JPS6113707A - Digital filter - Google Patents

Digital filter

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Publication number
JPS6113707A
JPS6113707A JP13386984A JP13386984A JPS6113707A JP S6113707 A JPS6113707 A JP S6113707A JP 13386984 A JP13386984 A JP 13386984A JP 13386984 A JP13386984 A JP 13386984A JP S6113707 A JPS6113707 A JP S6113707A
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JP
Japan
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bit
circuit
adder
shift
coefficient
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Pending
Application number
JP13386984A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Iwase
岩瀬 清一郎
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS6113707A publication Critical patent/JPS6113707A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks

Abstract

PURPOSE:To reduce the circuit scale of a digital filter by selecting output signals of plural bit shift circuits and using the product of the number of taps of the shift registers and the mean value of the number of significant bits of each tap coefficient of the shift registers as the number of inputs of an adder. CONSTITUTION:The input data is supplied to an input terminal 1, and a shift register 2 is formed by the cascade connection of registers of five stages. The taps of the register 2 are connected to the input terminals of shift circuits 3-7 respectively. The circuit groups 3 and 7 consist of two-bit shifters together with circuit groups 4 and 6 consisting of four-bit shifters and a circuit group 5 consisting of six-bit shifters respectively. Each shifter is multiplied by a coefficient of the power square of 2 or one-to-power square of 2. The total I pieces of output lines of circuit groups 3-7 are connected to the horizontal input signal lines of a switch matrix 8. While J pieces of vertical signal lines are connected to an adder 9, and the product of the number of significant bits of the coefficient of each tap of the register 2 and the number of taps is defined as the number of inputs of the adder 9. In such a way, the circuit scale can be reduced for a digital filter.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、FIR形のディジタルフィルタに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a FIR type digital filter.

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

FIRディジタルフィルタは、Nタップの場合y、l−
Σ(Xl、ヨ。×h、) ト1 の演算を行うものである。上式でx、lは入力サンプル
、Ynは出力サンプル、h、はインパルス応答(係数と
呼ぶ)である。このFIRディジタルフィルタを構成す
る場合、係数の乗算のための乗算器を使用するが、乗算
器は、回路規模が大きく、畜価という問題点があった。
In the case of N taps, the FIR digital filter has y, l-
It performs the calculation Σ(Xl, y.×h,) t1. In the above equation, x and l are input samples, Yn is an output sample, and h is an impulse response (referred to as a coefficient). When constructing this FIR digital filter, a multiplier is used for multiplication of coefficients, but the multiplier has a problem of large circuit scale and cost.

そこで、係数として、2のべき構或いは2のべき乗分の
1の簡単な数を用い、ビットシフト回路(結線だけで部
品を必要としない)と加算でディジタルフィルタのハー
ドウェアを実現し、乗算器の使用を避けることが行われ
ている。
Therefore, we used a power of 2 structure or a simple number of 1 divided by a power of 2 as coefficients, realized the hardware of a digital filter by using a bit shift circuit (no parts required, just wiring) and addition, and used a multiplier. The use of such materials is being avoided.

このようなディジタルフィルタは、フィルタ特性ごとに
設計された回路であって、汎用性がない。
Such digital filters are circuits designed for each filter characteristic, and are not versatile.

特に、IC化する時には、IC基板をフィルタ特性ごと
に作成しなければならず、保守面でも個々の回路が異な
るから面倒゛となる。
In particular, when converting into an IC, an IC board must be created for each filter characteristic, which is troublesome in terms of maintenance as each circuit is different.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

