JPH09139653A - Band split synthesis filter - Google Patents

Band split synthesis filter

Info

Publication number
JPH09139653A
JPH09139653A JP29445395A JP29445395A JPH09139653A JP H09139653 A JPH09139653 A JP H09139653A JP 29445395 A JP29445395 A JP 29445395A JP 29445395 A JP29445395 A JP 29445395A JP H09139653 A JPH09139653 A JP H09139653A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
signal
band
frequency
acyclic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29445395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toku Tsukada
徳 塚田
Tetsuya Nakagawa
哲也 中川
Yoshiaki Asakawa
吉章 浅川
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP29445395A priority Critical patent/JPH09139653A/en
Publication of JPH09139653A publication Critical patent/JPH09139653A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the degree of freedom of selecting the number of a filter tap in the band split synthesis filter employing an acrylic filter. SOLUTION: A frequency component of an input signal is divided into bands at an equal interval by a band pass filter 1i and each signal for each band obtained by split is sampled by a switch 4i. Furthermore, an output of the switch 4i is again sampled by a switch 5i, the sampled signal is given to a band filter 2i, which extracts the component for each band and an adder 6 synthesizes the result of extraction, then a signal equivalent to the input signal is generated. The number of tap at an interval of an integer multiple of the band split number (one time, twice,...) or a sum of 1 to the interval is set to the band filters 1i, 2i being acyclic filters.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、信号を周波数空間
において複数個の帯域に分割し、分割した帯域毎の信号
から元の信号を復元する帯域分割・合成フィルタに関
し、特に、非巡回型フィルタを用いた帯域分割・合成フ
ィルタに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a band division / synthesis filter that divides a signal into a plurality of bands in a frequency space and restores the original signal from the divided signals for each band, and more particularly to a non-recursive filter. The present invention relates to a band division / synthesis filter using the.

【0002】[0002]

【従来の技術】帯域分割・合成フィルタは、サブバンド
符号化方式の装置やエコーキャンセラ等、信号の帯域成
分毎の処理を必要とする装置に用いられている。以下で
は、帯域分割・合成フィルタについて説明する。帯域の
分割数がNの帯域分割・合成フィルタの構成を図5に示
す。図で、帯域分割・合成フィルタは、入力信号X(z);
z=exp(j2πf/fs)の周波数成分を、特定の帯域幅でN
分割する送信フィルタ回路10〜1N−1と、送信フィ
ルタ回路で得られた帯域毎の信号X0(z)〜XN−1(z)
を周波数fs/Nで標本化するスイッチ40〜4N−1
と、スイッチ4で標本化した信号X0(z)〜XN−1(z)
を、符号・復号化処理や伝送等を行うブロック3を介し
て入力して、周波数fsで標本化するスイッチ50〜5
N−1と、スイッチ5で標本化した信号から、対応する
送信フィルタ1i の帯域の成分を抽出する受信フィルタ
回路20〜2N−1と、抽出した帯域毎の信号を合成す
ることで、入力信号X(z)を復元する加算器6により構
成されている。
2. Description of the Related Art A band division / synthesis filter is used in a sub-band coding system, an echo canceller, and other devices that require processing for each band component of a signal. The band division / synthesis filter will be described below. FIG. 5 shows the configuration of a band division / synthesis filter in which the number of band divisions is N. In the figure, the band division / synthesis filter is the input signal X (z);
The frequency component of z = exp (j2πf / fs) is N in a specific bandwidth.
Transmission filter circuits 10 to 1N-1 to be divided and signals X0 (z) to XN-1 (z) for each band obtained by the transmission filter circuit
Switches 40 to 4N-1 for sampling at a frequency fs / N
And signals X0 (z) to XN-1 (z) sampled by the switch 4.
Is input via the block 3 for performing encoding / decoding processing and transmission, and switches 50 to 5 for sampling at the frequency fs.
N-1 and the reception filter circuits 20 to 2N-1 for extracting the components of the band of the corresponding transmission filter 1i from the signal sampled by the switch 5 and the extracted signals for each band to synthesize the input signal. It is composed of an adder 6 that restores X (z).

【0003】図6は、上記の構成において分割数Nを4
とした場合の、各部の振幅特性例を示す図であり、図6
の(a)は、フィルタ1i ,2i の振幅特性の概形、
(b)は、フィルタ11を通過した信号の概形、(c)
は、スイッチ51により標本された信号の概形、(d)
は、受信フィルタ21を通過した信号の概形をそれぞれ
示している。図6の(a)に示すように、この方式で
は、各帯域フィルタの通過特性は、隣接する帯域間での
み重なりが生じる、ゆるやかな遮断特性となっている。
フィルタ11,21に着目した場合、フィルタ11を通
過した信号X1(z)は、スイッチ51により、周波数軸
上で自らの成分を等間隔に重ねた信号(Y1(z))に変
換され、フィルタ21により再び元の帯域の信号(U1
(z))に変換される。この時点で、信号U1(z)の低域お
よび広域には、信号Y1(z)における重複成分(図6の
(d)の斜線部)が残留するが、加算器6で、隣接する
帯域の信号と合成したときに、この重複成分は相殺され
る。送信フィルタ1iと受信フィルタ2iは、重複成分を
相殺できるように設計されている。
FIG. 6 shows that the number of divisions N is 4 in the above configuration.
7 is a diagram showing an example of the amplitude characteristic of each part in the case of FIG.
(A) is an outline of the amplitude characteristics of the filters 1i and 2i,
(B) is the outline of the signal that has passed through the filter 11, (c)
Is the outline of the signal sampled by the switch 51, (d)
Each show the outline of the signal which passed the receiving filter 21. As shown in (a) of FIG. 6, in this method, the pass characteristics of each bandpass filter are gentle cutoff characteristics in which overlap occurs only between adjacent bands.
When focusing on the filters 11 and 21, the signal X1 (z) that has passed through the filter 11 is converted by the switch 51 into a signal (Y1 (z)) in which its components are superimposed at equal intervals on the frequency axis. 21 again returns the signal in the original band (U1
(z)). At this point, the overlapping component (hatched portion in (d) of FIG. 6) of the signal Y1 (z) remains in the low band and wide band of the signal U1 (z). When combined with the signal, this overlapping component cancels out. The transmission filter 1i and the reception filter 2i are designed to cancel the overlapping components.

