JPH0646008A - Decimation filter for oversampling type a/d converter - Google Patents

Decimation filter for oversampling type a/d converter

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JPH0646008A
JPH0646008A JP600592A JP600592A JPH0646008A JP H0646008 A JPH0646008 A JP H0646008A JP 600592 A JP600592 A JP 600592A JP 600592 A JP600592 A JP 600592A JP H0646008 A JPH0646008 A JP H0646008A
Authority
JP
Japan
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filter
decimation filter
unit circle
zero
decimation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP600592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Tsunoishi
光夫 角石
Seiji Miyoshi
清司 三好
Hiroaki Idogawa
寛昭 伊戸川
Nobukazu Koizumi
伸和 小泉
Yutaka Awata
豊 粟田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to US08/004,895 priority patent/US5367540A/en
Publication of JPH0646008A publication Critical patent/JPH0646008A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a decimation filter of the oversampling type A/D converter where the circuit scale of the decimation filter and the waveform shaping filter is reduced. CONSTITUTION:A tap coefficient is set which expands zero points related to the characteristic of the pass band to the transmission function where at least one or two of these zero points are arranged in the vicinity of z=1 of the (z) plane and at least one of zero points is arranged on the outside of a unit circle of the (z) plane with respect to a transversal decimation filter 12 which takes a signal, which has n-fold speed ((n) is a positive integer) of the fundamental sampling frequency and consists of a small number of bits, as the input and removes the noise component of a high frequency and performs waveform shaping and thinning processing and outputs a signal of the fundamental sampling frequency, and this over-sampling type decimation filter is characterized by having the waving characteristic in which a polarity opposite to the main response exists before the main response with respect to the impulse response characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はトランスバーサルフィル
タに係り、さらに詳しくは基本サンプリング周波数に比
べて充分高い周波数で、必要な精度に比べて粗くディジ
タルデータに変換した信号の高い周波数の雑音を除去し
て、基本サンプリング周波数の1〜2倍以下の速度で高
精度のディジタルデータに変換するデシメーションフィ
ルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transversal filter, and more specifically, it removes high frequency noise of a signal converted to digital data roughly at a frequency sufficiently higher than a basic sampling frequency and compared to a required accuracy. Then, the present invention relates to a decimation filter for converting into high-precision digital data at a speed of 1 to 2 times the basic sampling frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】既存の電話加入者線であるメタリックの
ペアケーブルを用いて、高速のディジタルデータを送受
双方向に同時にまたは交互に伝送するディジタル加入者
線伝送インタフェース装置の信号受信にはオーバーサン
プリングA/D変換器が用いられる。
2. Description of the Related Art Over-sampling is used for signal reception of a digital subscriber line transmission interface device that transmits or receives high-speed digital data bidirectionally simultaneously or alternately by using an existing telephone subscriber line metallic pair cable. An A / D converter is used.

【0003】前述の高速ディジタル加入者線伝送インタ
フェース装置では例えば±1,±3に相当する4値の振
幅符号を80KB/S の転送速度で送信する。メタリックの
ペアケーブルの損失特性により減衰、波形の歪みを受け
た信号は相手装置の信号受信用のA/D変換器でディジ
タル化され、ディジタル処理で減衰歪みの補正、波形の
歪みの補正がなされる。
In the above-mentioned high-speed digital subscriber line transmission interface device, for example, four-valued amplitude codes corresponding to ± 1 and ± 3 are transmitted at a transfer rate of 80 KB / S. A signal that has been attenuated or waveform distorted due to the loss characteristics of the metallic pair cable is digitized by the signal receiving A / D converter of the partner device, and the attenuation distortion and the waveform distortion are corrected by digital processing. It

【0004】さらにハードウェアの大きさとA/D変換
器の変換精度の関連から、4値で転送速度が80KB/S 程
度の装置ではオーバーサンプリング形のA/D変換器が
使われる。
Further, due to the relationship between the size of hardware and the conversion accuracy of the A / D converter, an oversampling type A / D converter is used in a four-valued device having a transfer rate of about 80 KB / S.

【0005】オーバーサンプリング形A/D変換器は信
号のボーレート周波数からきまる基本サンプリング周波
数に比べて充分高いサンプリング周波数で、必要な精度
に比べて粗くディジタル信号に変換する。そして、それ
を低域通過ディジタルフィルタを通して高い周波数の雑
音を除去して、基本サンプリング周波数の1,2倍以下
の速度であって高い精度のディジタルデータに変換す
る。このフィルタを一般的にデシメーションフィルタと
称する。
The oversampling type A / D converter converts a signal into a digital signal roughly at a sampling frequency sufficiently higher than a basic sampling frequency determined by the baud rate frequency of the signal, and coarser than required accuracy. Then, it is subjected to a low-pass digital filter to remove high-frequency noise, and is converted into high-accuracy digital data at a speed of 1 or 2 times the basic sampling frequency or less. This filter is generally called a decimation filter.

【0006】従来の前述のディジタル加入者線伝送イン
タフェース装置でのデシメーションフィルタは通常(1)
式で表わされるトランスバーサルフィルタを使ってい
る。このフィルタの阻止域の特性は等間隔にm重の零点
による損失特性のピークが並ぶ、いわゆるクシ型のフィ
ルタの特性となる。このフィルタの通過域の特性は周波
数の増加とともに損失が増える特性であるため、平坦に
するかあるいはパルス波形を制御したい場合はこのフィ
ルタの後段に波形成形フィルタを必要とする。
The conventional decimation filter in the above-mentioned digital subscriber line transmission interface device is usually (1)
The transversal filter expressed by the formula is used. The characteristics of the stop band of this filter are the characteristics of a so-called comb-type filter in which the peaks of the loss characteristics due to m-fold zeros are arranged at equal intervals. Since the characteristics of the pass band of this filter are such that the loss increases as the frequency increases, a waveform shaping filter is required at the subsequent stage of this filter when flattening or controlling the pulse waveform.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】ここで、zはz=exp(j2πf/( nfs ) )、
mは2〜3の整数、nはオーバーサンプリング比、 fs
は基本サンプリング周波数、fは信号の周波数である。
尚、受信信号のタイミングを抽出するために、受信信号
の孤立パルス応答特性の第1プリカーソルが用いられ
る。
Where z is z = exp (j2πf / (nf s )),
m is an integer of 2-3, n is an oversampling ratio, f s
Is the basic sampling frequency, and f is the frequency of the signal.
The first precursor of the isolated pulse response characteristic of the received signal is used to extract the timing of the received signal.

【0009】また、第1プリカーソルをタイミング抽出
に使うには、第1プリカーソルの部分で孤立パルス応答
特性の符号が負から正に変化する波形でなければならな
い。さらに、後段の判定帰還等化器の負担を減らすため
にポストカーソルを小さくしておくことが望ましい。
尚、波形成形フィルタは孤立パルス応答特性のプリカー
ソル、ポストカーソルについて希望の形になるようにす
るために用いられる。
Further, in order to use the first precursor for timing extraction, the sign of the isolated pulse response characteristic must change from negative to positive in the first precursor. Furthermore, it is desirable to make the post cursor small in order to reduce the load on the decision feedback equalizer in the subsequent stage.
The waveform shaping filter is used so that the pre-cursor and the post-cursor of the isolated pulse response characteristic have desired shapes.

【0010】通常、波形成形フィルタの後段には直流成
分を遮断するための高域通過フィルタが挿入されるが、
このフィルタは基本サンプリング周波数で動作させれば
よいので判定帰還等化器などの機能とともにディジタル
信号処理部で処理される。
Usually, a high-pass filter for cutting off a DC component is inserted after the waveform shaping filter.
Since this filter may be operated at the basic sampling frequency, it is processed by the digital signal processing unit together with the functions of the decision feedback equalizer and the like.

【0011】従来のディジタル加入者線伝送インタフェ
ース装置の入力部は図10に示す如く、オーバーサンプ
リング形A/D変換器の中のΔΣ変換器1とデシメーシ
ョンフィルタ2と波形成形フィルタ3とエコーキャンセ
ラ等の回路4より成る。
The input section of the conventional digital subscriber line transmission interface device is, as shown in FIG. 10, a ΔΣ converter 1, a decimation filter 2, a waveform shaping filter 3, an echo canceller, etc. in an oversampling A / D converter. Circuit 4.

