され、縦続接続された31段のバッファB1〜B31に順次転送されて格納されてゆく。したがって、バッファB1〜B31は、サンプリング部を構成し、略2シンボル周期に亘るサンプリング値を保持することができる。
FIG. 11 is a block diagram showing a
入力端INのデータおよび各バッファB1〜B31のデータは、対応する乗算器X0〜X31に与えられ、対応する係数器C0〜C31に設定されている係数が乗算される。各乗算器X0〜X31の出力は、加算器Z1〜Z31によって順次加算されて、出力端OUTから、フィルタ出力として出力される。こうして、このデジタルフィルタ120は、32段(タップ)のFIRフィルタで実現することができる。そして、各係数器C0〜C31には、上述の図3の参照符号A2で示すインパルス応答におけるデータポイントの値、すなわち前記の各伝達関数D1(f)〜D5(f)を逆フーリエ変換したインパルス応答の値が、係数として設定される。たとえば、図3の参照符号A2や、図8の参照符号A2が係数となる。
The data of the input terminal IN and the data of the buffers B1 to B31 are supplied to the corresponding multipliers X0 to X31, and multiplied by the coefficients set in the corresponding coefficient units C0 to C31. The outputs of the multipliers X0 to X31 are sequentially added by the adders Z1 to Z31, and output from the output terminal OUT as a filter output. Thus, the
このようにして、複数段(タップ)の積和演算器から成るデジタルフィルタ120によって、前記のガウスフィルタの逆特性フィルタ113を実現することができる。そして、このような逆特性フィルタ113を、図13(b)で示す無線受信機において、図13(a)で示す送信側の帯域制限フィルタとしてのガウスフィルタ103に対する逆特性フィルタとして用いることで、該逆特性フィルタを少ない段(タップ)数のFIRフィルタで実装することができる。なお、バッファB1〜B31を、リングバッファとすることで、転送処理の負担を軽減することができる。
In this manner, the inverse
図12は、上述のような逆特性フィルタ113を備える無線受信機の一例を示すブロック図である。この無線受信機1は、ダブルスーパーヘテロダイン方式で構成され、アンテナ3で受信された信号は、バンドパスフィルタ4を介して、たとえば440MHzのFSK高周波信号の成分が濾波され、アンプ5で増幅された後、1段目の混合器6に入力される。混合器6では、局部発振器7からの、たとえば486.35MHzの発振信号と混合され、得られた、たとえば46.35MHzの中間周波信号(第1の中間周波信号)は、バンドパスフィルタ8によって、その中間周波成分が濾波され、アンプ9で増幅された後、2段目の混合器10に入力される。
FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a wireless receiver including the inverse
混合器10では、前記中間周波信号は、局部発振器11からの、たとえば45.9MHzの発振信号と混合され、得られた、たとえば450kHzの中間周波信号(第2の中間周波信号)は、バンドパスフィルタ12によって、その中間周波成分が濾波され、アンプ(中間周波アンプ)13で増幅された後、アナログ/デジタル変換器14に入力される。アナログ/デジタル変換器14では、入力信号が、たとえば38.4ksps(sample per second)のレートのデジタル信号に変換されて、復調回路21に入力される。
In the
復調回路21は、前記の図13(b)で示される構成と同様であり、前記デジタルフィルタ120を内蔵する(ソフトウェアによって実現する)DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)によって構成され、この復調回路21では、音声信号が復調されて、デジタル/アナログ変換器15でアナログ変換され、スピーカ16から音響化される。このような復調回路21を用いて、本発明の逆特性フィルタを備える無線受信機1を実現することができる。
The
1 無線受信機
3 アンテナ
14 アナログ/デジタル変換器
15 デジタル/アナログ変換器
16 スピーカ
21 復調回路(DSP)
101 シンボルマッピング部
102 送信フィルタ(ルートナイキストフィルタ)
103 送信フィルタ(ガウスフィルタ)
104 周波数変調器
111 周波数検波器
112 受信フィルタ(ルートナイキストフィルタ)
113 受信フィルタ(逆特性フィルタ)
114 ビット変換部
120 デジタルフィルタ
B1〜B31 バッファ
X0〜X31 乗算器
C0〜C31 係数器
Z1〜Z31 加算器
DESCRIPTION OF
101
103 Transmission filter (Gaussian filter)
104
113 Reception filter (reverse characteristic filter)
114
Claims (5)
下限周波数から、通過周波数帯域までの第1の帯域において適用され、所望とする前記ガウスフィルタの逆特性を有する第1の伝達関数と、
伝達関数のグラフにおいて、前記通過周波数帯域の上限周波数を対称点として、前記第1の伝達関数と点対称な特性を有し、その点対称な特性で、前記上限周波数の2倍の周波数までの第2の帯域において適用される第2の伝達関数と、
前記2倍の周波数を対称軸として、前記第2の伝達関数と線対称な特性を有し、その線対称な特性で、前記上限周波数の3倍の周波数までの第3の帯域において適用される第3の伝達関数と、
前記3倍の周波数を対称点として、前記第3の伝達関数と点対称な特性を有し、その点対称な特性で、前記上限周波数の4倍の周波数までの第4の帯域において適用される第4の伝達関数とを有すること、
を特徴とする逆特性フィルタ。 In an FIR filter having the inverse characteristics of a Gaussian filter,
A first transfer function applied in a first band from a lower limit frequency to a pass frequency band and having an inverse characteristic of the desired Gaussian filter;
In the graph of the transfer function, the upper limit frequency of the pass frequency band is a symmetric point and has a point symmetric characteristic with the first transfer function, and the point symmetric characteristic has a frequency up to twice the upper limit frequency. A second transfer function applied in the second band;
It has a characteristic that is line-symmetric with the second transfer function with the double frequency as the axis of symmetry, and is applied in the third band up to three times the upper limit frequency with the line-symmetric characteristic. A third transfer function;
It has a characteristic that is point-symmetric with the third transfer function with the triple frequency as a symmetric point, and is applied in the fourth band up to four times the upper limit frequency with the point-symmetric characteristic. Having a fourth transfer function;
An inverse characteristic filter characterized by
前記サンプリング部で保持されているサンプリング値に、それぞれ予め定める係数を乗算する乗算部と、
前記乗算部で求められた各乗算値を加算してフィルタ出力とする加算部とを備え、
前記乗算部における係数として、前記第1〜第4の伝達関数に対応した値がそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項1または2記載の逆特性フィルタ。 A sampling unit that samples the input signal over a predetermined period and holds the sampling value;
A multiplier for multiplying the sampling value held in the sampling unit by a predetermined coefficient,
An addition unit that adds each multiplication value obtained by the multiplication unit to obtain a filter output;
3. The inverse characteristic filter according to claim 1, wherein values corresponding to the first to fourth transfer functions are respectively set as coefficients in the multiplication unit.
前記アナログ/デジタル変換器が、入力信号のシンボル周期より充分短い周期でオーバーサンプリングを行うデジタルフィルタであることを特徴とする請求項3記載の逆特性フィルタ。 Equipped with an analog / digital converter on the input side, a digital / analog converter on the output side,
4. The inverse characteristic filter according to claim 3, wherein the analog / digital converter is a digital filter that performs oversampling with a period sufficiently shorter than a symbol period of an input signal.
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