【0004】この方式で、送信フィルタおよび受信フィ
ルタに非巡回型フィルタを用いたものには、以下のもの
がある。
[0004] In this system, a non-recursive filter is used as a transmission filter and a reception filter, there are the following.

【0005】“IEEE transactions on acoustics, spee
ch, and signal processing 誌”1983年2月号に掲載さ
れた、J.H.Rothwilerの“polyphase quadrature filte
r”(文献1)、あるいは、同誌1985年2月号に掲載され
た、Peter L.Chu の“Quadrature mirror filter desig
n for an arbitrary number of equal bandwidth chann
els”(文献2)の方式は、フィルタの演算に複素数計
算が必要であり、また、その計算量が帯域分割数Nの増
加に伴って増大するという欠点があった。
[IEEE transactions on acoustics, spee
ch, and signal processing magazine, February 1983, JHRothwiler's “polyphase quadrature filte”
r ”(reference 1) or Peter L. Chu's“ Quadrature mirror filter desig ”published in the February 1985 issue of the same magazine.
n for an arbitrary number of equal bandwidth chann
The method of "els" (reference 2) has a drawback in that a complex number calculation is required for the filter operation, and the amount of calculation increases as the number N of band divisions increases.

【0006】一方、フィルタ係数が実数で、計算量の分
割数への依存度が小さい方式として、“ICASSP 83,BOST
ON”に掲載された、Joseph H. Rothweiler等による“Po
lyphase quadrature filters - a new subband coding
technique”(文献3)と、中山謙二による特開昭63
−6930号公報「マルチバンド帯域分割フィルタ」
(文献4)が提案されている。文献3のフィルタは、タ
ップ数が4iN(iは正の整数)の帯域フィルタで構成
される。また、文献4のフィルタは、タップ数が(2i
+1)N、または、(2i+1)N+1の帯域フィルタ
で構成できる。
On the other hand, as a method in which the filter coefficient is a real number and the degree of dependence of the calculation amount on the number of divisions is small, "ICASSP 83, BOST
“Po” by Joseph H. Rothweiler and others published in “ON”
lyphase quadrature filters-a new subband coding
technique ”(reference 3) and Kenji Nakayama, JP Sho 63.
-6930, "Multi-band band-splitting filter"
(Reference 4) has been proposed. The filter of Document 3 is composed of a bandpass filter having a tap number of 4iN (i is a positive integer). Further, the filter of Document 4 has a tap number of (2i
+1) N or (2i + 1) N + 1 bandpass filters.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】帯域分割・合成フィル
タの特性は、非巡回型フィルタのタップ数を増やすこと
で向上できるが、実現したフィルタの回路規模、また
は、計算量を考慮した場合、タップ数は所望の精度を得
られる範囲で、できるだけ小さい値に設定できることが
望ましい。ところが、文献3,4の方式は、非巡回型フ
ィルタのタップ数が、文献3で帯域分割数の4倍間隔
(4倍,8倍,・・・)、文献4で条件付きの2倍間隔(2
倍,4倍,・・・)の値にそれぞれ制限されるため、所望の
精度を得るのに、過剰なタップ数を設定しなければなら
ないことがある。
The characteristics of the band division / synthesis filter can be improved by increasing the number of taps of the non-recursive filter. However, in consideration of the circuit scale of the realized filter or the amount of calculation, the tap It is desirable that the number can be set to a value as small as possible within a range in which desired accuracy can be obtained. However, in the methods of References 3 and 4, the number of taps of the non-recursive filter is 4 times the number of band divisions in Reference 3 (4 times, 8 times, ...), and 2 times the conditional interval in Reference 4 (2
However, it may be necessary to set an excessive number of taps in order to obtain a desired accuracy.

【0008】そこで、本発明は、非巡回型フィルタで構
成された帯域分割・合成フィルタにおいて、フィルタタ
ップ数の設定の自由度を、より高めることを目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to further increase the degree of freedom in setting the number of filter taps in a band division / synthesis filter composed of non-recursive filters.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、隣接する帯域
との間で1部の周波数成分を共有し、入力信号の周波数
成分を、等しい幅のN個(Nは2以上の整数)の帯域に
等間隔で分割する分割部と、分割により得られた帯域毎
の信号から前記入力信号と同等の信号を生成する合成部
とで構成される帯域分割・合成フィルタであって、前記
分割部は、周波数fs で動作し、入力信号から前記帯域
毎の信号成分を抽出する、タップ数がLであるN個の第
1の非巡回型フィルタと、当該N個の非巡回型フィルタ
で抽出した帯域毎の信号成分を周波数fs/Nで標本化す
る第1のスイッチを有し、前記合成部は、前記第1のス
イッチで標本化した信号を周波数fs で標本化する第2
のスイッチと、前記第1の非巡回型フィルタの各々に対
応して設けられ、かつ、周波数fs で動作し、前記第2
のスイッチで標本化した信号から、対応する前記第1の
非巡回型フィルタで抽出した信号成分に対応する帯域の
信号成分を抽出する、タップ数がLであるN個の第2の
非巡回型フィルタと、当該N個の非巡回型フィルタで抽
出した信号成分を合成する加算器とを有し、前記第1お
よび第2の非巡回型フィルタのタップ数Lは、帯域分割
数Nの整数倍、もしくは、当該帯域分割数Nの整数倍に
1を加えた値に設定されていることを特徴とする。
According to the present invention, a part of frequency components is shared between adjacent bands, and the frequency components of an input signal are divided into N (N is an integer of 2 or more) of equal width. A band splitting / synthesizing filter configured by a splitting unit that splits the band at equal intervals, and a synthesis unit that generates a signal equivalent to the input signal from a signal for each band obtained by the splitting. Operates at a frequency fs and extracts the signal components for each band from the input signal by N first acyclic filters having L taps and the N acyclic filters. A second switch for sampling the signal component for each band at a frequency fs / N, and the synthesizing unit for sampling the signal sampled by the first switch at a frequency fs;
Switch and each of the first non-recursive filter, and operates at a frequency fs.
N second acyclic types having L taps for extracting a signal component in a band corresponding to the signal component extracted by the corresponding first acyclic filter from the signal sampled by the switch A filter and an adder that synthesizes the signal components extracted by the N non-recursive filters, and the tap number L of the first and second non-recursive filters is an integer multiple of the band division number N. Alternatively, it is set to a value obtained by adding 1 to an integer multiple of the band division number N.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施の形態につ
いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