【0012】受信信号は図示しない簡単な低域通過フィ
ルタを経て、ΔΣ変換器1に入力する。受信信号はΔΣ
変換器1で例えばオーバーサンプリング周波数 15.36M
Hzで1bit のディジタル信号に変換される。この高速デ
ータを(1) 式の伝達関数をもつデシメーションフィルタ
2により低速の多ビットのデータに変換する。しかしな
がら、ボーレート周波数までは落とすことはない。何故
ならばプリカーソル部分の成形など波形成形を必要な精
度で行うにはボーレート周波数の2倍以上の周波数でフ
ィルタを動作させなければならないからである。すなわ
ちデシメーションフィルタ2は、ディジタル加入者線伝
送インタフェース装置でのボーレート周波数であり、基
本サンプリング周波数でもある80KHzに対して少なくと
も2倍の160KHz間隔すなわち62.5μs 間隔でデータを
出力する。(1) 式の具体例を(2)に示す。
The received signal is input to the ΔΣ converter 1 through a simple low-pass filter (not shown). The received signal is ΔΣ
For example, the converter 1 has an oversampling frequency of 15.36M.
Converted to a 1-bit digital signal at Hz. This high-speed data is converted into low-speed multi-bit data by the decimation filter 2 having the transfer function of equation (1). However, it does not drop to the baud rate frequency. This is because the filter must be operated at a frequency twice or more the baud rate frequency in order to perform waveform shaping such as shaping of the cursor portion with the required accuracy. That is, the decimation filter 2 outputs data at 160 KHz intervals, that is, at 62.5 μs intervals, which is at least twice as high as the basic sampling frequency of 80 KHz, which is the baud rate frequency in the digital subscriber line transmission interface device. A specific example of equation (1) is shown in (2).

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】(2) 式の分子には因数として1−z-1の項
が含まれているので、結果的には(2) 式は分子のみの関
数となり、(3) 式のように 286タップのトランスバーサ
ルフィルタとなる。286 は(96−1)×3+1から求め
たものである。
Since the numerator of the formula (2) includes a term of 1-z -1 as a factor, the formula (2) becomes a function of only the numerator as a result. It becomes a tap transversal filter. 286 is obtained from (96-1) × 3 + 1.

【0015】[0015]

【数3】 [Equation 3]

【0016】その零点配置をz平面に書くと図11のよ
うに単位円周上にz=1付近を除いて等間隔に三重零点
が並ぶ。一方、波形成形フィルタはボーレートの2倍の
周波数で動作する6〜8タップ程度のトランスバーサル
フィルタである。出力はボーレート周波数すなわち80K
Hzに1回の割合でよい。
When the arrangement of zeros is written on the z plane, triple zeros are arranged at equal intervals on the unit circle except around z = 1 as shown in FIG. On the other hand, the waveform shaping filter is a transversal filter with about 6 to 8 taps that operates at a frequency twice the baud rate. Output is the baud rate frequency, namely 80K
Once a Hz is sufficient.

【0017】波形成形フィルタの伝達関数は例えば(4)
式のようになる。
The transfer function of the waveform shaping filter is, for example, (4)
It becomes like a formula.

【0018】[0018]

【数4】 [Equation 4]

【0019】ここで、a0 〜a7 はトランスバーサルフ
ィルタのタップ係数である。図12は従来のデシメーシ
ョンフィルタと波形成形フィルタとを併せたフィルタの
低周波数の部分の損失周波数特性図である。直流の損失
に比べて30〜40KHzの部分での損失は低く、逆に少し利
得を有し60KHz以上で阻止域になる。マクロ的にみると
高い周波数にいくに従って大きな減衰量がとれる。図1
2には示されてはいないが7.68MHz付近で最大となる。
Here, a 0 to a 7 are tap coefficients of the transversal filter. FIG. 12 is a loss frequency characteristic diagram of a low frequency portion of a filter including a conventional decimation filter and a waveform shaping filter. The loss in the portion of 30 to 40 KHz is lower than the loss of direct current, and on the contrary, it has a little gain and becomes the stop band above 60 KHz. From a macro perspective, the higher the frequency, the greater the amount of attenuation. Figure 1
Although not shown in Fig. 2, the maximum is around 7.68 MHz.

【0020】図12の 160KHzの整数倍の周波数付近の
減衰量のピークはデシメーションフィルタの零点による
もので、それ以外のピークは波形成形のフィルタの零点
によるものである。 160KHzの整数倍の周波数のピーク
がそれぞれ以外の帯域のピークに比べて大きな減衰量が
得られているのはデシメーションフィルタの零点が三重
零点になっているからである。
The peak of the attenuation amount near the frequency of an integral multiple of 160 KHz in FIG. 12 is due to the zero point of the decimation filter, and the other peaks are due to the zero point of the waveform shaping filter. The reason why the peak of the frequency that is an integral multiple of 160 KHz is larger than the peaks of the bands other than the above is that the zero point of the decimation filter is the triple zero point.

【0021】三重零点になっているために局所的には大
きな減衰量が得られるが、それぞれの零点と零点の間の
周波数での減衰量は小さくなるため、デシメーションフ
ィルタの目的である雑音の抑圧という観点からすると効
率的とは言えず、雑音を一定値以下にするにはフィルタ
の規模すなわち次数を大きくしなくてはならない。
A large amount of attenuation is locally obtained because of the triple zero, but the amount of attenuation at the frequency between the respective zeros is small, so that noise reduction, which is the purpose of the decimation filter, is suppressed. From this point of view, it is not efficient, and in order to reduce the noise below a certain value, the size of the filter, that is, the order must be increased.

【0022】図13は従来のデシメーションフィルタの
構成図である。ΔΣ変換器1の出力は±1の2値のみな
ので、(3) 式の計算はタップ係数の加減算に置き換えら
れる。またデシメーションフィルタは15.36 MHz周期で
入力信号が加わるため、加減算の多重処理は難しい。こ
のため 160KHzに1回の割合で出力するためには 285/
(15360/160)=2.97より、3つの加算器が必要になる。
このため(2) 式の処理を(5) 式のように3つに分割して
演算する。
FIG. 13 is a block diagram of a conventional decimation filter. Since the output of the ΔΣ converter 1 is only ± 1 binary value, the calculation of the equation (3) can be replaced by the addition / subtraction of the tap coefficient. In addition, since the input signal is added to the decimation filter at a cycle of 15.36 MHz, it is difficult to add and subtract multiplex signals. Therefore, in order to output once at 160 KHz, 285 /
From (15360/160) = 2.97, three adders are required.
For this reason, the processing of Eq. (2) is divided into three and calculated as in Eq. (5).

【0023】[0023]

【数5】 [Equation 5]

【0024】そしてそれぞれの項を別なハードウェアで
実行する。図13はデシメーションフィルタのハードウ
エア構成図である。(5) 式の第1項目の処理を図13の
第1ステージS1で処理し、その処理が終わるとその結
果をレジスタR2に移して、さらに(5) 式の2項目に相
当する処理を図12の中央の部分の第2のステージS2
で処理する。同様にその結果をレジスタR3に移して残
りの処理を右端の回路の第3ステージS3で処理してそ
の結果をデシメーションフィルタの出力とする。図13
の回路のROM M1〜ROM M3にはタップ係数が
格納されており、それを読み出してセレクタS1〜S3
で反転(減算)またはそのまま(加算)で加算するとい
う処理を行っている。このフィルタの回路規模は約1700
ゲートである。
Then, each term is executed by different hardware. FIG. 13 is a hardware configuration diagram of the decimation filter. The process of the first item of the equation (5) is processed in the first stage S1 of FIG. 13, and when the process is finished, the result is transferred to the register R2, and the process corresponding to the two items of the equation (5) is further illustrated. Second stage S2 in the middle part of 12
To process. Similarly, the result is transferred to the register R3, the remaining processing is processed in the third stage S3 of the circuit at the right end, and the result is used as the output of the decimation filter. FIG.
The tap coefficients are stored in the ROM M1 to ROM M3 of the circuit of FIG.
The process of inverting (subtracting) or adding as it is (adding) is performed. The circuit scale of this filter is about 1700.
It is a gate.

【0025】さらに図13のデシメーションフィルタを
詳細に説明する。ROM M1、セレクタS1、加算器
A1、レジスタR1は(5) 式の第1項を計算するブロッ
クである。ROM M2、セレクタS2、加算器A2、
レジスタR2は(5) 式の第2項を計算するブロックであ
り、ROM M3、セレクタS3、レジスタR3は(5)
式の第3項を計算するブロックである。
Further, the decimation filter of FIG. 13 will be described in detail. The ROM M1, the selector S1, the adder A1, and the register R1 are blocks for calculating the first term of the equation (5). ROM M2, selector S2, adder A2,
The register R2 is a block for calculating the second term of the expression (5), and the ROM M3, the selector S3, and the register R3 are (5).
This is a block for calculating the third term of the equation.

