JPH02222317A - デジタルフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、デジタルフィルタ、更に詳細にはデジタルフ
ィルタモジュールを用いて構成されるトランスバーサル
フィルタ等デジタルフィルタに発生するオーバーフロー
（演算時限度を越える絶対値め大きなあるいは小さな数
が発生する状態）等の異常発生を検出する機能を備えた
デジタルフィルタに関する。

［従来の技術］ トランスバーサルフィルタは、タップ付き遅延線フィル
タとも呼ばれ、遅延素子を介して得られる過去の入力サ
ンプル値に、フィルタ係数を乗算し、各遅延素子から得
られる信号を加算することにより出力信号を得るように
したもので、これを数式を用いるとＡｉをフィルタ係数
、Ｘを入力信号（サンプル値）の系列、Ｙを出力信号系
列、１このようなトランスバーサルフィルタは、例えば
第８図（Ａ）、（Ｂ）に図示したような構成でハードウ
ェア的に実現することができる。各図において符号１で
示すものは、遅延素子（Ｒ）であり、２，３はそれぞれ
乗算器及び加算器である。

この遅延素子１、乗算器２及び加算器３により一つのタ
ップが形成される。

第８図（Ａ）に示すものは、転置型トランスバーサルフ
ィルタ、また第８図（Ｂ）は直接型トランスバーサルフ
ィルタと呼ばれるもので、以前の時刻における入力信号
にそれぞれ所定のフィルタ係数を乗算し、それらを加算
することによりいまの時刻における出力信号を得ようと
するものである。遅延素子１の例としてエツジトリガ型
シフトレジスタが、また乗算器２の例としては、各フィ
ルタ係数を記憶したメモリレジスタが用いられ、また加
算器間に適当なパイプラインレジスタが挿入されること
もある。

またトランスバーサルフィルタには第９図に図示したよ
うに１個の積和計算器４を使用するものがあり、第８図
に図示したものとは、データの各１点１点がフィルタへ
の入力のＸｏとなりうるか、又あるデータブロックの最
初のデータだけがＸｏとなるかの差である。

いずれの実施例においても直接型では、Ｙ　（ｎ）＝Ａ
ｏ−Ｘｎ＋Ａ１　　・Ｘｎ−１＋・・−＋Ａｌ−１・　
Ｘ　　ｎ−１＋１ また転置型では、 Ｙ　　（ｎ）＝　　（Ａｏ　・Ｘｎ＋　　（ＡＩ　　・
Ｘｎ−１＋　　（・・・＋　（Ａｌ−１−Ｘｎ−１＋１
）　）　）　・・・）　）　）と表現することができる
。

このようなデジタルフィルタはデジタル処理によりフィ
ルタリングが行なわれるので、高精度に、しかも適応制
御などに適するために種々の分野で用いられている。ま
た最近ＬＳＩの進歩により、これらのフィルタが１つの
モジュールあるいは複数のモジュールの合成として得ら
れるようになっており信頼性が高く、しかも小型のデジ
タルフィルタが得られるようになっている。

例えば、適応制御としてはトランスバーサルフィルタの
出力信号と目標となるシステムの信号との誤差信号を発
生させ、その誤差信号に応じて、フィルタ係数を自動的
に調整することにより未知のシステムのモデリングを行
なうことが可能になる（単行本「適応フィルタ入門」　
現代工学社　１９８７年９月１０日発行　第６．７頁参
照）。

又、トランスバーサルフィルタを用いた例として、ゴー
ストキャンセラが知られている。通常ゴースト画像は、
テレビ電波信号が高層ビルや山などにぶつかって反射し
、障害物にぶつかることなく直接受信された信号と、こ
れらの障害物によって反射された信号が重なることによ
って生じるものである。すなわちゴースト信号は、もと
の送信信号が、種々の伝播経路を経た結果発生し、入力
信号の伝達時間、大きさ、位相などが一種の変調を受け
て混入したことによりて生じるものである。ゴーストキ
ャンセラでは入力信号をフィルタ係数が可変なトランス
バーサルフィルタに通してゴースト信号をキャンセルす
るようにしている。