【0011】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
帯域分割・合成フィルタの構成を示す図である。図で、
帯域分割・合成フィルタは、入力信号X(z)の周波数成
分を、特定幅の帯域に分割する送信フィルタ回路(非巡
回型フィルタ)10〜1N−1と、送信フィルタ回路で
得られた帯域成分毎の信号X0 (z)〜XN−1(z)を周
波数fs/Nで標本化するスイッチ40〜4N−1と、ス
イッチ4で標本化した信号X0(z)〜XN−1(z)を、符
号・復号化処理や伝送等を行うブロック3を介して入力
して、周波数fsで標本化するスイッチ50〜5N−1
と、スイッチ5で標本化した信号を、上記の送信フィル
タ回路1に対応した特性で濾波する受信フィルタ回路
(非巡回型フィルタ)20〜2N−1と、受信フィルタ
回路で濾波した信号を加算することで、入力信号X(z)
と同等の信号を生成する加算器6により構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a band division / synthesis filter according to a first embodiment of the present invention. In the figure,
The band division / synthesis filter is a transmission filter circuit (non-recursive filter) 10 to 1N-1 that divides the frequency component of the input signal X (z) into bands of a specific width, and a band component obtained by the transmission filter circuit. The switches 40 to 4N-1 for sampling the signals X0 (z) to XN-1 (z) for each frequency at the frequency fs / N and the signals X0 (z) to XN-1 (z) sampled by the switch 4 are , Switches 50 to 5N-1 for inputting through the block 3 which performs encoding / decoding processing, transmission, etc., and sampling at the frequency fs.
And a reception filter circuit (non-recursive filter) 20 to 2N-1 that filters the signal sampled by the switch 5 with the characteristic corresponding to the transmission filter circuit 1 and the signal filtered by the reception filter circuit are added. Input signal X (z)
And an adder 6 for generating a signal equivalent to

【0012】本帯域分割・合成フィルタでは、送信フィ
ルタ1iと受信フィルタ2iのタップ数Lを、帯域分割数
Nの整数倍(または、それに1を加えた値)に設定可能
として、タップ数の設定の自由度を向上させている。こ
のようなフィルタが実現できることを、以下で説明す
る。
In this band division / synthesis filter, the number of taps L of the transmission filter 1i and the reception filter 2i can be set to an integer multiple of the number of band divisions N (or a value obtained by adding 1 thereto), and the number of taps is set. The degree of freedom is improved. The realization of such a filter will be described below.

【0013】まず、フィルタ係数がh(n)(0≦n<L)
の基本ローパスフィルタを設定する。h(n)は、標本化
周波数fsで正規化した阻止域が|ω|>π/N, 遮断周波
数が|ω|=π/2N,h(n)をz変換したH(z)がH(ex
p(jω))=0(π/N≦|ω|<π)となり、フィルタ係数
がh(n)=h(L-1-n)であるフィルタを想定する。
First, the filter coefficient is h (n) (0≤n <L)
Set the basic low-pass filter of. h (n) is | ω |> π / N, the stopband normalized by the sampling frequency fs is | ω | = π / 2N, and H (z) obtained by z-transforming h (n) is H (ex
It is assumed that p (jω)) = 0 (π / N ≦ | ω | <π) and the filter coefficient is h (n) = h (L-1-n).

【0014】... (条件1) 基本ローパスフィルタの特性H(z)を周波数軸上でシフ
トさせて、負の周波数を含めた全周波数領域を均等に、
2N個に分割する帯域通過特性Hi(z)を得る。
(Condition 1) The characteristic H (z) of the basic low-pass filter is shifted on the frequency axis so that the entire frequency region including negative frequencies is evenly distributed.
A band pass characteristic Hi (z) divided into 2N pieces is obtained.

【0015】[0015]

【数3】 (Equation 3)

【0016】図1で、送信フィルタ1iおよび受信フィ
ルタ2iの帯域通過特性Fi,Giは、数3a, 数3bの
適当な線型結合により表わされる。その中でも、フィル
タ係数がすべて実数となる、次の場合を採用する。
In FIG. 1, the bandpass characteristics Fi and Gi of the transmission filter 1i and the reception filter 2i are represented by appropriate linear combinations of the equations 3a and 3b. Among them, the following case is adopted in which all filter coefficients are real numbers.

【0017】[0017]

【数4】 (Equation 4)

【0018】このとき、数4a,4bの逆z変換から、
フィルタ係数は次式となる。
At this time, from the inverse z transformation of the equations 4a and 4b,
The filter coefficient is as follows.

【0019】[0019]

【数5】 (Equation 5)

【0020】図1で、入力信号をX(z)とした場合、送
信フィルタ1iの出力を1/N倍に間引いた後に、N倍に
0を補間した信号Yi(z)は、次式のように表わされる。
In FIG. 1, when the input signal is X (z), the signal Yi (z) obtained by interpolating 0 to N times after thinning out the output of the transmission filter 1i by 1 / N is It is expressed as follows.