【0026】(5) 式はZ-1による表現であるが、実際の
処理は15.36MHz間隔で入力する信号データをXi 、フィ
ルタ係数をbi として、その積を288 回計算してフィル
タの出力とするものである。実際の入力は+1あるいは
−1しかないため積和処理は加算器で処理できる。15.3
6MHzに1回加算できる加算器を用いるとすると、160KHz
に対応する時間の間に96回しか加算処理できないから、
出力を160KHzおきに得るためには3個の加算器を並列に
動作させる必要がある。このためにフィルタの計算を3
項に分けて処理している。(5) 式の第1項はフィルタ係
数が0〜95の部分の加算を行い、第2項は96〜19
1 の部分の加算を行い、第3項はフィルタ係数が19
2〜287の部分の加算を行う。
The expression (5) is expressed by Z -1 , but in the actual processing, the signal data input at 15.36 MHz intervals is X i , the filter coefficient is b i , the product is calculated 288 times, and the product of the filter is calculated. This is the output. Since the actual input is only +1 or -1, the sum of products processing can be processed by the adder. 15.3
If you use an adder that can add once to 6MHz, 160KHz
Since you can add only 96 times during the time corresponding to
It is necessary to operate three adders in parallel in order to obtain the output every 160 KHz. For this, filter calculation is 3
It is divided into terms and processed. The first term of the equation (5) adds the filter coefficients of 0 to 95, and the second term of 96 to 19
1 is added and the third term has a filter coefficient of 19
The part of 2-287 is added.

【0027】13図においてROM M1にはフィルタ
係数0〜95が格納されており、ROM M2にはフィ
ルタ係数96〜191が格納され、ROM M3にはフ
ィルタ係数192〜287が格納されている。入力信号
i が正ならROMからの係数をそのまま加算器に入力
し、負ならばROMからの入力を反転して加算する。加
算結果は同一加算器の入力にフィードバックされて96回
加算される。
In FIG. 13, filter coefficients 0 to 95 are stored in the ROM M1, filter coefficients 96 to 191 are stored in the ROM M2, and filter coefficients 192 to 287 are stored in the ROM M3. If the input signal X i is positive, the coefficient from the ROM is input to the adder as it is, and if it is negative, the input from the ROM is inverted and added. The addition result is fed back to the input of the same adder and added 96 times.

【0028】通常は、セレクタS4とセレクタS5はそ
れぞれレジスタR2の出力を加算器A2に入力し、レジ
スタR3の出力を加算器A3に入力するように設定され
ている。しかし96の倍数に相当するサイクルだけはセレ
クタS4とセレクタS5はそれぞれレジスタR1の出力
を加算器A2に入力し、レジスタR2の出力を加算器A
3に入力するように設定される。同時にレジスタR3の
出力はフィルタの出力として出力される。またこのサイ
クルにはレジスタ1から加算器1へのルートはカットさ
れて加算器A1は0から加算を始める。
Normally, the selector S4 and the selector S5 are set so that the output of the register R2 is input to the adder A2 and the output of the register R3 is input to the adder A3. However, only in the cycle corresponding to a multiple of 96, the selector S4 and the selector S5 respectively input the output of the register R1 to the adder A2 and the output of the register R2.
3 is set to be input. At the same time, the output of the register R3 is output as the output of the filter. Further, in this cycle, the route from the register 1 to the adder 1 is cut and the adder A1 starts addition from 0.

【0029】この結果、レジスタR2の内容は(5) 式の
第1項の加算結果に加えて第2項の加算処理が行われた
ものになり、レジスタR3の内容は(5) 式の第1項、第
2項の加算器に加えて第3項の加算処理が行われたもの
になり、レジスタ3の96回目の加算結果は(5) 式の演算
結果になる。この間のタイムチャートは図14に示す如
くなる。
As a result, the content of the register R2 becomes the result of addition processing of the second term in addition to the addition result of the first term of the expression (5), and the content of the register R3 is the expression of the expression (5). The addition processing of the third term is performed in addition to the adders of the first term and the second term, and the addition result of the 96th addition of the register 3 becomes the calculation result of the expression (5). The time chart during this period is as shown in FIG.

【0030】図15は従来の波形成形フィルタの回路構
成図である。同じトランスバーサルフィルタではある
が、図13と異なる構成となるのは波形成形フィルタの
入力信号(デシメーションフィルタの出力)は 160KHz
18bit のデータであり、デシメーションフィルタのよ
うに1bit 入力ではないためである。このフィルタのタ
ップ係数a0 〜a7 は10bit 程度の精度が必要であり、
(4) 式の処理は積和演算となる。積の処理は乗算器が必
要になるが乗算器のハードウェア規模は大きくなるた
め、図14の回路では入力データが1bit であると仮定
した場合の出力データ 256種類をROMに格納してお
き、入力データが18bit である場合は入力データの各桁
に対応する解を1bit ずつ桁シフトして18回加算するこ
とにより出力をえる。このフィルタの入力は 160KHz
で、出力は80KHzに1回であり、1つの加算器を多重に
使うことができる。このフィルタの回路規模はROMを
除いて1500ゲートである。
FIG. 15 is a circuit diagram of a conventional waveform shaping filter. Although the same transversal filter is used, the input signal of the waveform shaping filter (output of the decimation filter) is different from that of FIG. 13 at 160 KHz.
This is because it is 18-bit data and not 1-bit input like the decimation filter. The tap coefficients a 0 to a 7 of this filter require an accuracy of about 10 bits,
The processing of Eq. (4) is the sum of products operation. The multiplication process requires a multiplier, but the hardware scale of the multiplier becomes large. Therefore, in the circuit of FIG. 14, 256 kinds of output data when the input data is assumed to be 1 bit are stored in the ROM. If the input data is 18 bits, the solution corresponding to each digit of the input data is shifted by 1 bit and the output is obtained by adding 18 times. The input of this filter is 160 KHz
Thus, the output is once every 80 KHz, and one adder can be used multiple times. The circuit scale of this filter is 1500 gates excluding ROM.

【0031】図15の波形成形フィルタは(4) 式の演算
に用いられている。(4) 式を入力データ系列Xi (i=
0,1,・・・,7)を用いて書き直すと次式が得られ
る。
The waveform shaping filter of FIG. 15 is used in the calculation of equation (4). Input the equation (4) into the data series X i (i =
Rewriting using 0, 1, ..., 7) gives the following equation.

【0032】[0032]

【数6】 [Equation 6]

【0033】bijは0または1であるから、8タップの
トランスバーサルフィルタの場合C ijは28 =256 通り
の値を取りうることになる。256 通りの値をROMに格
納しておいて、8個の入力信号データの各桁に対応する
bit データをアドレスとしてCijをROM MA4から
読み出すことにより、入力信号列の各桁に対応するC ij
をつぎつぎに加算器に出力するとができる。
BijIs 0 or 1, so 8 taps
In case of transversal filter C ijIs 28= 256 ways
Can take the value of. 256 values are stored in ROM
Save and correspond to each digit of 8 input signal data
C with bit data as addressijFrom ROM MA4
By reading, C corresponding to each digit of the input signal string ij
Can be output one after another to the adder.

【0034】図14においてレジスタRA1からレジス
タRA8には連続する8個の信号データが格納され、例
えば15.36MHz毎に各レジスタの下位bit から順にROM
MA4のアドレスに入力され、対応するCijが出力さ
れる。
In FIG. 14, eight consecutive signal data are stored in the registers RA1 to RA8. For example, the lower bit of each register is sequentially read from the ROM every 15.36 MHz.
It is input to the address of MA4 and the corresponding C ij is output.

【0035】続けてCijに2-jを掛けて和を取らなけれ
ばならないが、例えばデータの下位bit から処理を行う
場合、加算結果の入っているレジスタRA0の出力を1
bitだけ下にシフトして次のビットに対応するCijを加
算していけばよい。入力データの桁数回だけ加算した結
果がフィルタの出力であるから、セレクタの向きを変え
て結果を出力する。
Next , C ij must be multiplied by 2 -j to obtain the sum. For example, when processing is performed from the lower bit of the data, the output of the register RA0 containing the addition result is set to 1
It is sufficient to shift down by one bit and add C ij corresponding to the next bit. Since the result of adding the input data by the number of digits is the output of the filter, the direction of the selector is changed and the result is output.