従って、この発明の目的は、高価で回路規模の大きい乗
算器を必要とせず、また、1個のハードウェアで複数の
フィルタ特性を実現することが可能な、即ち汎用性に富
んだディジタルフィルタを提供することにある。この発
明によるディジタルフィルタは、上述の汎用性を持つた
めにIC回路化に好適なるものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a highly versatile digital filter that does not require expensive and large-circuit multipliers and can realize multiple filter characteristics with a single piece of hardware. It is about providing. The digital filter according to the present invention has the above-mentioned versatility and is therefore suitable for integration into an IC circuit.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、入力ディジタル信号が供給されるシフトレ
ジスタと、シフトレジスタの複数のタップの各出力を2
のべき構或いは2のべき乗分の1の係数を乗じるための
複数のビットシフト回路と、複数のビットシフト回路の
出力を加算し、出力を発生する加算回路とを備えたディ
ジタルフィルタである。
The present invention provides a shift register to which an input digital signal is supplied, and two outputs of a plurality of taps of the shift register.
This digital filter includes a plurality of bit shift circuits for multiplying by a power structure or a coefficient of 1/2 and an addition circuit for adding the outputs of the plurality of bit shift circuits and generating an output.

この発明は、複数のビットシフト回路の各々を複数のビ
ットシフタを含むシフト回路群の構成とし、複数のビッ
トシフタの出力信号を選択回路により選択してシフト回
路群の出力として上記加算器に供給し、 シフトレジスタの各タップの係数の有意なビ・ノド数の
平均値とタップ数との積を加算器の人力数とするように
したことを特徴とするディジタルフィルタである。
In the present invention, each of the plurality of bit shift circuits is configured as a shift circuit group including a plurality of bit shifters, and output signals of the plurality of bit shifters are selected by a selection circuit and supplied to the adder as an output of the shift circuit group, This digital filter is characterized in that the product of the average value of the significant number of bits of the coefficients of each tap of the shift register and the number of taps is used as the manual number of the adder.

〔実施例〕〔Example〕

第1図を参照してこの発掘の一実施例について説明する
。、第1図において、■がディジタルビデオ信号などの
人力データの供給される入力端子、2がシフトレジスタ
である。この例では、シフトレジスタ2が5段のレジス
タの縦続接続により構成され、5個のタップがシフトレ
ジスター2から導出されている。シフトレジスタ2の各
タップがシフト回路群3,4,5,6.7の夫々の入力
端子に接続される。
An example of this excavation will be described with reference to FIG. In FIG. 1, ``■'' is an input terminal to which human data such as a digital video signal is supplied, and 2 is a shift register. In this example, the shift register 2 is configured by cascading five stages of registers, and five taps are derived from the shift register 2. Each tap of shift register 2 is connected to each input terminal of shift circuit groups 3, 4, 5, 6.7.

一例として、シフト回路群3.7は、夫々2個のビット
シフタを含み、シフト回路群4.6は、夫々4個のビッ
トシフタを含み、シフト回路群5は、6個のビットシフ
トを含む。これらのシフト回路群3〜7に夫々含まれる
ビットシフタは、シフトレジスタ2の各タップから取り
出した、例えば8ビツトの信号に2のべき乗倍或いは2
のべき乗分の1の係数を乗じる回路である。このような
ビットシフタは、各タップからの信号を所定数のビット
だけシフトさせるものである。
As an example, shift circuit groups 3.7 each include two bit shifters, shift circuit groups 4.6 each include four bit shifters, and shift circuit group 5 includes six bit shifters. The bit shifters included in these shift circuit groups 3 to 7 respectively convert the 8-bit signal taken out from each tap of the shift register 2 to a power of 2 or 2.
This is a circuit that multiplies by a coefficient of 1 to the power of . Such a bit shifter shifts the signal from each tap by a predetermined number of bits.

シフト回路群3〜7の計1本(この例では、■=18)
の出力信号線がスイッチマトリックス8の水平方向の入
力信号線と接続される。スイッチマトリックス8の垂直
方向の信号線が出力信号線として5本(この例では、J
=9)導出され、このスイッチマトリックス8の出力信
号が加算器9により加算される。加算器9の出力信号が
ディジタルフィルタの出力として出力端子10に取り出
さる。
Shift circuit group 3 to 7, total 1 (in this example, ■=18)
The output signal line of is connected to the horizontal input signal line of the switch matrix 8. There are five vertical signal lines of the switch matrix 8 as output signal lines (in this example, J
=9) is derived, and the output signals of this switch matrix 8 are added by an adder 9. The output signal of adder 9 is taken out to output terminal 10 as the output of a digital filter.