【0021】[0021]

【数6】 (Equation 6)

【0022】ここで、数6の信号が受信フィルタ2iを
通過した場合、条件1を考慮すると、信号Ui(z)は次の
ようになる。
Here, when the signal of the equation (6) passes through the reception filter 2i, the signal Ui (z) becomes as follows, considering the condition 1.

【0023】[0023]

【数7】 (Equation 7)

【0024】ここで、数7右辺の括弧{…} 内の、第1,
2項は元の信号Xi(z)の成分、第3,4項は低域側の重
複成分、第5,6項は高域側の重複成分を示す。但し、
数6はiが1≦i≦N−2の場合であり、i=0のときは
低域側の重複成分が、i=N−1のときは高域側の重複成
分がそれぞれ0となる。
[0024] Here, the first,
The second term is a component of the original signal Xi (z), the third and fourth terms are low-frequency side overlapping components, and the fifth and sixth terms are high-frequency side overlapping components. However,
Equation 6 is a case where i is 1 ≦ i ≦ N−2, and when i = 0, the overlapping component on the low frequency side becomes 0, and when i = N−1, the overlapping component on the high frequency side becomes 0 respectively. .

【0025】入力信号が正しく再合成されるのは、隣接
する帯域Ui-1とUi(0<i<N)の間で、Ui-1(z)の
高域側の重複成分と、Ui(z)の低域側の重複成分とが、
全て打ち消し合うときである。その条件は、数7より次
式で表せる。
The input signal is correctly re-synthesized between the adjacent bands Ui-1 and Ui (0 <i <N) and the overlapping component on the high frequency side of Ui-1 (z) and Ui (z). z) and the overlapping component on the low frequency side,
It's time to cancel each other out. The condition can be expressed by the following equation from Equation 7.

【0026】[0026]

【数8】 (Equation 8)

【0027】数8は次式に置き換えられる。Equation 8 is replaced with the following equation.

【0028】[0028]

【数9】 (Equation 9)

【0029】数3a, 数3b, 数4bおよび数9aか
ら、
From the equations 3a, 3b, 4b and 9a,

【0030】[0030]

【数10】 (Equation 10)

【0031】数10の第1項と第3項は、条件1より0
となるため、次式が得られる。
The first and third terms of the equation 10 are 0 according to the condition 1.
Therefore, the following equation is obtained.

【0032】[0032]

【数11】 [Equation 11]

【0033】... (条件2) 条件2を仮定し、H+i(z)・H−i(z)=0(0<i<N
−1)とした場合、出力信号U(z)は次のようになる。
(Condition 2) Assuming Condition 2, H + i (z) · H-i (z) = 0 (0 <i <N
−1), the output signal U (z) is as follows.

【0034】[0034]

【数12】 (Equation 12)

【0035】ここで、次の条件を設定する。Here, the following conditions are set.

【0036】[0036]

【数13】 (Equation 13)

【0037】... (条件3) このとき、帯域分割・合成フィルタ系の応答特性(U
(z)/X(z))の逆z変換は、次の形で表わされる。
(Condition 3) At this time, the response characteristic of the band division / synthesis filter system (U
The inverse z transformation of (z) / X (z)) is expressed in the following form.

【0038】[0038]

【数14】 [Equation 14]

【0039】但し、U(z),H2(z) の逆z変換を、それ
ぞれu(n),h2(n) とする。数13で、右辺の括弧内
は、n=0を始点とする間隔Nのインパルス列である
が、特に、φ=πk(k={0,1})の場合n=0を始
点とし、φ=πk(k=1/2,3/2)の場合n=Nを
始点とする間隔2Nのインパルス列となる。また、数1
3右辺のh2(n) は、条件1より、n=L±2Nk(k
は0を除く整数)の点において0値を取ることができ
る。数14(帯域分割・合成フィルタの応答特性の逆z
変換)が1インパルスの応答となるためには、同式右辺
の括弧内がインパルスとなる“n”と、同式のh2(n)
が0となる“n”とを適当に整合させればよい。その条
件を次式に示す。
However, the inverse z-transforms of U (z) and H2 (z) are defined as u (n) and h2 (n), respectively. In Equation 13, the parentheses on the right side are impulse trains with an interval N starting from n = 0. Especially, in the case of φ = πk (k = {0,1}), starting from n = 0, φ = Πk (k = 1/2, 3/2), the impulse sequence is an interval 2N starting from n = N. Also, Equation 1
H2 (n) on the right side of 3 is n = L ± 2Nk (k
Is an integer other than 0) and can take a 0 value. Equation 14 (inverse z of the response characteristic of the band division / synthesis filter)
(Conversion) is a response of 1 impulse, in the right side of the same equation, the parenthesized “n” and h2 (n) of the same equation
It is only necessary to properly match “n” where 0 becomes 0. The condition is shown in the following formula.

【0040】[0040]

【数15】 (Equation 15)

【0041】... (条件4) 以上の条件1〜4により、受信フィルタ2iの出力信号
の加算時に、隣接帯域間の重複成分を相殺して、入力信
号X(z)と同等の信号を生成する帯域分割・合成フィル
タが構成される。また、条件4において、任意の整数M
に対しm,kは必ず求められることから、フィルタタッ
プ数Lの値は、帯域分割数Nの整数倍、または、それに
1を加えた値に決めることが可能となる。なお、前述し
た文献3の方式は、上記の条件4におけるk=0の場合
に相当し、文献4の方式はk={1/2,3/2}の場合に
相当する。
(Condition 4) According to the above Conditions 1 to 4, when the output signals of the reception filter 2i are added, the overlapping components between the adjacent bands are canceled and a signal equivalent to the input signal X (z) is generated. A band division / synthesis filter to be generated is configured. Also, in condition 4, an arbitrary integer M
On the other hand, since m and k are always obtained, the value of the filter tap number L can be determined to be an integral multiple of the band division number N or a value obtained by adding 1 to it. The method of Document 3 described above corresponds to the case of k = 0 in the above Condition 4, and the method of Document 4 corresponds to the case of k = {1/2, 3/2}.