【0036】出力は80KHz 入力は160KHzだとすると80KH
z 毎に入力データを2回シフトさせて上記の処理を1回
行うことになる。図16は従来のデシメーションフィル
タと波形成型フィルタからなる従来のフィルタの係数マ
ップであり、インパルス応答に対応するものである。
Output is 80KHz If input is 160KHz, 80KH
The above processing is performed once by shifting the input data twice for each z. FIG. 16 is a coefficient map of a conventional filter including a conventional decimation filter and a waveform shaping filter, which corresponds to an impulse response.

【0037】図17、図18は図16のマップにおける
従来のデシメーションフィルタと波形生成フィルタとか
らなる構成の場合の合計フィルタの、最長ケーブルを経
てきた信号パルスを入力したときの出力波形である孤立
パルス応答特性、ケーブル長が零の時の孤立パルス応答
特性である。
FIG. 17 and FIG. 18 are the output waveforms of the total filter of the conventional decimation filter and waveform generation filter in the map of FIG. 16 when the signal pulse that has passed through the longest cable is input. Pulse response characteristics, isolated pulse response characteristics when the cable length is zero.

【0038】なお最長ケーブルを経た信号を入力したと
きの孤立パルス応答特性は波形成形フィルタの出力に対
して高域通過フィルタを通したものである。すなわち1
−Dの処理を加えた結果である。
The isolated pulse response characteristic when a signal that has passed through the longest cable is input is obtained by passing the output of the waveform shaping filter through a high-pass filter. Ie 1
It is the result of adding the process of -D.

【0039】また、ケーブル長が零のときの孤立パルス
応答特性は、1−Dの処理に加えて、さらに1/(1-0.8
75D)の処理を行ったものである。ここでDはD=z-1
=exp(-j2 πf/80) f:周波数(KHz)である。この
(1−D)または( 1-D)/(1-0.875D)のフィルタ処理
はそのフィルタ係数が高々4bit で表される数字である
から、後段の乗算器のないディジタル信号処理回路で処
理する上で問題とならない。
The isolated pulse response characteristic when the cable length is zero is 1 / (1-0.8) in addition to 1-D processing.
75D). Where D is D = z -1
= Exp (-j2πf / 80) f: frequency (KHz). The filter coefficient of (1-D) or (1-D) / (1-0.875D) is a number whose filter coefficient is represented by 4 bits at most, so it is processed by a digital signal processing circuit without a multiplier in the subsequent stage. There is no problem in doing.

【0040】また、従来のデシメーションフィルタは高
い周波数の雑音を抑圧することを目的としたものであっ
たから、そのインパルス応答は通常の低域通過フィルタ
のインパルス応答であり、図19に示すように主応答の
みであった。この図の特性では主応答の前にリンギング
がないから、タイミング調整のためにプリカーソルを使
うことはできない。
Further, since the conventional decimation filter is intended to suppress high frequency noise, its impulse response is the impulse response of a normal low pass filter, and as shown in FIG. There was only a response. Since there is no ringing before the main response in the characteristics of this figure, the precursor cannot be used for timing adjustment.

【0041】[0041]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のデ
ィジタル加入者線伝送インタフェース装置のオーバーサ
ンプリングA/D変換器の中のデシメーションフィルタ
およびその後段の波形成形フィルタのハードウェアとし
ては合計で約3200ゲートという大規模の回路が必要であ
った。
As described above, the hardware of the decimation filter in the oversampling A / D converter of the conventional digital subscriber line transmission interface device and the hardware of the waveform shaping filter in the subsequent stage is about a total. A large circuit of 3200 gates was required.

【0042】なお前述の高域通過フィルタ、エコーキャ
ンセラ、判定帰還等化器などの処理を行う後段のディジ
タル信号処理回路は、15.36 MHzという高速で動作しな
ければならない。またデシメーションフィルタの処理を
取り込むことは出来ない。さらには乗算器を持たないた
め波形成形フィルタの処理を取り込むことも出来ない。
乗算器を持たせれば波形成形フィルタの処理を実行でき
るが、乗算器の回路規模が3000ゲート以上必要であり、
かえって回路規模の増大を招く。
The digital signal processing circuit in the latter stage for performing the processing of the above-mentioned high-pass filter, echo canceller, decision feedback equalizer, etc. must operate at a high speed of 15.36 MHz. Moreover, the processing of the decimation filter cannot be incorporated. Furthermore, since it does not have a multiplier, it cannot take in the processing of the waveform shaping filter.
If you have a multiplier, you can execute the processing of the waveform shaping filter, but the multiplier circuit scale must be 3000 gates or more,
On the contrary, the circuit scale is increased.

【0043】このためデシメーションフィルタと波形成
形フィルタは専用回路として実現しなければならず、装
置全体のハードウェアの規模の縮小と消費電力の削減を
阻む要因の1つであり、これらの回路の縮小が望まれて
いた。
Therefore, the decimation filter and the waveform shaping filter must be realized as a dedicated circuit, which is one of the factors that hinder the reduction of the hardware scale of the entire apparatus and the reduction of the power consumption, and the reduction of these circuits. Was desired.

【0044】本発明はデシメーションフィルタと波形成
形フィルタの回路規模の縮小するオーバーサンプリング
形A/D変換機のデシメーションフィルタを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a decimation filter for an oversampling A / D converter in which the circuit scale of the decimation filter and the waveform shaping filter is reduced.

【0045】[0045]

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、基
本サンプリング周波数のn倍の速度で低ビット数の信号
を入力とし、高い周波数の雑音成分の除去、波形成型お
よび間引きおよび間引き処理を行い、基本サンプリング
周波数の速度で信号を出力するトランスバーサル形のデ
シメーションフィルタにおける。そしてトランスバーサ
ル形の各タップの係数を、通過域の特性に係わる要点を
1個あるいは2個Z平面のZ=1の近傍に配置し、該要
点の内少なくとも1個をZ平面の単位円の外に配置した
伝達関数となる様に設定する。
According to the present invention, a signal having a low bit number is input at a speed n times as high as a basic sampling frequency, and noise components having a high frequency are removed, waveform shaping and thinning and thinning processing are performed. , In a transversal type decimation filter that outputs a signal at the speed of the basic sampling frequency. Then, one or two points of the transversal-type taps relating to the characteristics of the pass band are arranged in the vicinity of Z = 1 on the Z plane, and at least one of the points is set in the unit circle of the Z plane. Set it so that the transfer function is placed outside.

【0046】トランスバーサル形の各タップを上記の如
く設定することにより、インパルス応答特性において
は、出力応答の前に出力応答とは逆極性の波打ちを有す
る特性とする。そして、たとえば阻止域に係わる要点を
Z平面の単位円周上にほぼ等間隔かつ一重要点として配
置する。これによって、次数の増加を2倍以下に抑えな
がら同量の減衰量を得ている。
By setting each of the transversal type taps as described above, the impulse response characteristic has a wave having a polarity opposite to that of the output response before the output response. Then, for example, the main points related to the stop band are arranged as one important point on the unit circle of the Z plane at substantially equal intervals. As a result, the same amount of attenuation is obtained while suppressing the increase of the order to twice or less.

【0047】[0047]

【実施例】図1は本発明の実施例の基本構成図である。
中央の部分は波形成形をも行うデシメーションフィルタ
である。このデシメーションフィルタは従来のデシメー
ションフィルタと同様にトランスバーサルフィルタ構成
である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
The central part is a decimation filter that also performs waveform shaping. This decimation filter has a transversal filter configuration like the conventional decimation filter.

【0048】本発明のデシメーションフィルタでは、イ
ンパルス応答すなわちタップ係数マップが主応答の前で
一旦負になるようにし、更に高い周波数成分が遮断され
るように滑らかにつながるように設計する。すなわち、
波形成形フィルタの機能を、デシメーションフィルタに
持たせる。この、トランスバーサルフィルタの構成のデ
シメーションフィルタは従来のものに比べて約2倍の次
数になるが、処理速度が1/2 でよいのでハードウェア量
はほぼ同じになる。
In the decimation filter of the present invention, the impulse response, that is, the tap coefficient map is made negative once before the main response, and is designed so as to be smoothly connected so as to block higher frequency components. That is,
The decimation filter has the function of the waveform shaping filter. The decimation filter having the transversal filter has an order twice as large as that of the conventional one, but since the processing speed is 1/2, the hardware amount is almost the same.