このようなゴーストキャンセラを制御するために基準信
号を挿入して放送する例が例えば日経エレクトロニクス
　８７．１０．９、Ｎｏ、４３２）第２２０頁以下の「
テレビ信号にゴーストキャンセラ制御用基準信号を挿入
して放送」に記載されている。

第１０図はこの原理を示すもので、入力信号ｆ（１）は
ダイレクトに加算器１１に入力されるとともに、−次元
のトランスバーサルフィルタ１０に人力され、そこで加
算器１１により元の入力信号と加算される。次に加算器
１１の出力は、フィルタ係数制御装置１２に入力される
。この係数制御装置１２には、基準信号Ｒｅｆが入力さ
れるので、入力信号ｆ　（ｔ）の基準信号挿入期間にお
いて加算器１１の信号とこの基準信号Ｒｅｆを比較する
ことにより、両信号が一致するようにトランスバーサル
フィルタ１０の各フィルタ係数を調節し、上述したよう
にゴースト信号をキャンセルするようにしている。

この場合、ゴースト信号の発生は放送側と受信側の電波
経路の物理的条件、例えば建造物の存在、振動、角度、
電波反射、送信アンテナの振動、受信アンテナの振動、
風の方向、風速、気温、湿度その他３次元的な物性条件
にしたがって決まるので、ゴースト信号が出ないように
するためには、トランスバーサルフィルタ１０の係数を
時々刻々と変化させその係数を適応制御（学習制御）し
なければならない。

［発明が解決しようとする課題］ このようなトランスバーサルフィルタは通常阜−のＬＳ
Ｉチップないしモジュール、又は同一種類の複数個のＬ
ＳＩチップないしモジュールを使用して実現される。そ
の場合各ＬＳＩチップ内には複数個のタップが設けられ
ている。トランスバーサルフィルタでは出力に近い側の
加算器のビット数を増加するような構成でないと、オー
バーフローを生じる可能性があるが、通常トランスバー
サルフィルタでは、各タップの加算器のビット幅やビッ
ト範囲が固定されているので、各タップごとにオーバー
フローを発生する可能性がある。オーバーフローなどの
異常が発生すると、そのタップ出力が不正確になってし
まうことがあり、所定のフィルタ特性が得られなくなる
ので、オーバーフローが発生したら、それをどのように
システムに知らせ、システムはその場合どのように反応
すべきかなどの問題が発生する。

従来のトランスバーサルフィルタでは、このような異常
が発生した場合何の手段も施されていないので、所定の
フィルタ特性が得られないばかりか、システム全体が誤
動作を起こしてしまうという問題があった。

従って本発明は、このような問題点を解決するためにな
されたもので、オーバーフローなどの異常の発生を即座
に検出し、それに対応した処置が可能となるデジタルフ
ィルタの異常検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては上述した課題を解決するために、デジ
タルフィルタモジュールを用いて構成されるデジタルフ
ィルタにおいて、各タップに発生する異常信号を論理処
理し、その論理処理の結果に従って発生する信号により
デジタルフィルタの異常を検出する構成を採用した。

また、複数のデジタルフィルタモジュールを用いて構成
されるデジタルフィルタにおいて、一つのモジュールに
発生する異常信号を論理処理してそのモジュールの異常
信号を求め、各モジュールから得られる異常信号の論理
処理によりデジタルフィルタの異常を検出する構成を採
用した。

［作用コ デジタルフィルタ、例えば、トランスバーサルフィルタ
にはそれぞれ加算器の数に対応するタップが設けられて
おり、加算器にオーバーフロー等の異常が発生した場合
、各タップには、異常信号が発生する。本発明では、こ
のように各タップに発生する異常信号を論理処理して、
その論理処理の結果に従って発生する信号によりデジタ
ルフィルタの異常を検出するようにしている。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

上述したように、トランスバーサルフィルタは、単一の
モジュール、あるいは複数のモジュールを合成して用い
られるが、第１図から第３図は、単一のモジュールを用
いて実現した場合の実施例である。各図において従来例
と同じ素子には、同一の符号を付し、その説明は省略す
る。