【0042】上記の条件1〜4を用いて、図1のフィル
タ1i,2i の特性を求める。まず、H(z),Fi(z),Gi
(z) を次の形式で表わす。
Using the above conditions 1 to 4, the characteristics of the filters 1i and 2i shown in FIG. 1 are obtained. First, H (z), Fi (z), Gi
(z) is expressed in the following format.

【0043】[0043]

【数16】 (Equation 16)

【0044】ここで、fi(n),gi(n)は、数4a, 数4
bから求められる。
Here, fi (n) and gi (n) are expressed by equation 4a and equation 4
Calculated from b.

【0045】また、条件4より、L=M・N+s(s=
{0|タップ数Lが奇数},{1|タップ数Lが偶数})
とおき、Mを次のようにおく。
From the condition 4, L = M · N + s (s =
{0 | Tap number L is odd}, {1 | Tap number L is even}}
Then, set M as follows.

【0046】 M=2(2m+k) (但し、k={0,1/2,1,3/2};mは正の整数) ...(数17) 数17および、条件2,3より、定数ai, ciを求める
ことができる。
M = 2 (2m + k) (where, k = {0, 1/2, 1, 3/2}; m is a positive integer) ... (Equation 17) From Equation 17 and the conditions 2 and 3, , Constants ai and ci can be obtained.

【0047】k=1/2,3/2 のとき、When k = 1/2, 3/2,

【0048】[0048]

【数18】 (Equation 18)

【0049】k=0,1のとき、When k = 0,1,

【0050】[0050]

【数19】 [Equation 19]

【0051】この時fi(n),gi(n)は、次のようにな
る。
At this time, fi (n) and gi (n) are as follows.

【0052】[0052]

【数20】 (Equation 20)

【0053】例えば、k=1/2,s=1のとき、数2
0a,数20bより、
For example, when k = 1/2 and s = 1, the equation 2
From 0a and number 20b,

【0054】[0054]

【数21】 (Equation 21)

【0055】となる。Is as follows.

【0056】なお、数18,数19は解の一つであり、
aiとciの交換、aiとciの符号反転、また、aiとci
の交換と符号反転についても、条件を満した解となり、
各々についてfi(n),gi(n)を得ることができる。
The equations 18 and 19 are one of the solutions,
Exchange of ai and ci, sign reversal of ai and ci, and ai and ci
For the exchange of and the sign inversion, the solution satisfies the conditions,
Fi (n) and gi (n) can be obtained for each.

【0057】次に、送信フィルタ回路1iと受信フィル
タ回路2iの具体例について説明する。図1で、送信フ
ィルタ回路1iの各々は、入力信号X(n)を一端に入力す
る、(L−1)個直列に接続した時間1/fs の遅延器
7と、入力信号X(n)および、各遅延器7の出力信号に
演算を行う乗算器100〜10L−1と、乗算器10の
各出力を加算する加算器6で構成することができる。こ
こで、送信フィルタ1iを構成する乗算器10nには、
数19のfi(n)により決まる乗数を設定する。同様に、
受信フィルタ2iは、時間1/fsの遅延器と、数19の
gi(n)より決まる乗数を設定した乗算器200〜20L
−1と、加算器により構成する。
Next, specific examples of the transmission filter circuit 1i and the reception filter circuit 2i will be described. In FIG. 1, each of the transmission filter circuits 1i has an input signal X (n) input to one end thereof, and (L-1) delay units 7 connected in series at a time of 1 / fs and an input signal X (n). Further, it can be configured by the multipliers 100 to 10L-1 that perform an operation on the output signal of each delay device 7 and the adder 6 that adds each output of the multiplier 10. Here, the multiplier 10n forming the transmission filter 1i includes
The multiplier determined by fi (n) of the equation 19 is set. Similarly,
The reception filter 2i is a delay unit of time 1 / fs and a multiplier 200 to 20L in which a multiplier determined by gi (n) of equation 19 is set.
-1 and an adder.

【0058】次に、本発明の第2の実施の形態に係る帯
域・分離フィルタを説明する。
Next, a band / separation filter according to the second embodiment of the present invention will be described.

【0059】前述したの第1の実施の形態において、数
20aのフィルタの計算は、次のように整理できる。
In the above-described first embodiment, the calculation of the filter of equation 20a can be summarized as follows.

【0060】[0060]

【数22】 (Equation 22)

【0061】数21は一種の離散余弦変換であり、離散
フーリエ変換の高速計算アルゴリズム(以下、FFT)
が適用できることはよく知られている。同様に、数20
a, 数20bは、離散余弦変換または離散正弦変換であ
るため、FFTが適用できる。
Expression 21 is a kind of discrete cosine transform, which is a fast calculation algorithm of discrete Fourier transform (hereinafter, FFT).
It is well known that is applicable. Similarly, the number 20
Since the a and the equation 20b are discrete cosine transform or discrete sine transform, FFT can be applied.

【0062】基本ローパスフィルタの伝達関数H(z)を
第1の実施の形態の数16aで表わし、帯域分割・合成
フィルタにFFTを適用した場合の非巡回型フィルタの
伝達関数F'i(z), G'i(z) を次のように表わす。
The transfer function H (z) of the basic low-pass filter is represented by the equation 16a of the first embodiment, and the transfer function F'i (z of the non-recursive filter when FFT is applied to the band division / synthesis filter is shown. ), G'i (z) is expressed as follows.

【0063】[0063]

【数23】 (Equation 23)

【0064】F'i(z), G'i(z) の逆z変換f'i(n),
g'i(n) は、次のように表わされる。
Inverse z transformation f'i (n) of F'i (z), G'i (z),
g'i (n) is expressed as follows.

【0065】[0065]

【数24】 (Equation 24)

【0066】例として、k=1/2,s=1のとき、f'i
(n),g'i(n)は次の値となる。
As an example, when k = 1/2 and s = 1, f'i
(n) and g'i (n) have the following values.