【0049】また、デシメーションフィルタと波形成形
フィルタの関数を使って、デシメーションフィルタと波
形成形フィルタを一体化する。(3) 式と(4) 式につい
て、z -1の違いを考慮してその積をとると
Also, a decimation filter and waveform shaping
Decimation filter and wave using filter function
Forming filter is integrated. For equations (3) and (4)
Z -1If you take the product considering the difference of

【0050】[0050]

【数7】 [Equation 7]

【0051】で表され、15.36 MHzで動作する 957タッ
プのトランスバーサルフィルタとなる。この場合の出力
は80KHzであるから、加算器の数は 957/(15360/80) =
4.98より5個になる。即ち図13の回路の5/3 倍の規模
になるから、約2830ゲートの規模となり、3200ゲートに
比べて小さい。しかしながら、タップ係数を格納してい
るROMの規模は大きくなる。
Which is a 957 tap transversal filter operating at 15.36 MHz. Since the output in this case is 80 KHz, the number of adders is 957 / (15360/80) =
It becomes 5 from 4.98. In other words, the circuit size is 5/3 times that of the circuit in FIG. 13, so the circuit size is about 2830 gates, which is smaller than 3200 gates. However, the scale of the ROM storing the tap coefficient becomes large.

【0052】またこのときのインパルス応答特性は図1
6と同様である。トランスバーサルフィルタのタップ係
数の値を入力側から順にグラフにしたタップ係数マップ
はインパルス応答に一致することは周知である。図16
に示す係数マップのインパルス応答は主応答の前後に各
2個のリンギングを持っている。この内側の方のリンギ
ングは図17、18に示す孤立応答特性と同様にの前の
部分のリンギング特性とよく似た形になっている。
The impulse response characteristic at this time is shown in FIG.
It is similar to 6. It is well known that the tap coefficient map in which the values of the tap coefficients of the transversal filter are graphed in order from the input side matches the impulse response. FIG.
The impulse response of the coefficient map shown in (2) has two ringings before and after the main response. The ringing on the inner side has a similar shape to the ringing characteristic on the front part of the isolated response characteristic shown in FIGS.

【0053】上記のように単純に従来のデシメーション
フィルタと波形成形フィルタとを一体化するのでは十分
な回路規模の削減が出来ない。本発明ではさらにオーバ
ーサンプリング周波数で動作するデシメーションフィル
タに高い周波数成分のカットに加えて波形成形機能をも
持たせるように、その通過域の振幅特性と位相特性を以
下の、、の如く制御する。
As described above, simply integrating the conventional decimation filter and the waveform shaping filter cannot sufficiently reduce the circuit scale. In the present invention, the amplitude characteristic and the phase characteristic of the pass band are controlled as follows so that the decimation filter operating at the oversampling frequency also has a waveform shaping function in addition to the cutting of high frequency components.

【0054】 フィルタの伝達関数に関して阻止域の
零点の重なりを無くする。例えば基本サンプリング周波
数の近傍からオーバーサンプリング周波数まで等間隔に
一重零点を配置する。これにより、従来に比べて次数の
増加を2倍以下に抑えながら同量の減衰量を得る。
With respect to the transfer function of the filter, the zero points in the stop band are not overlapped. For example, single zeros are arranged at equal intervals from the vicinity of the basic sampling frequency to the oversampling frequency. As a result, the same amount of attenuation can be obtained while suppressing the increase of the order by 2 times or less as compared with the conventional case.

【0055】 通過域の特性に関してはインパルス応
答を考慮して設計する。すなわち、孤立パルス応答特性
がピーク値になる前に一旦負の値になるようにする。孤
立パルス応答特性とインパルス応答とはよく対応するの
で一旦負の値にするには、フィルタのインパルス応答が
ピーク値となる前に負の値を持つようにする。また、イ
ンパルス応答がピーク値となる前に負の値を持つように
するにはフィルタの伝達関数の零点のうち通過域付近の
特性に主として係わるものをz平面の実軸上に1〜2個
のみ配置し、この2つの零点の内少なくとも1個を単位
円の外に配置する。これによりこのフィルタの出力での
孤立パルス応答波形を一旦負の値になってから立ち上が
るように成形することができる。
The characteristics of the pass band are designed in consideration of the impulse response. That is, the isolated pulse response characteristic is once set to a negative value before it reaches a peak value. Since the isolated pulse response characteristic and the impulse response correspond well to each other, the negative value should be set to a negative value before the impulse response of the filter reaches a peak value. Further, in order to make the impulse response have a negative value before reaching the peak value, one or two of the zero points of the transfer function of the filter, which are mainly related to the characteristics in the vicinity of the pass band, are placed on the real axis of the z plane. Only the two zeros are arranged outside the unit circle. As a result, the isolated pulse response waveform at the output of this filter can be shaped so as to rise once it has a negative value.

【0056】 上のとは別の方法として、フィルタ
の伝達関数の零点のうち通過域付近の特性に主として係
わるものをz平面のz=1の点の近傍に共役複素根とし
て2個のみ配置し、しかもこの2個の零点を共に単位円
の外に配置する。これによりフィルタの出力点での孤立
パルス応答波形が一旦負の値になってから立ち上がる。
さらにこの負から正に変わる時刻である第1プリカーソ
ル点からさらにボーレートに相当する時間だけ前の時刻
(第2プリカーソル)の振幅を確実に零にすることも可
能になる。
As a method different from the above, only two zeros of the transfer function of the filter, which are mainly related to the characteristics in the vicinity of the pass band, are arranged as conjugate complex roots near the point z = 1 on the z plane. Moreover, these two zeros are both placed outside the unit circle. As a result, the isolated pulse response waveform at the output point of the filter once becomes a negative value and then rises.
Furthermore, the amplitude at the time (second pre-cursor) before the time point corresponding to the baud rate from the first pre-cursor point, which is the time at which the value changes from negative to positive, can be surely set to zero.

【0057】さらに具体的に説明する。一般に最小位相
推移回路の低域通過フィルタのインパルス応答では、主
応答の後にリンギングを伴う。しかし主応答の前にリン
ギングがでることはなく、インパルス応答がその振幅が
最大値をとる前に一旦負になることは主応答の前にリン
ギングがあることであり、それはフィルタが最小位相推
移回路ではないことと等価である。
A more specific description will be given. In general, the impulse response of the low pass filter of the minimum phase shift circuit is accompanied by ringing after the main response. However, there is no ringing before the main response, and the fact that the impulse response becomes negative before its amplitude reaches its maximum value is that there is ringing before the main response, which means that the filter has a minimum phase shift circuit. Is not equivalent to

【0058】従って孤立パルス応答特性の第1プリカー
ソル部分の形を主応答の前に一旦負にするため、フィル
タの伝達関数が最小位相推移回路でない回路とする。す
なわち伝達関数の少なくとも1個の零点を単位円の外に
設ける。従来のデシメーションフィルタの伝達関数では
前述のように主として通過域の特性に係わる零点を配置
しなかったが、本発明のデシメーションフィルタでは主
として通過域の特性に係わる零点を1個または2個配置
し、さらにその内の少なくとも1個を単位円の外に配置
して、デシメーションフィルタを最小位相推移回路でな
いフィルタとする。
Therefore, the shape of the first cursor portion of the isolated pulse response characteristic is made negative before the main response, so that the transfer function of the filter is not a minimum phase shift circuit. That is, at least one zero of the transfer function is provided outside the unit circle. In the transfer function of the conventional decimation filter, the zero point mainly relating to the characteristic of the pass band is not arranged as described above, but in the decimation filter of the present invention, one or two zero points mainly relating to the characteristic of the pass band are arranged, Further, at least one of them is arranged outside the unit circle, and the decimation filter is a filter which is not the minimum phase shift circuit.

【0059】同時に阻止域の減衰量を確保するため、単
位円周上の零点は全て一重の零点として、通過域を除い
てほぼ等間隔に配置する。以上のように零点を配置する
と、フィルタの伝達関数は各項とも最大z-1に関して2
次である項の積として表されるから、それをΣ〔Ci
-1〕の形に展開してタップ係数Ci を求める。
At the same time, in order to secure the amount of attenuation in the stop band, all zero points on the unit circle are set as single zero points and are arranged at substantially equal intervals except for the pass band. When the zeros are arranged as described above, the transfer function of the filter is 2 with respect to the maximum z −1 for each term.
Since it is expressed as a product of terms that are the following, Σ [C i z
-1 ] to obtain the tap coefficient C i .

