JPS60205669A - たたみ込み演算回路 - Google Patents

たたみ込み演算回路

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JPS60205669A
JPS60205669A JP5945084A JP5945084A JPS60205669A JP S60205669 A JPS60205669 A JP S60205669A JP 5945084 A JP5945084 A JP 5945084A JP 5945084 A JP5945084 A JP 5945084A JP S60205669 A JPS60205669 A JP S60205669A
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JP
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Application number
JP5945084A
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Inventor
Kazuo Konishi
和夫 小西
Akinari Nishikawa
西川 明成
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to DE19853586692 priority patent/DE3586692T2/de
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/544Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices for evaluating functions by calculation
    • G06F7/5443Sum of products
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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    • H03H17/02Frequency selective networks
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えばデジタルフィルタ等のデジタル信号処
理システムに適用されるたたみ込み演算回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近時、音響機器の分野では可及的に高忠実度再生化を図
るために、PCM(パルスコードモジェレーシ璽ン)技
術を利用し九PCMレコーダやDAD(デジタルオーデ
ィオディスク)プレーヤ等昔 のデジタル記録再生装置が負及されつつある。そこで、
このデジタル記録再生装置の基本的な構成について第1
図を参照して説明する。先ず、入力端子(IIIK供給
された音声信号等のアナログ信号はローパスフィルタ(
13に!って不要な高周波成分が除去された後、サンプ
ル・ホールド回路a3に供給されて所定のサンプリング
周波数(例えばDADプレーヤの場合44.1KHz 
)の周期間隔でサンプリングされる。このサンプリング
されたアナログ信号は、A/D(analog to 
digital)変換器α4)Kヨッテ量子化及び符号
化されてデジタル信号に変換され。
デジタル処理回路09によってエラー訂正コード付加及
びデジタル変調の処理が施された後、テープやディスク
等の記録媒体QeK記録される。そして再生時に記録媒
体αeから取シ出される再生信号はデジタル復調処理回
路αηによって復調及び記録媒(dig目al to 
analog)変換器0秒によッテ階段状のアナログ信
号に変換された後、ローノ(スフイルタ員によりノイズ
となる高調波成分を除去して連続的なアナログ信号つま
シ元の音声信号として出力端子(イ)より取り出される
ようになっている。
ところで、上記のようなデジタル記録再生装置は、アナ
ログ信号をサンプリングして再び元に戻すと、原信号に
含まれる周波数成分にサンプリング周波数を中心として
折返される高調波成分が発生し、結果として原信号の帯
域上限付近に高調波が分布することになるため、これを
取り除く必要からローパスフィルタHに急峻なフィルタ
特性を持たせている。しかるに、A/D変換変換器後段
あるいはを大変換器a呻の前段に第1図中点線で示した
デジタルフィルタ(21を介在させ、デジタル信号の段
階で上記高調波成分を取り除くようにすればローパスフ
ィルタalのフィルタ特性を軽減することができる。そ
の際、デジタルフィルタQ1)においては入力信号のサ
ンプリング周波数を数倍あるいは数分の一倍にするよう
な操作がなされる0ことで、上記のデジタルフィルタ(
21)について説明する。通常、デジタルフィルタは人
力系列(Xn )とフィルタ特性となるインパルス応答
列(hす(1=0.1,2.・・・、m)との有限のた
たみ込み演算によ“って出力系列(Yn)を得るもので
ある。そこで、従来では第2図に示すようK、入力系列
(Xn)をFFT(高速フーリエ変換器)CIaKよっ
て周波数領域に変換しXnとし、これとインパルス応答
列(hi)の周波数特性H(w)との積Ynを乗算器0
擾によって計算し、しかる後IFFT (高速フーリエ
逆変換器)cllによって時間領域の出力系列(Yn 
)を得るものであったっこの方法は、時間領域において
離散的な入力系列(Xn)とインパルス応答列(hi)
を直接たたみ込む方法よりも演算速度が速くなるため、
処理可能な入力信号の帯域を広ぼることができる。
しかしながら、この方法を用いてデジタルフィルタを設