【0067】[0067]

【数25】 (Equation 25)

【0068】以上の考えに基づいた帯域分割・合成フィ
ルタの構成を図2に示す。図2で、ブロック3〜7は、
図1で説明したのと同じものである。ブロック8,11
はフーリエ変換器であり、変換器11は変換器8の逆変
換を行う。ブロック90iとブロック91i(i=0,1,
…,N−1)は、図3,図4に示す構成のタップ数Lの非
巡回型フィルタ回路である。これらの非巡回型フィルタ
を構成する乗算器に、数23により求まる乗数を設定す
ることで、第1の実施の形態と同じ特性の帯域分割・合
成フィルタが実現する。
FIG. 2 shows the configuration of a band division / synthesis filter based on the above idea. In FIG. 2, blocks 3 to 7 are
This is the same as described with reference to FIG. Blocks 8 and 11
Is a Fourier transformer, and the transformer 11 performs the inverse transformation of the transformer 8. Block 90i and block 91i (i = 0, 1,
, N-1) is a non-recursive filter circuit having the number of taps L as shown in FIGS. By setting the multipliers obtained by the equation 23 in the multipliers forming these non-recursive filters, a band division / synthesis filter having the same characteristics as the first embodiment is realized.

【0069】また、この場合には、帯域分割数Nとフィ
ルタタップ数Lの間には、L=[{2(2m+k)N+s}/
N](但し、s={0,1};mは任意の正の整数;k=
{0,1/2,1, 3/2};[x]はxを越えない最大の整
数)の関係が成り立つため、フィルタのタップ数Lは、
任意の正の整数に設定できる。
In this case, L = [{2 (2m + k) N + s} / between the number of band divisions N and the number of filter taps L.
N] (where s = {0,1}; m is an arbitrary positive integer; k =
{0, 1/2, 1, 3/2}; [x] is the maximum integer that does not exceed x), so the number of taps L of the filter is
Can be set to any positive integer.

【0070】以上のように、第1の実施の形態によれ
ば、非巡回型フィルタで構成する場合は、フィルタのタ
ップ数を帯域分割数の整数倍の間隔で設定でき、また、
第2の実施の形態によれば、FFT等の直交変換法を組
み合わせることにより、フィルタのタップ数を任意の正
の整数に設定することができる。すなわち、本発明によ
り、従来法に比べ設計の自由度の高い帯域分割・合成フ
ィルタが実現可能となる。
As described above, according to the first embodiment, when a non-recursive filter is used, the number of taps of the filter can be set at intervals of an integral multiple of the number of band divisions, and
According to the second embodiment, the number of filter taps can be set to an arbitrary positive integer by combining orthogonal transformation methods such as FFT. That is, according to the present invention, it is possible to realize a band division / synthesis filter having a higher degree of freedom in design than the conventional method.

【0071】なお、上述した帯域分割・合成フィルタ
は、DSP(digital signal processor)等のプログラ
ム処理で実現することもできる。
The band division / synthesis filter described above can also be realized by program processing such as DSP (digital signal processor).

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、非巡回型フィルタで構
成された帯域分割・合成フィルタにおいて、フィルタタ
ップ数の設定の自由度を、より高めることができる。
According to the present invention, the degree of freedom in setting the number of filter taps can be further increased in a band division / synthesis filter composed of a non-recursive filter.

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

【図1】 本発明、第1の実施形態の帯域分割・合成フ
ィルタの構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a band division / synthesis filter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明、第2の実施形態の帯域分割・合成フ
ィルタの構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a band division / synthesis filter according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 図4における帯域フィルタ90の構成図。3 is a configuration diagram of a bandpass filter 90 in FIG.

【図4】 図4における帯域フィルタ91の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a bandpass filter 91 in FIG.

【図5】 並列型の帯域分割フィルタの構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a parallel band division filter.

【図6】 図5のフィルタでN=4の場合の各部の振幅
特性例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an amplitude characteristic example of each part when N = 4 in the filter of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1i 帯域iの帯域分割を行う非巡回型フィルタ 10k 帯域0の帯域分割を行う非巡回型フィルタの
i 番目のフィルタ係数 2i 帯域iの帯域合成を行う非巡回型フィルタ 20n 帯域0の帯域合成を行う非巡回型フィルタの
n 番目のフィルタ係数 3 各帯域に分割された信号の、符号化や伝送等
の処理を行う部位 4n N回の信号ごとに1 回信号を通過する標本化
周波数の変換装置 5n 1 回信号を通すごとに(N-1) 回0 を内挿す
る標本化周波数変換装置 6 加算器 7 遅延装置 8 フーリエ変換装置 90i ,91i 非巡回型フィルタ X(z) 帯域分割・合成フィルタシステムの入力信号 Xi(z) 帯域iの送信フィルタ出力信号 Yi(z) 帯域iの受信フィルタ入力信号 Ui(z) 帯域iの受信フィルタ出力信号 U(z) 帯域分割・合成フィルタシステムの出力信号
1i Non-cyclic filter for band division of band i 10k Non-cyclic filter for band division of band 0
i-th filter coefficient 2i Non-cyclic filter for band synthesis of band i 20n Non-cyclic filter for band synthesis of band 0
n-th filter coefficient 3 The part of the signal divided into each band that performs processing such as coding and transmission 4n Sampling frequency converter that passes the signal once for every N times of the signal 5n Passes the signal once Sampling frequency converter for interpolating 0 for each (N-1) times 6 adder 7 delay device 8 Fourier transform device 90i, 91i acyclic filter X (z) input signal Xi (of band division / synthesis filter system z) Transmit filter output signal of band i Yi (z) Receive filter input signal of band i Ui (z) Receive filter output signal of band i U (z) Output signal of band division / synthesis filter system