【0060】主として通過域の特性に係わる零点の位置
については、少なくとも1個を単位円の外に配置すると
いうだけでは具体的でないが、Z=1の近傍に仮配置し
て、実際の孤立パルスの波形をフィルタに入力してその
出力波形をみて、配置を決定する。すなわち孤立パルス
応答特性に注目しながら、零点の位置を修正していくこ
とにより望ましい値を求める。
Regarding the position of the zero point mainly relating to the characteristics of the pass band, it is not concrete to arrange at least one outside the unit circle, but it is temporarily arranged near Z = 1 and the actual isolated pulse is generated. The waveform is input to the filter and the output waveform is viewed to determine the placement. That is, while paying attention to the isolated pulse response characteristic, the desired value is obtained by correcting the position of the zero point.

【0061】一般に通過域に係わる零点が1個のみのと
きはz平面の実軸上でなければならないから、自由度は
1だけであり、孤立パルス応答特性の第1プリカーソル
の点とメインカーソル点の(時間)間隔が希望の大きさ
になるようにその位置を求める。第1プリカーソル点は
孤立パルス応答特性の主応答の最前部の振幅零の点であ
るとして、その点を基準にボーレート周期に相当する時
間遅れた時刻がメインカーソルであるから、そのメイン
カーソルの振幅が十分大きくなるように、すなわちメイ
ンカーソル点が主応答の中心近傍になるように零点の位
置を求める。
Generally, when there is only one zero point related to the pass band, it must be on the real axis of the z plane, so that the degree of freedom is only one, and the first pre-cursor point of the isolated pulse response characteristic and the main cursor. Find the position so that the (time) interval of the points is the desired size. Assuming that the first pre-cursor point is the point of zero amplitude at the forefront of the main response of the isolated pulse response characteristic, the time delayed by the time corresponding to the baud rate cycle with respect to that point is the main cursor. The position of the zero point is determined so that the amplitude is sufficiently large, that is, the main cursor point is near the center of the main response.

【0062】通過域に係わる零点を2個としたときは、
それらを実軸上に限って、片方を単位円の外に配置しも
う1個の零点は単位円の内に配置する場合と、2つの零
点とも単位円の外の実軸に対称ないわゆる共役な位置に
配置する場合とがある。前者の場合は1個の場合と同様
にメインカーソルの位置が主応答がピークとなる位置に
近くかつ振幅が十分大きくなるように単位円の外に零点
の位置を求める。単位円の中の零点の位置は主応答の後
ろの波形に影響するからその形を見ながら制御する。実
軸上の零点が単位円に対して互いに鏡像関係になるよう
に配置するとインパルス応答は左右対称となり扱い易い
タップ係数分布が得られる。また後者の場合は位置は複
素数になるから2つの自由度があることになり、メイン
カーソルと第1プリカーソルとの間隔および第1プリカ
ーソルと第2プリカーソルの間隔を制御することができ
る。第2プリカーソルとは前述の第1プリカーソルから
ボーレート周期に相当する時間進んだ時刻の振幅であ
り、第2プリカーソル点の振幅は零であることが望まし
い。
When there are two zero points related to the pass band,
If they are placed only on the real axis and one is placed outside the unit circle and the other zero is placed inside the unit circle, and the two zeros are so-called conjugates that are symmetric about the real axis outside the unit circle. There are cases where they are placed in different positions. In the former case, the position of the zero point is determined outside the unit circle so that the position of the main cursor is close to the position where the main response peaks and the amplitude is sufficiently large, as in the case of one piece. Since the position of the zero point in the unit circle affects the waveform behind the main response, it is controlled by observing its shape. If the zero points on the real axis are arranged so that they are mirror images of each other with respect to the unit circle, the impulse response becomes bilaterally symmetric and a tap coefficient distribution that is easy to handle is obtained. In the latter case, since the position is a complex number, there are two degrees of freedom, and the distance between the main cursor and the first pre-cursor and the distance between the first pre-cursor and the second pre-cursor can be controlled. The second precursor is an amplitude at a time advanced by a time corresponding to the baud rate cycle from the above-mentioned first precursor, and the amplitude of the second precursor point is preferably zero.

【0063】主として通過域に係わる零点を配置する
と、一般に阻止域の減衰量がそれを配置しないときに比
べて小さくなるが、本発明では通過域付近の特性に係わ
る零点の数を1個または2個に絞ったことにより、その
タップ数は波形成形機能を有するにもかかわらず従来の
2倍以下に抑えられる。
When the zero point mainly related to the pass band is arranged, the attenuation amount in the stop band is generally smaller than that when it is not arranged. However, in the present invention, the number of zero points related to the characteristics near the pass band is one or two. The number of taps can be reduced to less than twice that of the conventional one, even though it has a waveform shaping function by limiting the number to taps.

【0064】本発明のデシメーションフィルタではタッ
プ数は従来のデシメーションフィルタに比べて2倍にな
るが、従来の方式では必須であった、基本サンプリング
周波数の2倍以上の周波数で動作する波形成形フィルタ
が不要になるから、本発明のデシメーションフィルタで
は出力周期が従来の2倍すなわち基本サンプリング周波
数で出力すればよい。しかしながら図12に示すデシメ
ーションフィルタのハードウェアにおいてROMの容量
は2倍になるが、その他の回路の規模は従来のデシメー
ションフィルタと変わらない。以下では2つの例を用い
て、詳細に説明する。
In the decimation filter of the present invention, the number of taps is twice as large as that of the conventional decimation filter, but a waveform shaping filter operating at a frequency twice or more of the basic sampling frequency, which is essential in the conventional system, is used. Since it is not necessary, the decimation filter of the present invention may output the output cycle twice as long as the conventional one, that is, the basic sampling frequency. However, although the ROM capacity is doubled in the hardware of the decimation filter shown in FIG. 12, the scale of other circuits is the same as that of the conventional decimation filter. Hereinafter, a detailed description will be given using two examples.

【0065】[0065]

【数8】 [Equation 8]

【0066】[0066]

【数9】 [Equation 9]

【0067】ここで、z-1=exp(j2πf/5360) であり、
Π(1+an -1+bn -2)は基本サンプリング周波
数からオーバーサンプリング周波数の近くまで等間隔離
れた周波数毎に一重零点を持つ関数である。
Where z −1 = exp (j2πf / 5360),
Π (1 + a n z -1 + b n z -2 ) is a function having a single zero point for each frequency equally spaced from the basic sampling frequency to the vicinity of the oversampling frequency.

【0068】(7) 式において、a0 =1−α,1≫α>
0とするとΠA (Z-1)の右辺の第1項、第2項は通過
域近傍に影響の強い項である。何故なら第1項の根はa
0 であり、第2項の根は1/a0 であるから共にz=1の
近傍に配置されているからである。さらに第1項目の根
は単位円の中の零点であり、第2項の根は単位円の外の
零点であり、2つの零点は共に実軸上にあり、その積は
1.0であるからして、単位円に対して鏡対象の関係にあ
る。
In the equation (7), a 0 = 1-α, 1 >>α>
If it is 0, the first and second terms on the right side of Π A (Z -1 ) are terms that have a strong influence in the vicinity of the passband. Because the root of the first term is a
It is 0 , and the root of the second term is 1 / a 0 , and therefore both are arranged in the vicinity of z = 1. Further, the root of the first item is the zero point inside the unit circle, the root of the second term is the zero point outside the unit circle, and the two zero points are both on the real axis, and the product is
Since it is 1.0, it has a mirror object relationship with the unit circle.

【0069】一方HB (Z-1)の右辺の第1項の零点は
1+α±jβ(但し1≫α,β>0)に配置されてい
る、即ち単位円の外のz=1の近傍に2つの複素零点が
配置されているとする。
On the other hand, the zero point of the first term on the right side of H B (Z −1 ) is located at 1 + α ± jβ (where 1 >> α, β> 0), that is, in the vicinity of z = 1 outside the unit circle. It is assumed that two complex zeros are arranged at.