計した場合、FFT及びIFFTに専用の−・−ドウエ
アが必要なため回路構成が大きくなシ。
しかもコストの面でもかなシ割高になる。従って。
このようなデジタルフィルタを前述のデジタル記録再生
装置に用いることは実際上不利な点が多い。
なお、上記の時間領域におけるたたみ込み演算の方法と
は、従来、入力系列(Xn )の各入力信号を複数の遅
延素子を用いて順次遅延させ、これら遅延された入力信
号とインパルス応答列(hi)の各係数データを複数の
乗算器によって同時に乗算し、その値を加算するもので
あるが、この方法では、必要とする遅延素子及び乗算器
の数が膨大になる。
また、仮に上記の乗算器を時分割で使用すると今度は演
算速度が遅くなるという問題点がある。
このようなことから、前述のデジタル記録再生装置に使
用され充分な機能を果すデジタルフィルタは実現されて
おらず、時間領域において実時間レベルのたたみ込み操
作をなし且つIC(集積回路)化できるような小型化さ
れたたたみ込み演算回路を実現することが望まれていた
〔発明の目的〕
本発明は上記のような点を考慮してなされたもので、実
時間レベルのたたみ込み操作をなすと共に、小型化され
たたたみ込み演算回路を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明のたたみ込み演算回路は、デジタル化された係数
データ列及び被乗数データ列を乗算し加算する累積加算
手段と、この累積加算手段に供給lされる被乗数データ
列を格納する第1の記憶手段と、この第1の記憶手段に
被乗数データとなる入力信号を導入する入力手段と、前
記第1の記憶手段のアドレス指定をなす第1のカウント
手段と、前記累積加算手段に供給される係数データ列が
左右対称性を有するものであってその一方の半数の係数
データを格納した第2の記憶手段と、この第2の記憶手
段のアドレス指定をなす第2のカウント手段とを備えた
ことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
本発明の実施例について、以下図面を参照して説明する
。なお、この実施例ではサンプリング周波数を4倍にす
るたたみ込み操作を行うものとする。
先ず、第3図はこの実施例のたたみ込み演算回路におけ
る回路構成を示すものである。図中、乗算器及び加算器
からなる累積加算器(41)の一方の入力端子(IhL
8B”IhM8B)は係数データh(0)〜h任9を格
納したR OM(42の出力端子(OL8B 〜OM2
R)に接続されておシ、この几OM(43のアドレス入
力端子(AD。
〜AD2)は同期式の16進カウンタ(43を有するR
OMアドレスカウンタ(44)に接続されている。また
、被乗数データが印加される累積加算器(41)の他方
の入力端子(IXL8B −IxMsn)ハ、外部装置
より供給すれる入力データ” (XL8B −XM8B
)をその各・ビットに対応して並列に配置された複数個
のトライステートバッファ(至)を介して所定のタイミ
ングで取り入ると共に、前段までの複数個の入力データ
を被乗数データx(t)として格納したRAM−〇入/
出力端子(IloLsB−I10M8B)に接続されて
いる。そして、このRAM+僧のアドレス入力端子(A
Do、 AD。
K印加されるアドレス信号は同期式のRAMアドレスカ
ウンタαηによって生成される。また、R,AM−の作
用モード及びトライステートバッファ(4!3を切シ換
える嶋信号、RAMアドレスカウンタ(4?)をコント
ロールするコントロール信号は、16進カウンタ0jの
出力端子(QO〜Qa)に接続されたRAMコントロー
ル回路四によって生成される。なおROMアドレスカウ
ンタθ4は第3図に示すように16進カウンタ(ハ)の
各出力端子に接続され九EX−OR(排他的論理和)回
路(至)を有するものである。
とこで、ROM(6)には係数データ列が格納されてお
り、この係数データ列には、とのたたみ込み演算回路を
フィルタとして使う場合、フィルタ特性となるインパル
ス応答列が割り当てられる。なお、そのインパルス応答
列は通常第4図に示すように左右対称形になっておシ、
これをそのtま係数データとした場合、同じ値の係数デ
ータを2個ずつ格納しておくととKなる。そこで、この
実施例では係数データ列の対称性を利用してその半数の
みを格納し、その出力をROMアドレスカウンタ(44
1によって制御する。すなわち、こむでは計算上16個
の係数データh (0) −h 霞(実際のフィルタで
はもっと多いが説明を簡単にするため少くしている)を
使用するが、実際にはその半数のデータのみをROM(
43に格納しており、その係数データを指定するROM
アドレスは、第5図に示すように16進カウンタ4りの
出力に対し「7」を頂点として折シ返すようになってい
る。なお、 16進カウンタ0jの出力をこのように変
える方法としては、第3図に示すようK 16進カウン
タロjの最上位ビットの出力Q3に接続され九FiX−
OR回路(至)KrHルベルの信号を送ればよい。
そこで、このたたみ込み演算回路の動作について第6図
を用いて具体的に説明する。なお、図中16進カウンタ
出力は16進カウンタ+41の出力を示しROMアドレ
ス及びADo〜AD2はROMアドレスカウンタ(44
)の出力を示し、RAMアドレスはRAMアドレスカウ
ンタUηの出力を示す。そして、入力データは外部装置
よりトライステートバッファ(機に入力されるデータD
nを示し、RAM出力X(t)は被乗数データと々るR
 A M (419の出力(図中1゜1.2社X(0)
 、 X(1) 、 X(2)を表わす)あるいはνW
倍信号世レベルのとき書き込まれた入力データDnを示
し、ROM出力出力(n) (図中色で表わす)はRO
M(6)の出力を示す。また、C0NV、OUT y(