この第1図に示す回路構成は、第2図に示すように、R
1、R2,・・・、R5のレジスタが縦続接続されにシ
フトレジスタ12に入力端子11から人力信号を供給し
、シフトレジスタ12から導出された5個のタップの出
力を乗算器13. 14. 1’5. 16.17に供
給し、hLh2.h3.h4.h5の係数を乗じ、これ
らの乗算器13〜17の出力を加算器19により加算し
て出力端子20に取り出すF I 、Rディジタルフィ
ルタを実現するものである。これらの係数h1〜h5と
して、2のべき乗倍或いは2のべきス8により、所望の
係数を設定できるようにされている。
The circuit configuration shown in FIG. 1 is as shown in FIG.
1, R2, . 14. 1'5. 16.17, hLh2. h3. h4. The F I and R digital filters are multiplied by a coefficient of h5, and the outputs of these multipliers 13 to 17 are added by an adder 19 and taken out to an output terminal 20. As these coefficients h1 to h5, desired coefficients can be set by multiplying the power of 2 or by 8 to the power of 2.

ところで、第2図に示すディジタルフィルタの乗算器1
3〜17は、第4図に示す演算を行なう。
By the way, the multiplier 1 of the digital filter shown in FIG.
3 to 17 perform the calculations shown in FIG.

つまり、2進゛データのコードをストレートバイナリ−
コードとし、正数のみに限定すると、bpビットの被乗
数Pとbqビットの乗数Qの乗算は、被乗数Pと乗数Q
のLSB (最下位ビット)の部分積から順にビットシ
フトしながら、被乗数Pと乗数QのMSB (最上位ビ
ット)の部分積まで並べ、全ての部分積を加算して乗算
出力(PXQ)を得ることで行われる。
In other words, convert the code of binary data into straight binary code.
If we limit the code to positive numbers only, the multiplier P of bp bits and the multiplier Q of bq bits can be multiplied by the multiplicand P and multiplier Q.
While sequentially shifting the bits from the LSB (least significant bit) of the partial products, arrange them up to the MSB (most significant bit) partial products of the multiplicand P and multiplier Q, and add all partial products to obtain the multiplication output (PXQ). It is done by

乗算器は、基本的にANDゲートとフルアダーの各1個
からなる演算単位回路を(bp x bq)個並べて構
成される。従って、第2図に示す構成のディジタルフィ
ルタは、タップ数がN個の場合、乗算部で(NXbpX
bq)個のフルアダーが使われ、加算器19では、語長
が(bp+bq)ビットのため、約(Nx (bp+b
q) )個のフルアダーが必要となり、合計で約N・(
bp −bq + bp + bq)個となる。
A multiplier is basically constructed by arranging (bp x bq) arithmetic unit circuits each consisting of one AND gate and one full adder. Therefore, in the digital filter having the configuration shown in FIG.
bq) full adders are used, and in the adder 19, the word length is (bp+bq) bits, so approximately (Nx (bp+b
q) ) full adders are required, totaling approximately N・(
bp − bq + bp + bq).

実際は、被乗数入力であるデータ(bpビット)及び乗
数入力である係数(bq、ビット)も符号を持つので、
乗数QのMSBの部分積は符号のだめの補正が必要とな
り、また、乗算出力も符号のために1ビツト少なくて(
bp+bq−1)ビットの語長となる。しかし、上述の
フルアダーの個数は、大幅に異なることはない。更に、
被乗数P及び乗数Qが整数でなく、MSB即ち符号ビッ
トのすぐ下に小数点を持つ固定小数点のデータと考えて
も良い。・その場合、乗算出力では、(bp+bq−1
−)ビットのMSB即ち符号ビットのすぐ下に小数点が
来る。
In reality, the data (bp bits) that is the multiplicand input and the coefficient (bq, bits) that is the multiplier input also have signs, so
The partial product of the MSB of the multiplier Q requires correction for the sign, and the multiplication output is also 1 bit less due to the sign (
The word length is bp+bq-1) bits. However, the number of full adders mentioned above will not differ significantly. Furthermore,
The multiplicand P and the multiplier Q may not be integers, but may be considered fixed-point data with a decimal point immediately below the MSB, that is, the sign bit.・In that case, the multiplication output is (bp+bq-1
-) The decimal point is immediately below the MSB or sign bit of the bit.