【0070】上記の(7) 式に示される関数を持つデシメ
ーションフィルタの損失特性(f=0の損失は0dBにな
るように規格化している)、インパルス応答(トランス
バーサルフィルタの係数マップに等しい)、7.5Km とい
う最長ケーブルを経てきた信号パルスを入力したときの
出力波形である孤立パルス応答特性、ケーブル長が零の
ときの孤立パルス応答特性をそれぞれ図2、図3、図
4、図5に示す。
Loss characteristics of the decimation filter having the function shown in the equation (7) (the loss at f = 0 is standardized to be 0 dB), impulse response (equal to the coefficient map of the transversal filter) , Fig.2, Fig.3, Fig.4 and Fig.5 show the isolated pulse response characteristic which is the output waveform when the signal pulse that has passed through the longest cable of 7.5km is input and the isolated pulse response characteristic when the cable length is zero. Show.

【0071】上記の(8) 式に示される関数を持つデシメ
ーションフィルタの損失特性(f=0の損失は0dBにな
るように規格化している)、インパルス応答(トランス
バーサルフィルタの係数マップに等しい)、最長ケーブ
ルを経てきた信号パルスを入力したときの出力波形であ
る孤立パルス応答特性、ケーブル長が零のときの孤立パ
ルス応答特性をそれぞれ図6、図7、図8、図9に示
す。
Loss characteristics of the decimation filter having the function shown in the above equation (8) (normalized so that the loss at f = 0 is 0 dB), impulse response (equal to the coefficient map of the transversal filter) , FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8 and FIG. 9 show an isolated pulse response characteristic which is an output waveform when a signal pulse that has passed through the longest cable is input, and an isolated pulse response characteristic when the cable length is zero.

【0072】図2、図6に示す本発明のデシメーション
フィルタの損失特性を図12に示す従来のフィルタ(デ
シメーションフィルタ+波形成形フィルタ)の損失特性
と比較すると、70〜4000KHzでは本発明のフィルタの方
が多くの減衰量が得られ、それよりも高い周波数では従
来のフィルタの方が高い減衰量が得られている。A/D
変換器のS/N特性は全周波数からの雑音のもれこみの
和で決まるため、この場合はほぼ同一のS/N特性が得
られる。
Comparing the loss characteristics of the decimation filter of the present invention shown in FIGS. 2 and 6 with the loss characteristics of the conventional filter (decimation filter + waveform shaping filter) shown in FIG. 12, the loss characteristics of the filter of the present invention are 70 to 4000 KHz. More attenuation is obtained, and higher attenuation is obtained with the conventional filter at higher frequencies. A / D
Since the S / N characteristic of the converter is determined by the sum of the leakage of noise from all frequencies, almost the same S / N characteristic can be obtained in this case.

【0073】孤立パルス応答特性は遠端からの送信パル
スに対して、A/D変換器の信号波形がどうなっている
かを示すものであり、この波形が後段の判定帰還等化器
で符号間干渉を零にできる波形でなければならない。即
ち第1プリカーソル点を時間方向の基準とし、そのすぐ
後のサンプリング時刻であるメインカーソル点の振幅に
対して、メインカーソルに続く各ポストカーソル点での
振幅は 0.5以下でなければならない。また第1プリカー
ソルの前のサンプリング点である第2プリカーソルでの
振幅に対して後段で補正できないので出来るだけ小さく
なければならない。
The isolated pulse response characteristic shows what the signal waveform of the A / D converter looks like with respect to the transmission pulse from the far end. The waveform must be such that interference can be zero. That is, with the first pre-cursor point as the reference in the time direction, the amplitude at each post-cursor point following the main cursor must be 0.5 or less with respect to the amplitude of the main cursor point, which is the sampling time immediately after that. Further, the amplitude at the second pre-cursor, which is the sampling point before the first pre-cursor, cannot be corrected in the subsequent stage, so it must be as small as possible.

【0074】図4、5の場合も、図8,9の場合もほぼ
上の条件を満足しており、さらに従来の場合の孤立パル
ス応答特性である図17,18と比較してもよく似た特
性であり波形伝送の観点からも問題はない。但し図4,
図5の場合、第2プリカーソル点での振幅がピーク値を
1とした場合0.03程度ずれているが、この程度であれば
誤り率への影響は全くない。
The above conditions are satisfied in the cases of FIGS. 4 and 5 and in the cases of FIGS. 8 and 9, and are similar to those of the conventional isolated pulse response characteristics of FIGS. It has excellent characteristics and there is no problem from the viewpoint of waveform transmission. However,
In the case of FIG. 5, the amplitude at the second pre-cursor point deviates by about 0.03 when the peak value is 1, but there is no influence on the error rate at this level.

【0075】次に係数マップについて説明する。図3の
係数マップでは主応答の前後にリンギングが各1個あ
り、これは(7) 式の通過域に係わる2個の零点のうち1
個が単位円の外に配置され、もう1つが単位円外に配置
されていることと対応する。また図7の係数マップでは
主応答の前にのみ2個のリンギングを有する。これは
(8) 式の通過域に係わる2個の零点がともに単位円の外
に配置されていることと対応する。また図3を図4、図
5と比較し、図7を図8、図9と比較すれば、係数マッ
プにおいて主応答の前に一旦負の値になるようにしてお
けば、孤立パルス応答特性において第1プリカーソル点
での振幅を負から正に変えることができる。
Next, the coefficient map will be described. In the coefficient map of Fig. 3, there is one ringing before and after the main response, which is one of the two zero points related to the passband in Eq. (7).
This corresponds to that one is placed outside the unit circle and the other is placed outside the unit circle. Also, the coefficient map of FIG. 7 has two ringings only before the main response. this is
This corresponds to the fact that the two zero points related to the passband in Eq. (8) are both located outside the unit circle. Comparing FIG. 3 with FIG. 4 and FIG. 5 and comparing FIG. 7 with FIG. 8 and FIG. 9, the isolated pulse response characteristic can be obtained by setting a negative value in the coefficient map before the main response. At, the amplitude at the first precursor cursor point can be changed from negative to positive.

【0076】本発明をまとめると、本発明のデシメーシ
ョンフィルタの関数は例えば(7)(8)式であり、それを展
開すると
To summarize the present invention, the function of the decimation filter of the present invention is, for example, equations (7) and (8).

【0077】[0077]

【数10】 [Equation 10]

【0078】のように、トランスバーサルフィルタの処
理になり、これを3つの項に分けると次式になる。
As described above, the transversal filter process is performed, and when this is divided into three terms, the following equation is obtained.

【0079】[0079]

【数11】 [Equation 11]

【0080】(10)式では項数は3で変わらないが、各項
の項数が(5) 式の場合に比べて倍になっている。従来の
デシメーションフィルタが160KHz 毎に出力する必要
があったが、(7)(8)式の場合は80KHz 毎に出力すれば
よいから、各項の処理には従来の倍の時間が許されるた
めである。
In the equation (10), the number of terms remains the same, but the number of terms in each term is double that in the case of the equation (5). The conventional decimation filter had to output every 160 KHz, but in the case of equations (7) and (8), it is only necessary to output every 80 KHz, so the processing time for each term is twice as long as before. Is.

【0081】従って従来のデシメーションフィルタでは
96サイクル毎すなわち160KHz毎にセレクタ4、セ
レクタ5が動作していたのが、本発明の場合は192サ
イクル毎に動作することになる。またROMは従来各R
OM 96語で済んだが、本発明では192語必要にな
る。尚、ROMのハードウエアは十分小さく構成できる
ため問題にならない。
Therefore, in the conventional decimation filter, the selector 4 and the selector 5 operate every 96 cycles, that is, every 160 KHz, but in the case of the present invention, they operate every 192 cycles. In addition, ROM is conventionally R
OM is 96 words, but the present invention requires 192 words. The hardware of the ROM can be configured to be sufficiently small so that it does not pose a problem.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明のデシメーションフィルタは実施
例の場合、80KHz出力の 573tap トランスバーサルフィ
ルタとなるから、従来のデシメーションフィルタが 160
KHz出力の286tapトランスバーサルフィルタであること
に比べてそのハードウェアの規模はほぼ同じである(速
度が半分になるので多重化処理が可能であるため)。し
たがって従来の波形成形フィルタに相当するハードウェ
ア分か削減できることになる。波形成形フィルタには上
記の従来例の 160KHz8tap の場合に1500ゲート程度の
論理回路が必要であり、その分の回路を確実に減らせる
という効果がある。
In the case of the embodiment, the decimation filter of the present invention is a 573tap transversal filter with an output of 80 KHz, so that the conventional decimation filter is 160
The scale of the hardware is almost the same as that of a 286 tap transversal filter with KHz output (because the speed is halved, multiplexing processing is possible). Therefore, it is possible to reduce the hardware equivalent to the conventional waveform shaping filter. The waveform shaping filter needs a logic circuit of about 1500 gates in the case of the above-mentioned conventional example of 160 KHz 8 tap, and it has an effect of surely reducing the number of circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】単位円外に1つの零点をもつ本発明のデシメー
ションフィルタの損失特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a loss characteristic of the decimation filter of the present invention having one zero outside the unit circle.

