JPH02222318A - ディジタルフィルタを用いた演算装置 - 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、デジタルフィルタを用いた演算装置、特にデ
ジタルフィルタによりフィルタリングされた信号と元の
信号を演算することにより演算信号を発生するトランス
バーサルフィルタ等のデジタルフィルタを用いた演算装
置に関するものである。

［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、Ａきるものである。

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）であリ、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＋・−＋　Ａ　Ｉ−１
−Ｘ　ｎ　−１４１ また転置型では、 Ｙ　（ｎ）＝　（Ａｏ−Ｘｎ＋　（ＡＩ　　−Ｘｎ−１
＋　（・・・＋　（ＡＩ−１−Ｘ　ｎ−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（車行木「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０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っ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Ｕ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　（ｔ）
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に入力され、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単一のＬＳ
Ｉチップないしモジュール、又は、同一種類の複数個の
ＬＳＩ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。例えば、未
知のモデリングシステムでは、トランスバーサルフィル
タが正常なフィルタリングを行なわないので、システム
全体は、全く機能しなくなる。また、ゴーストキャンセ
ラではゴースト信号の除去が不可能になるばかりではな
く、元の画像信号による画質が著しく劣化し、受像の意
味がなくなる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が発生
した場合、デジタルフィルタの演算を制御することによ
り所定の演算結果を行なうことができるデジタルフィル
タを用いた演算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
タルフィルタによりフィルタリングされた信号と元の信
号を演算することにより演算信号を発生するデジタルフ
ィルタを用いた演算装置において、デジタルフィルタに
異常が発生した場合前記デジタルフィルタによりフィル
タリングされた信号の使用を強制的に中止する構成を採
用した。

［作　用］ このような構成では、例えば、トランスバーサルフィル
タ等のデジタルフィルタに異常が発生した場合、異常の
発生したデジタルフィルタの出力の使用を停止するよう
にしているので、演算装置の機能はデジタルフィルタを
バイパスさせフィルタリングを行なわずに演算を行なう
のと等価となる。従って、異常の発生したデジタルフィ
ルタを用いて演算を劣化させるのではなく、デジタルフ
ィルタによるフィルタリングの作用を停止させ、演算の
劣化を極力少なくするフェールセイフの考え方が導入さ
れることになる。

［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
。

第１図には、入力信号をｘ　（ｔ）とし、関数ｆ　（ｘ
、ｔ）を演算する演算装置３０が図示されている。また
符号３１は入力信号Ｘと、演算装置３０からの出力信号
ｙを演算、例えば加算する演算装置である。

いま、このような演算装置は、例えば、ゴーストキャン
セラであるとする。この場合演算装置３０はトランスバ
ーサルフィルタで、また演算装置３１は、加算器で構成
され、第１０図のフィルタ係数制御装置１２がない場合
の構成に対応する。この実施例でトランスバーサルフィ
ルタ３０が、オーバーフロー等の異常を発生した場合、
トランスバーサルフィルタ３０のフィルタ機能は正常で
なくなりゴースト除去機能は喪失している。従って加算
器３１からの画像出力の品質は劣化し、場合によっては
画像の識別は不可能になる。

このため、本発明では、第２図に図示したように、トラ
ンスバーサルフィルタ３０と加算器３１の間にマルチプ
レクサ３２を挿入するようにしている。このマルチプレ
クサ３２はトランスバーサルフィルタ３０の異常信号に
従ってトランスバーサルフィルタ３０の出力をそのまま
あるいはＯに切り換えて加算器３１に入力するものであ
る。

このような構成では、トランスバーサルフィルタ３０に
オーバーフローなどの異常が発生した場合、マルチプレ
クサ３２は、トランスバーサルフィルタの出力を強制的
にＯとするので、加算器３１は、元の信号Ｘをそのまま
出力信号２として出力することになる。従って、ゴース
トキャンセラの場合、異常の発生したトランスバーサル
フィルタを用いて画質を劣化させるのではなく、そのフ
ィルタリングの作用を停止させることになる。

その結果、画質の劣化が極力少なくなり、そのダメージ
は、画像になおゴースト画像が存在する程度にとどめる
ことができる。

′！Ｊ３図に図示された実施例は、第２図のマルチプレ
クサ３２をゲート回路３３に置き換えたもので、トラン
スバーサルフィルタ３０に異常信号が発生した場合には
、各アンドゲート３３の入力に例えばローレベルの信号
が印加され、それによりトランス、バーサルフィルタ３
０の出力を０とすることができ、第２図と同様の効果が
得られるものである。

上述したトランスバーサルフィルタの異常は、例えば、
第４図から第７図に示すような構成により検出すること
ができる。なお各図において第８図と同一の符号は同一
のものを示し、その詳細な説明は省略する。

トランスバーサルフィルタは、単一のモジュール、ある
いは複数のモジエールを合成して用いられるが、第４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。第４図（Ａ）は、転置型トランスバーサルフィル
タの構成、また第４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
わちトランスバーサルフィルタの各加算器３の出力の論
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に入力
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１・５の出力１５ａに
は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。

第４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、どのモジュール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、
そのフラグの値を外部に呼び出すことによってどのタッ
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
。

またトランスバーサルフィルタの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は、各加算器の出力をワイヤードオ
ア回路に接続してオーバーフローの論理和を取ることに
よりトランスバーサルフィルタの異常を検出する。　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、複数のモジ
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って全体のオー
バーフローの出力を検出することが可能である。

第５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４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４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６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７
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、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、各タップの出力の
オーバーフローの解析を論理回路２８に介して、どのモ
ジュールかを特定させるようにする。

また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には、
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。

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、他の異常が発生した場合
も全く同様な方法でトランスバーサルフィルタの出力を
強制的に０とすることができる。

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、例えば巡回型フィルタ、格子型フィルタ、あるいは
パイ・ファラド型フィルタにも適用できるものである。

また、デジタルフィルタによりフィルタリングされた信
号と元の信号を演算は加算演算に限定されるものではな
く、一般的な演算にも適用できるものである。

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
タルフィルタに異常が発生した場合、異常の発生したデ
ジタルフィルタの出力を強制的に例えば、０としてしま
うので、デジタルフィルタによるフィルタリングの作用
を停止させることにより、なんら他に回路を必要とする
ことなく異常に対応することができ、演算結果の劣化を
極力少なくすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、演算装置の概略構成を示したブロック図、第
２図と第３図は、異常が発した場合、強制的にその出力
をＯにする回路構成を示した回路図、第４図（Ａ）、（
Ｂ）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異常を検出する回路図、第５
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６図および第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常を検出する回路構成を示した回
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
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 ８・・・オーバーフロー解析論理回路 ０・・・トランスバーサルフィルタ ト・・加算器 ２・・・マルチプレクサ 膚！！裟！ｒめブ０ッフ旧 第１図 ｒｉ３陪精八をへ１ｅ語ａ 第２ｃｉ？１ ｒｉ３話溝Ｉｙ、乏示す２社 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）デジタルフィルタによりフィルタリングされた信号
   と元の信号を演算することにより演算信号を発生するデ
   ジタルフィルタを用いた演算装置において、デジタルフ
   ィルタに異常が発生した場合前記デジタルフィルタによ
   りフィルタリングされた信号の使用を強制的に中止する
   ようにしたことを特徴とするデジタルフィルタを用いた
   演算装置。 ２）前記デジタルフィルタの異常をデジタルフィルタの
   タップから得られるオーバーフロー等の異常出力の論理
   処理を介して検出することを特徴とする請求項第１項に
   記載のデジタルフィルタを用いた演算装置。