第１図（Ａ）は、転置型トランスバーサルフィルタの構
成、また第１図（Ｂ）は、直接型のトランスバーサルフ
ィルタの構成を示す。いずれも、各タップ、すなわち各
加算器３のオーバーフロー出力の論理和をとる構成で、
前段の加算器３との論理和をとった出力が次の加算器と
の論理和を取るオア回路１５に人力されるものである。

このような構成で、いずれかのタップにオーバーフロー
出力が出ると、最終段のオア回路１５の出力１５ａには
、例えばＨレベルのオーバーフロー出力信号が出力され
るので、各タップ間のレジスタの存在の有無には無関係
にシステム側へオーバーフロー出力を知らせることが可
能になる。オーバーフロー出力にシステムが反応しそれ
に対処するまでに時間がかかる場合でも、早急に対策を
取ることが可能になる。

第１図の実施例では、各タップのうちどのタップがオー
バーフローしたかの解析はできないが、システムによっ
ては、どのタップかを特定することが必要となる場合が
ある。その場合にはモジュール内には各タップに対応し
たオーバーフローフラグフリップフロップを設けること
により、そのフラグの値を外部に呼び出すことによフて
どのタップがオーバーフローしたかを解析することが可
能になる。

第２図（Ａ）、（Ｂ）には、それぞれ転置型、直接型の
トランスバーサルフィルタに対するオーバーフロー出力
を検出する第２の実施例が図示されている。

この実施例は各タップからのオーバーフロー出力がオー
ブンドレインあるいはオーブンコレクターである場合に
実施できるもので、各加算器の出力には、ワイヤードオ
ア回路１６が接続されており、同様に各タップのいずれ
かにオーバーフローが発生した場合にはシステム側に入
力される出力端子１６ａにはオーバーフロー出力が現わ
れ、オーバーフローを検知することが可能になる。

第３図には他の実施例が図示されており、同実施例では
、各タップに加算器３に接続されたオア回路１８から信
号を受けるオーバーフローフラグ１７を設けている。こ
の実施例の場合、例えば１つのタップにオーバーフロー
が発生すると、そのフラグにオーバーフロー出力が記憶
されるので、オーバーフローを生じたタップから順次オ
ーバーフローがシステム側へ伝達されていく。この場合
、最終出力段からオーバーフロー出力１７ａがシステム
に知らされた時のレジスターの値は信用できなくなる。

また係数が０であるようなタップをパラレルシフトレジ
スタで置換してもよい。

以上説明した実施例は、トランスバーサルフィルタが単
一のモジュールで構成されている例であるが、複数の千
ジュールから構成されている場合には、各モジュールに
おいて各タップのオーバーフローの論理和を取り、続い
て各モジュールの論理和を取ることによフて全体のオー
バーフローの出力を検出することが可能である。

第４図は、１つのモジュールで実現されるトランスバー
サルフィルタ２０を示しており、第１図から第３図に図
示したトランスバーサルフィルタの構成に対応する。こ
の各タップ２１の出力を第１図から第３図に図示した方
法でオア回路２３で論理和を取る。それにより、いずれ
かのタップに発生したオーバーフローは、オア回路２３
の出力端子２３ａに出力させることができる。

各モジュール２０のオーバーフロー出力がオーブンドレ
インだった場合の例が第５図に図示されており、各モジ
ュール２０の論理和は、ワイヤードオアゲート２４を使
用する出力させることができる。その場合配線本数は、
モジュールの数とワイヤードオア用のバスを足したもの
となる。但しその場合ワイヤードオア用の抵抗２５が１
個必要となる。

この例でどのモジュールからオーバーフローをしたかを
解析しようとする場合には、オーブンドレインを使用し
ているので、直接検出することはできない。従って第６
図に図示したように各モジュールの出力を抵抗またはダ
イオード２６で分離しミ分離後各出力をオアゲート２７
によってその論理和を取るとともに、各モジュールの出
力のオーバーフローの解析を論理回路２８に人力し、ど
のモジュールかを特定させるようにする。