尚、以下の説明では、回路規模の比較をフルアゲ−の9
個数で比較している。これは、第1図及び第2図を比較
すると、シフトレジスタは共通であり、残りの部分のう
ちスイッチマトリックス8を除くと、フルアダーの個数
で殆ど回路規模が決定されるからである。
In the following explanation, the circuit scale will be compared with Full Age's 9
Comparing by number. This is because, when comparing FIG. 1 and FIG. 2, the shift registers are common, and the circuit scale is mostly determined by the number of full adders, except for the switch matrix 8 among the remaining parts.

この発明では、係数を2のべき乗倍或いは2のべき乗分
の1に限定して、乗算器を不要とし、ハードウェアの規
模を小さく即ち上述のフルアダーの個数を少な(するの
に加えて′、ディジタルフィルタの係数の特徴に着目し
てハードウェアの冗長部分を除去している。
In this invention, the coefficient is limited to a power of 2 or 1/2 to a power of 2, thereby eliminating the need for a multiplier and reducing the scale of the hardware, that is, the number of full adders described above (in addition to Redundant parts of the hardware are removed by focusing on the characteristics of the coefficients of the digital filter.

この特徴は、ディジタルフィルタの係数の有意なビット
は、中央のタップから遠ざかる程、少なくなることであ
る。ここで、”有意なビットとは、係数の2進絶対値を
とった時の“1”のビットのことを意味する。ディジタ
ルフィルタの係数は、中央のタップぼど大きく、N例え
ば7タソプの係数(bqビット)を第1番目のタップに
関するものから第7番目のタップに関するものまで順に
並べた場合、第5図A或いは□第5図Bに示すような有
意のビットの分布の範囲を呈する。第5図A及び第5図
Bにおいて、斜線領域と斜線を施さない領域との境界が
有意のビットの最も上位のビットに対応している。従っ
て、この斜線領域の有意でないビットに関する部分積加
算回路は不要である。
This characteristic is that the significant bits of the digital filter's coefficients become fewer and fewer as they move away from the center tap. Here, a "significant bit" means a bit that is "1" when the binary absolute value of the coefficient is taken. When the coefficients (bq bits) are arranged in order from those related to the first tap to those related to the seventh tap, the range of distribution of significant bits is shown in Figure 5A or □Figure 5B. 5A and 5B, the boundary between the shaded area and the non-shaded area corresponds to the most significant bit of the significant bits.Therefore, the partial product regarding the non-significant bits in this shaded area No adder circuit is required.

また、第5図において、破線で示すように、係数の語長
がより長い時には、斜線部の全体に対する比率が下がる
Furthermore, as shown by the broken line in FIG. 5, when the word length of the coefficient is longer, the ratio of the shaded area to the whole decreases.

この発明の一実施例におけるシフト回路群3〜7は、係
数の語長に等しいbq個のビットシフタを夫々含むはず
であるが、上述の有意なビットの分布範囲しか加算しな
くて良いので、中央タップから遠くなるのに従ってシフ
トのビット数が小さい即ち大きい係数と対応するビット
シフタが省略され、ビットシフタの個数が少なくされて
いる。
The shift circuit groups 3 to 7 in one embodiment of the present invention should each include bq bit shifters equal to the word length of the coefficient, but since it is necessary to add only the above-mentioned significant bit distribution range, As the distance from the tap increases, bit shifters corresponding to coefficients whose number of bits to shift is smaller or larger are omitted, and the number of bit shifters is reduced.

今、シフト回路群3〜7の出力の数即ち係数の有意なビ
ットの分布範囲のビット数を1とする。
Now, it is assumed that the number of outputs of the shift circuit groups 3 to 7, that is, the number of bits in the distribution range of significant bits of the coefficients is 1.