【図3】単位円外に1つの零点をもつ本発明のデシメー
ションフィルタの係数マップ(インパルスレスポンス)
を示す図である。
FIG. 3 is a coefficient map (impulse response) of the decimation filter of the present invention having one zero outside the unit circle.
FIG.

【図4】単位円外に1つの零点をもつデシメーションフ
ィルタの孤立パルス応答特性(ケーブル長7.5Km 振幅は
peak値で基準化) を示す図である。
[Fig. 4] Isolated pulse response characteristics of a decimation filter having one zero outside the unit circle (cable length 7.5Km amplitude is
It is a figure which shows the standardization with a peak value.

【図5】単位円外に1つの零点をもつデシメーションフ
ィルタの孤立パルス応答特性(ケーブル長0Km 振幅は
peak値で基準化)を示す図である。
FIG. 5: Isolated pulse response characteristics of a decimation filter with one zero outside the unit circle (cable length 0 km amplitude is
It is a figure which shows standardization with a peak value.

【図6】単位円外に2つ零点をもつデシメーションフィ
ルタの損失特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a loss characteristic of a decimation filter having two zeros outside the unit circle.

【図7】単位円外に2つ零点をもつ本発明のデシメーシ
ョンフィルタの係数マップ(インパルスレスポンス)を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a coefficient map (impulse response) of the decimation filter of the present invention having two zeros outside the unit circle.

【図8】単位円外に2つの零点を持つデシメーションフ
ィルタの孤立パルス応答特性(ケーブル長7.5Km 振幅は
peak値で基準化) を示す図である。
FIG. 8: Isolated pulse response characteristics of a decimation filter having two zeros outside the unit circle (cable length 7.5Km amplitude is
It is a figure which shows the standardization with a peak value.

【図9】単位円外に2つの零点をもつデシメーションフ
ィルタの孤立パルス応答特性(ケーブル長0Km 振幅は
peak値で基準化)を示す図である。
FIG. 9: Isolated pulse response characteristics of a decimation filter having two zeros outside the unit circle (cable length 0 km amplitude is
It is a figure which shows standardization with a peak value.

【図10】従来のディジタル加入者線伝送インタフェー
ス装置の受信信号の入力部を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an input unit of a received signal of a conventional digital subscriber line transmission interface device.

【図11】従来のデシメーションフィルタの伝送関数の
零点配置を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a zero point arrangement of a transfer function of a conventional decimation filter.

【図12】デシメーションフィルタと波形フィルタから
なる従来のフィルタの損失周波数特性を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing loss frequency characteristics of a conventional filter including a decimation filter and a waveform filter.

【図13】デシメーションフィルタのハードウエア構成
図である。
FIG. 13 is a hardware configuration diagram of a decimation filter.

【図14】デシメーションフィルタのタイミングチャー
トである。
FIG. 14 is a timing chart of a decimation filter.

【図15】波形成型フィルタの構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram of a waveform shaping filter.

【図16】デシメーションフィルタと波形成型フィルタ
からなる従来のフィルタの係数マプ(インパルスレスポ
ンス)を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a coefficient map (impulse response) of a conventional filter including a decimation filter and a waveform shaping filter.

【図17】デシメーションフィルタと波形成型フィルタ
からなる従来のフィルタの孤立パルス応答特性(ケーブ
ル長7.5Km 振幅はpeak値で基準化) を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an isolated pulse response characteristic (cable length 7.5 Km amplitude is standardized by a peak value) of a conventional filter including a decimation filter and a waveform shaping filter.

【図18】デシメーションフィルタと波形成型フィルタ
からなる従来のフィルタの孤立パルス応答特性(ケーブ
ル長0Km 振幅はpeak値で基準化)を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an isolated pulse response characteristic (cable length 0 Km amplitude is standardized by a peak value) of a conventional filter including a decimation filter and a waveform shaping filter.

【図19】従来のデシメーションフィルタの係数マップ
例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a coefficient map of a conventional decimation filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 伸和 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 粟田 豊 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Nobukazu Koizumi 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor, Yutaka Awata 1015, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基本サンプリング周波数のn倍(正整
数)の速度で低ビット数の信号を入力とし、高い周波数
の雑音成分の除去、波形成形および間引き処理を行い、
基本サンプリング周波数の速度で信号を出力するトラン
スバーサル形のデシメーションフィルタにおいて、 通過域の特性に係わる零点を1個あるいは2個の少なく
とも一方をz平面のz=1の近傍に配置し、該零点の内
少なくとも1個をz平面の単位円の外に配置した伝達関
数に展開するタップ係数を設定し、インパルス応答特性
において主応答の前に主応答とは逆極性の波打ち特性と
したことを特徴とするオーバーサンプリング形A/D変
換機のデシメーションフィルタ。
1. A signal having a low bit number is input at a speed n times (a positive integer) the basic sampling frequency, noise components of high frequency are removed, waveform shaping and decimation are performed,
In a transversal-type decimation filter that outputs a signal at the speed of the basic sampling frequency, one or two zero points relating to the characteristics of the pass band are arranged near z = 1 on the z plane, and the zero point A tap coefficient that expands at least one of them into a transfer function arranged outside the unit circle on the z-plane is set, and the impulse response characteristic has a waviness characteristic with a polarity opposite to that of the main response before the main response. Decimation filter for oversampling A / D converter.
【請求項2】 インパルス応答の振幅が最大となる以前
にその最大値とは逆特性の値にして孤立パルス応答特性
の第2のプリカーソルの振幅を零にし、さらにその前の
最大値とは同極性の値となるようにタップ係数を設定す
ることを特徴とする請求項1記載のデシメーションフィ
ルタ。
2. The amplitude of the second precursor of the isolated pulse response characteristic is set to zero before the amplitude of the impulse response becomes maximum, and the amplitude of the second precursor of the isolated pulse response characteristic is set to zero. The decimation filter according to claim 1, wherein the tap coefficients are set so that the values have the same polarity.
【請求項3】 前記伝達関数における阻止域に係わる零
点はz平面の単位円周上にほぼ等間隔かつ一重零点とし
て配置することを特徴とする請求項1記載のデシメーシ
ョンフィルタ。
3. The decimation filter according to claim 1, wherein the zero points related to the stop band in the transfer function are arranged as single zero points at substantially equal intervals on the unit circle of the z plane.
【請求項4】 単位円周上以外に配置する通過域の特性
に係わる零点を前記単位円の内と外に単位円に関し互い
に鏡像関係になるようにそれぞれ1個配置されているこ
とを特徴とする請求項1記載のデシメーションフィル
タ。
4. A zero point relating to a characteristic of a pass band arranged outside the unit circle is arranged inside and outside the unit circle so as to have a mirror image relationship with respect to the unit circle. The decimation filter according to claim 1.
【請求項5】 単位円周上以外に配置する主として通過
域の特性に係わる零点については単位円の外に1個設け
て成ることを特徴とする請求項1記載のデシメーション
フィルタ。
5. The decimation filter according to claim 1, wherein one zero point mainly arranged on the circumference of the unit circle and relating to the characteristics of the pass band is provided outside the unit circle.
【請求項6】 単位円周上以外に配置する主として通過
域の特性に係わる零点については単位円の外に2個配置
されることを特徴とする請求項2記載のデシメーション
スイッチ。
6. The decimation switch according to claim 2, wherein two zero points mainly arranged on the circumference of the unit circle and relating mainly to the characteristics of the pass band are arranged outside the unit circle.
JP600592A 1992-01-16 1992-01-16 Decimation filter for oversampling type a/d converter Withdrawn JPH0646008A (en)

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JP600592A JPH0646008A (en) 1992-01-16 1992-01-16 Decimation filter for oversampling type a/d converter
US08/004,895 US5367540A (en) 1992-01-16 1993-01-19 Transversal filter for use in a digital subscriber line transmission interface

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833910A (en) * 1985-12-19 1989-05-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for resin molding monitoring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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