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】隣接する帯域との間で1部の周波数成分を
共有し、入力信号の周波数成分を、等しい幅のN個(N
は2以上の整数)の帯域に等間隔で分割する分割部と、
分割により得られた帯域毎の信号から前記入力信号と同
等の信号を生成する合成部とで構成される帯域分割・合
成フィルタであって、 前記分割部は、 周波数fs で動作し、入力信号から前記帯域毎の信号成
分を抽出する、タップ数がLであるN個の第1の非巡回
型フィルタと、当該N個の非巡回型フィルタで抽出した
帯域毎の信号成分を周波数fs/Nで標本化する第1のス
イッチを有し、 前記合成部は、 前記第1のスイッチで標本化した信号を周波数fs で標
本化する第2のスイッチと、前記第1の非巡回型フィル
タの各々に対応して設けられ、かつ、周波数fs で動作
し、前記第2のスイッチで標本化した信号から、対応す
る前記第1の非巡回型フィルタで抽出した信号成分に対
応する帯域の信号成分を抽出する、タップ数がLである
N個の第2の非巡回型フィルタと、当該N個の非巡回型
フィルタで抽出した信号成分を合成する加算器とを有
し、 前記第1および第2の非巡回型フィルタのタップ数L
は、帯域分割数Nの整数倍、もしくは、当該帯域分割数
Nの整数倍に1を加えた値に設定されていることを特徴
とする帯域分割・合成フィルタ。
1. A part of frequency components is shared between adjacent bands, and the frequency components of an input signal are equal in width to N (N).
Is an integer greater than or equal to 2)
A band splitting / synthesizing filter configured by a synthesizing unit that generates a signal equivalent to the input signal from a signal for each band obtained by splitting, wherein the dividing unit operates at a frequency fs and The N first acyclic filters with the number of taps L for extracting the signal components for each band and the signal components for each band extracted by the N acyclic filters at a frequency fs / N A second switch for sampling the signal sampled by the first switch at a frequency fs, and a first non-recursive filter. A signal component in a band corresponding to the signal component extracted by the corresponding first acyclic filter is extracted from the signal provided correspondingly and operating at the frequency fs and sampled by the second switch. N taps with L A second non-recursive filter, an adder for combining the extracted signal components in the N pieces of FIR filters, number of taps of said first and second non-recursive filter L
Is a band division / synthesis filter, which is set to an integer multiple of the band division number N or a value obtained by adding 1 to the integer division of the band division number N.
【請求項2】隣接する帯域との間で1部の周波数成分を
共有し、入力信号の周波数成分を、等しい幅のN個(N
は2以上の整数)の帯域に等間隔で分割する分割部と、
分割により得られた帯域毎の信号から前記入力信号と同
等の信号を生成する合成部とで構成される帯域分割・合
成フィルタであって、 前記分割部は、 周波数fs で動作し、入力信号から前記帯域毎の信号成
分を抽出する、タップ数がLであるN個の第1の非巡回
型フィルタと、当該N個の非巡回型フィルタで抽出した
帯域毎の信号成分を周波数fs/Nで標本化する第1のス
イッチを有し、 前記合成部は、 前記第1のスイッチで標本化した信号を周波数fs で標
本化する第2のスイッチと、前記第1の非巡回型フィル
タの各々に対応して設けられ、かつ、周波数fs で動作
し、前記第2のスイッチで標本化した信号から、対応す
る前記第1の非巡回型フィルタで抽出した信号成分に対
応する帯域の信号成分を抽出する、タップ数がLである
N個の第2の非巡回型フィルタと、当該N個の非巡回型
フィルタで抽出した信号成分を合成する加算器とを有
し、 前記第1の非巡回型フィルタの特性を決める基本ローパ
スフィルタのフィルタ係数をh(n) とした場合に、前記
第1および第2の非巡回型フィルタのフィルタ係数fi
(n), gi(n)(i=0,1,…,N−1;n=0,1,…,
L−1)は、次式で求まることを特徴とする帯域分割・
合成フィルタ。 【数1】
2. A frequency component of a part is shared between adjacent bands, and the frequency components of an input signal are equal in width to N (N).
Is an integer greater than or equal to 2)
A band splitting / synthesizing filter configured by a synthesizing unit that generates a signal equivalent to the input signal from a signal for each band obtained by splitting, wherein the dividing unit operates at a frequency fs and The N first acyclic filters with the number of taps L for extracting the signal components for each band and the signal components for each band extracted by the N acyclic filters at a frequency fs / N A second switch for sampling the signal sampled by the first switch at a frequency fs, and a first non-recursive filter. A signal component in a band corresponding to the signal component extracted by the corresponding first acyclic filter is extracted from the signal provided correspondingly and operating at the frequency fs and sampled by the second switch. N taps with L A filter coefficient of a basic low-pass filter that has a second acyclic filter and an adder that combines the signal components extracted by the N acyclic filters, and that determines the characteristics of the first acyclic filter. Where h (n) is the filter coefficient fi of the first and second acyclic filters
(n), gi (n) (i = 0,1, ..., N-1; n = 0,1, ...,
L-1) is a band division characterized by being obtained by the following equation:
Synthesis filter. (Equation 1)
【請求項3】隣接する帯域との間で1部の周波数成分を
共有し、入力信号の周波数成分を、等しい幅のN個(N
は2以上の整数)の帯域に等間隔で分割する分割部と、
分割により得られた帯域毎の信号から前記入力信号と同
等の信号を生成する合成部とで構成される帯域分割・合
成フィルタであって、 前記分割部は、前記入力信号を一端から入力する、直列
に接続された(N−1)個の遅延器と、前記入力信号お
よび、前記各遅延器の出力信号を、周波数fs/Nで標本
化する第1のスイッチと、周波数fs/Nで動作して、前
記第1のスイッチで標本化したN個の信号の各々を濾波
する、タップ数がLであるN個の第1の非巡回型フィル
タと、当該第1の非巡回型フィルタで濾波した信号に基
づいて、前記帯域毎の信号を生成する第1の直交変換器
を有し、 前記合成部は、前記第1の直交変換器で生成した信号
に、前記直交変換の逆変換を行う第2の直交変換器と、
前記第1の非巡回型フィルタの各々に対応して設けら
れ、周波数fs/Nで動作して、前記第2の直交変換器で
逆変換した信号を濾波する、タップ数がLであるN個の
第2の非巡回型フィルタと、当該第2の非巡回型フィル
タで抽出した信号を、周波数fs で各々標本化する第2
のスイッチと、当該第2のスイッチで標本化したN個の
信号の各々に、前記遅延器により付与した遅延量と同じ
遅延を付与して合成する手段とを有し、前記非巡回フィ
ルタのタップ数Lは、任意の整数に設定できることを特
徴とする帯域分割・合成フィルタ。
3. A frequency component of a part is shared between adjacent bands, and the frequency components of an input signal are equal in width to N (N).
Is an integer greater than or equal to 2)
A band splitting / synthesizing filter configured with a synthesizing unit that generates a signal equivalent to the input signal from a signal for each band obtained by splitting, wherein the dividing unit inputs the input signal from one end, (N-1) delay devices connected in series, a first switch for sampling the input signal and the output signal of each delay device at a frequency fs / N, and operating at a frequency fs / N Then, each of the N signals sampled by the first switch is filtered by the N first non-recursive filters having L taps and by the first non-recursive filter. A first orthogonal transformer that generates a signal for each band based on the signal, and the combining unit performs an inverse transform of the orthogonal transform on the signal generated by the first orthogonal transformer. A second orthogonal transformer,
N taps, each of which is provided corresponding to each of the first non-recursive filters, operates at a frequency fs / N, and filters a signal inversely transformed by the second orthogonal transformer, the tap number being L. Second non-cyclic filter and a second acyclic filter for sampling the signal extracted by the second non-cyclic filter at a frequency fs.
Switch and means for adding to each of the N signals sampled by the second switch with the same delay as the delay amount given by the delay device, and combining the taps of the acyclic filter. The number L is a band division / synthesis filter characterized in that it can be set to an arbitrary integer.
【請求項4】請求項3記載の帯域分割・合成フィルタで
あって、 前記第1の非巡回型フィルタの特性を決める基本ローパ
スフィルタのフィルタ係数をh(n) とした場合に、前記
第1および第2の非巡回型フィルタのフィルタ係数fi'
(n), gi'(n)(i=0,1,…,N−1;n=0,1,…,
L−1)は、次式で求まることを特徴とする帯域分割・
合成フィルタ。 【数2】
4. The band division / synthesis filter according to claim 3, wherein the filter coefficient of the basic low-pass filter that determines the characteristic of the first acyclic filter is h (n), And the filter coefficient fi 'of the second acyclic filter
(n), gi '(n) (i = 0,1, ..., N-1; n = 0,1, ...,
L-1) is a band division characterized by being obtained by the following equation:
Synthesis filter. (Equation 2)
JP29445395A 1995-11-13 1995-11-13 Band split synthesis filter Pending JPH09139653A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29445395A JPH09139653A (en) 1995-11-13 1995-11-13 Band split synthesis filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29445395A JPH09139653A (en) 1995-11-13 1995-11-13 Band split synthesis filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09139653A true JPH09139653A (en) 1997-05-27