これは、第5図の斜線部以外のマス目の数であり、スイ
ッチマトリックス8の入力の数である。そして、全係数
のビット数は、(NXbq)であるから、斜線を施した
冗長部分を除去した時の縮小率αは、係数乗算部に関し
てのみに効果があり、α=1/(N−bq) となる。従って、仮にビットシフタを夫々乗算器で構成
したとすると、必要とされるフルアダーの数は、約N・
 〔α・bp−bq+ (bp+bq) )個に減少さ
れる。
This is the number of squares other than the shaded area in FIG. 5, and is the number of inputs to the switch matrix 8. Since the number of bits of all coefficients is (N ) becomes. Therefore, if each bit shifter were constructed with a multiplier, the number of full adders required would be approximately N.
It is reduced to [α·bp−bq+ (bp+bq)).

また、この発明では、各ビットシフトした部分積を加算
する加算器の冗長度を除いて一層、ハードウェアの規模
を小さくしている。つまり、係数の有意なビット数は、
係数が2進数の“0”か又は“1”であることから、係
数の絶対値における“1″のピントの数は、平均的には
、1/2と考えられ、加算のための回路は、1/2の規
模にできる。
Further, in the present invention, the scale of the hardware is further reduced by eliminating the redundancy of the adder that adds the partial products shifted by each bit. That is, the number of significant bits of the coefficient is
Since the coefficient is a binary number "0" or "1", the number of "1" points in the absolute value of the coefficient is considered to be 1/2 on average, and the circuit for addition is , the scale can be reduced to 1/2.

更に、ディジタルフィルタの目的とする特性からフィル
タ係数を求める際に、係数の2進数を2のべき乗数の簡
単な組合わせに限定できるので、その時の係数の絶対値
の2進数に“1”の数を少なくするように制限すること
も可能である。
Furthermore, when calculating filter coefficients from the desired characteristics of a digital filter, the binary number of the coefficient can be limited to a simple combination of powers of 2, so the binary number of the absolute value of the coefficient at that time can be set to 1. It is also possible to limit the number to a small number.

この発明の一実施例における加算器9は、係数の有意な
ビット数分の部分積を全て加算できれば良く、フィルタ
のタップ数Nや係数の語長bQと直接関係なく、加算器
9の規模を定めることができる。例えば、1個のタップ
当たりの係数の有意なビット数の平均値をSビットと仮
定すると・、加算器9の入力数は、(SXN)となり、
この加算入力の語長は、最大(bp+bq)ビットであ
るから、加算器9のフルアダーの総数は、約S−N・(
bp+I)q)個となる。
The adder 9 in one embodiment of the present invention only needs to be able to add all the partial products for the significant number of bits of the coefficients, and the scale of the adder 9 has no direct relation to the number N of taps of the filter or the word length bQ of the coefficients. can be determined. For example, assuming that the average value of the number of significant bits of coefficients per tap is S bits, the number of inputs to the adder 9 is (SXN),
Since the word length of this addition input is the maximum (bp+bq) bits, the total number of full adders in adder 9 is approximately S−N・(
bp+I)q).

言い換えると、(1>J)関係が成立し、β(−J/I
)は、有意なビットの分布範囲の中での有意なビット数
の割合を意味し、 J=S−N=β・■=β・α・(N−bq )となり、
回路規模の縮小率は、β・αとなる。この場合、フルア
ダーの個数は、 約α・β・N−bq・(bp+bq )となる。
In other words, the relationship (1>J) holds and β(-J/I
) means the ratio of the number of significant bits within the distribution range of significant bits, and J=SN=β・■=β・α・(N−bq),
The reduction rate of the circuit scale is β and α. In this case, the number of full adders is approximately α·β·N−bq·(bp+bq).

以上のように、この発明の一実施例は、上述の2点から
従来のディジタルフィルタに比べて、次式で示す回路縮
小率γを実現することができる。
As described above, the embodiment of the present invention can achieve the circuit reduction ratio γ shown by the following equation, compared to the conventional digital filter, from the above two points.