k)は累積加算器(41)においてRAM出力x (t
)とROM出力出力(n)を累積加算した結果得られる
出力である。ただし、RAM−が書き込みモードのとき
は累積加算器(ロ)K入力データDnが直接入力される
なお、上記のROM出力出力(n)はその対称性により
、 h(0)= h(149、Ml)= h(14) 、 
h(2)= h(13、h(3)= h(1Bh(4)
=hαυ、 h(5)= h(IQ 、 h(63= 
h(91、h(7)= h(8)の関係にある。
ここで、第6図に示したタイミングでなされるたたみ込
み演算は次式の で定義されるものであり、サンプリング周波数を4倍に
するものである。すなわち、入力データDnを1サンプ
ル分取り入れる間に上記の一連のたたみ込み演算を実行
する。例えば、第6図の入力データDOはx(3)を示
し、そのときのC0NV、0UTy(k)はylJ2ラ
ーx(3ンH(0)+ x(2)h(4)+ x(2)
h(8)+ x(0)h(Isうy(13= x(a)
 h(t)+ X(2) kl(5)+ x(1) h
(9)−)−x(0) h(1:11e= x(3)h
(2)+ x(2)h(6)+ x(1)hQ($+ 
x(0)h(14)y(L!!=x(3)h(3)+ 
x(2)h(71+ x(1)h(11)+ x(Ih
(L9となる。以下同様にして、入力データDlはx(
4)を示し、 y(lQ=x(4)h(0)+ X(3)h(4)+ 
X(2)h(8)+ X(1)hQ4となる。なお、細
かい動作については第6図によシ確認できるため説明を
省略する。
以上のようにこの実施例のたたみ込み演算回路は、簡単
な構成であるkもかかわらず速やかに演算を実行するも
のであシ、また係数データの対称性を利用したことによ
り半数の係数データを格納するだけで済むためROM容
量を通常の半分に削減できる。なお、本発明は上記の実
施例に限らず様々な変化が可能であり、実用上はもっと
高次の演算に適用できるものである。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明し友ように、実時間レベルのたたみ込
み操作を可能にすると共に4小型化したたたみ込み演算
回路を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はデジタル記録再生装置の基本的な構成を示すブ
ロック図、第2図は従来のたたみ込み演算回路の基本的
な構成を示すブロック図、第3図は本発明のたたみ込み
演算回路に係る一実施例を示す回路構成図、第4図はイ
ンパルス応答列を示すグラフ、第5図は一実施例の特徴
を示すグラフ、第6図は一実施例の動作を説明するため
のタイミングチャートである。 41・・・累積加算器、 42・・・ROM。 44・・・ROMアドレスカウンタ、 6・・・トライステートバッファ、 栃・・・RAM。 47・・・RAMアドレスカウンタ。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. デジタル化された係数データ列及び被乗数データ列を乗
    算し加算する累積加算手段と、この累積加算手段に供給
    される被乗数データ列を格納する第1の記憶手段と、こ
    の第1の記憶手段に被乗数データとなる入力信号を導入
    する入力手段と、前記第1の記憶手段のアドレス指定を
    なす第1のカウント手段と、前記累積加算手段に供給さ
    れる係数データ列が左右対称性を有するものであってそ
    の一方の半数の係数データを格納した第2の記憶手段と
    、この第2の記憶手段のアドレス指定をなす第2のカウ
    ント手段とを備えたことを特徴とするたたみ込み演算回
    路。
JP5945084A 1984-03-29 1984-03-29 たたみ込み演算回路 Pending JPS60205669A (ja)

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JP5945084A JPS60205669A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 たたみ込み演算回路
EP19850302161 EP0156648B1 (en) 1984-03-29 1985-03-28 Convolution arithmetic circuit for digital signal processing
US06/716,950 US4727505A (en) 1984-03-29 1985-03-28 Convolution arithmetic circuit for digital signal processing
DE19853586692 DE3586692T2 (de) 1984-03-29 1985-03-28 Arithmetische konvolutionsschaltung fuer digitale signalverarbeitung.

Applications Claiming Priority (1)

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JPS60205669A true JPS60205669A (ja) 1985-10-17

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JP5945084A Pending JPS60205669A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 たたみ込み演算回路

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