第７図にはトランスバーサルフィルタのモジュールのオ
ーバーフロー出力がプッシュプルで構成されている場合
の実施例である。各モジュール２０の出力の論理和は、
論理ＩＣなどアクティブ素子を使う必要がある。各モジ
ュールのオーバーフロー出力は、他のモジュールからの
干渉を受けてはいないので、どのモジュールからのオー
バーフロー出力であるかを解析しようとする場合にはプ
ッシュプルの場合には容易に行なうことが可能になる。

そのため解析用論理回路２８は、当初設けることなく、
オーバーフローモジュールの解析が必要になった場合で
も、最初からそのようにプリント基板等を構成してあれ
ば、変更は容易に行なうことは可能になる。

又、本発明は、トランスバーサルフィルタのフィルタだ
けに限定されるものではなく、その他のデジタルフィル
タにも適用できるものである。

例えば、第１１図に示した巡回型フィルタ、第１２図に
示した格子型フィルタ、ある−いは第１３図に図示した
パイ・ファラド型フィルタにも同様に適用できるもので
ある。

以上説明した例は、トランスバーサルフィルタにオーバ
ーフローが発生した場合の異常であったが、このような
異常に限定されるものでなく、他の異常、例えば、乗算
器に異常が発生した場合も全く同様な構成でそれを検出
しシステムに知らせることができるものである。

なお、以上説明した実施例において、トランスバーサル
フィルタモジュールは、集積回路チップ、ディスクリー
ト回路あるいはそれらを組み合わせたハイブリッド回路
から構成することができるものである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、デジ
タルフィルタモジュールを用いて構成されるデジタルフ
ィルタにおいで、各タップに発生する異常信号を論理処
理し、その論理処理の結果に従って発生する信号により
デジタルフィルタの異常を検出するようにしているので
、オーバーフローなどの異常の発生を即座に検出し、そ
れをシステムに知らせることができ異常発生に対応した
処置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　　（Ｂ）　　第２図（Ａ）（Ｂ）、第３
図はそれぞれトランスバーサルフィルタが一つのモジュ
ールで構成される場合の本発明の異なる実施例を示す回
路図、第４図は、トランスバーサルフィルタの一つのモ
ジュールの概略構成を示したブロック図、第５図から第
７図はそれぞれトランスバーサルフィルタが複数のモジ
ュールから構成される場合の異なる実施例を示した回路
図、第８図（Ａ）、（Ｂ）および第９図は、従来のトラ
ンスバーサルフィルタの構成を示す回路図、第１０図は
、ゴーストキャンセラの概略構成を示すブロック図、第
１１図は、本発明を通用した巡回型フィルタの構成図、
第１２図は、本発明を適用した格子型フィルタの構成図
、第１３図は、本発明を適用したパイ・ファラド型フィ
ルタの構成図である。 １・・・遅延素子　　　　２・・・加算器３・・・乗算
器　　　　　１５・・・オア回路２０・・・トランスバ
ーサルフィルタモジュール２８・・・オーバーフロー解
析論理回路第３図 特許出願人　エルニスアイ・ロジック株式会社１Ｍｒ＃
ｌＮ　ｉ　、？、１ブＩ：ｌ−、’７ｅ第４図 トつ〉スハーすルフィルクの面設’ｒｆｉＪ第５図 第６図 トラ）スパー寸ルフｌルクの区間りロ 第７図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）デジタルフィルタモジュールを用いて構成されるデ
   ジタルフィルタにおいて、各タップに発生する異常信号
   を論理処理し、その論理処理の結果に従って発生する信
   号によりデジタルフィルタの異常を検出することを特徴
   とするデジタルフィルタ。 ２）複数のデジタルフィルタモジュールを用いて構成さ
   れるデジタルフィルタにおいて、一つのモジュールに発
   生する異常信号を論理処理してそのモジュールの異常信
   号を求め、各モジュールから得られる異常信号の論理処
   理によりデジタルフィルタの異常を検出することを特徴
   とするデジタルフィルタ。