Family

ID=17807985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29445395A Pending JPH09139653A (en) 1995-11-13 1995-11-13 Band split synthesis filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09139653A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6856653B1 (en) 1999-11-26 2005-02-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Digital signal sub-band separating/combining apparatus achieving band-separation and band-combining filtering processing with reduced amount of group delay
WO2006106713A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Nihon University Signal approximation system for minimizing worst value error scale

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6856653B1 (en) 1999-11-26 2005-02-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Digital signal sub-band separating/combining apparatus achieving band-separation and band-combining filtering processing with reduced amount of group delay
WO2006106713A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Nihon University Signal approximation system for minimizing worst value error scale

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Phoong et al. A new class of two-channel biorthogonal filter banks and wavelet bases
JP4396233B2 (en) Complex exponential modulation filter bank signal analysis method, signal synthesis method, program thereof, and recording medium thereof
Adams et al. Some efficient digital prefilter structures
EP0649578B1 (en) Digital filter having high accuracy and efficiency
KR100799406B1 (en) Digital sampling rate converter for compensating signal droop in band
GB2214374A (en) Ssb signal generator
JPH0831775B2 (en) Digital analysis and synthesis filter bank
CA1311810C (en) Nonrecursive half-band filter
Crochiere et al. A novel implementation of digital phase shifters
Chan et al. Design and complexity optimization of a new digital IF for software radio receivers with prescribed output accuracy
Zhang et al. Novel approach to the design of I/Q demodulation filters
JPH09139653A (en) Band split synthesis filter
Troncoso Romero et al. Optimal sharpening of compensated comb decimation filters: analysis and design
JPH04211541A (en) Privacy telephone system
US9306606B2 (en) Nonlinear filtering using polyphase filter banks
EP1570574B1 (en) Multirate filter and a display system and a mobile telephone comprising said multirate filter
Amrane et al. Sampling Rate Optimization for Improving the Cascaded Integrator Comb Filter Characteristics.
Dhabal et al. Efficient cosine modulated filter bank using multiplierless masking filter and representation of prototype filter coefficients using CSD
Rabinkin et al. Optimum subband filterbank design for radar array signal processing with pulse compression
JPH05216496A (en) Band-division filter
Awasthi et al. Application of hardware efficient CIC compensation filter in narrow band filtering
Yeshwantrao Design and Implementation of Some Digital Signal Processing Blocks
Johansson et al. Two-channel FIR filter banks based on the frequency-response masking approach
JPH08167830A (en) Method and device for designing unequal band dividing filter and unequally divided band synthesizing filter
Dolecek Design of Compensators for Comb Decimation Filters