γ−(bp+α・β・bq (bp十bq)  ) /
 (N・(bp・bq + bp + 1lq)  )
−(bp+α・β・(bp −bq+bq2)  ) 
/(b、p・bq + bq +l)q ) 更に、後述のように、係数が中央タップに関して対称の
場合には、上式の縮小率Tを172に小さくできる。
γ-(bp+α・β・bq (bp 10 bq)) /
(N・(bp・bq + bp + 1lq) )
−(bp+α・β・(bp −bq+bq2) )
/(b,p·bq+bq+l)q) Furthermore, as will be described later, if the coefficients are symmetrical with respect to the center tap, the reduction rate T in the above equation can be reduced to 172.

更に、実際に用いられるディジタルフィルタは、係数が
中央のタップに関して対称となる位相直線フィルタのこ
とが多い。例えば、第2図に示すディジタルフィルタの
係数を入力側から順にhl、 h2゜h3.h4.h5
とすると、(hl、=h5)  (h2=h4)の関係
とされる。
Furthermore, digital filters that are actually used are often phase linear filters whose coefficients are symmetrical about a central tap. For example, the coefficients of the digital filter shown in FIG. 2 are set as hl, h2, h3, etc. in order from the input side. h4. h5
Then, the relationship is (hl,=h5) (h2=h4).

かかる係数が対称のディジタルフィルタの場合、第3図
に示す構成とできる。第3図において21で示す入力端
子と接続されたシフトレジスタ2.2の第1番目のタッ
プ及び第5番目のタップの出力を加算器26により加算
し、第2番目のタップ及び第4番目のタップの出力を加
算器27により加算し、加算器26及び27の各出力に
乗算器23及び24により係数を乗じて加算器29に供
給する。第3番目のダソブ即ち中央のタップの出力に乗
算器25により係数を乗じて加算器29に供給する。こ
の加算器29から出力端子30が導出される。この第3
図から明らかなように、乗算器の個数を約172とする
ことができる。従って、この発明を係数対称のディジタ
ルフィルタに適用すれば、ビットシフタの個数を約17
2と減少させることができる。
In the case of a digital filter with symmetrical coefficients, the configuration shown in FIG. 3 can be used. The adder 26 adds the outputs of the first tap and the fifth tap of the shift register 2.2 connected to the input terminal 21 in FIG. The outputs of the taps are added by an adder 27, and each output of the adders 26 and 27 is multiplied by a coefficient by the multipliers 23 and 24, and the result is supplied to an adder 29. The output of the third dasobu, that is, the central tap, is multiplied by a coefficient by a multiplier 25 and is supplied to an adder 29 . An output terminal 30 is derived from this adder 29. This third
As is clear from the figure, the number of multipliers can be approximately 172. Therefore, if this invention is applied to a digital filter with symmetrical coefficients, the number of bit shifters can be reduced to about 17.
It can be reduced to 2.

第6図は、スイッチマトリックス8の一例を示す。シフ
ト回路群3〜7からの1本の入力信号線の何れか1個を
5本の出力信号線の各々に接続する3個のセレクタS1
.S2.’S3.・・・・により、スイッチマトリック
ス8が構成される。このスイッチマトリックス8のセレ
クタの状態を制御することにより、係数の設定を行うこ
とができ、フィルタ特性が変えられる。つまり、汎用性
を持たせることができる。
FIG. 6 shows an example of the switch matrix 8. Three selectors S1 that connect any one of the input signal lines from the shift circuit groups 3 to 7 to each of the five output signal lines.
.. S2. 'S3. ... constitutes the switch matrix 8. By controlling the states of the selectors of this switch matrix 8, coefficients can be set and filter characteristics can be changed. In other words, it is possible to provide versatility.

第6図の構成では、(IXJ)個の接点があり、原理的
には、<■XJXbp)個のゲートが必要となる。5本
の出力信号線の受は持つ入力信号線の薮を一部に限定す
ることにより、ゲートの数を減少させる、改良されたス
イッチマトリックスの一例を第7図に示す。
In the configuration of FIG. 6, there are (IXJ) contacts, and in principle, <■XJXbp) gates are required. FIG. 7 shows an example of an improved switch matrix in which the number of gates is reduced by limiting the number of input signal lines to a portion of the five output signal line receivers.

第7図に示す例では、5本の出力信号線の各々に関して
、Sll、SL2’、 S13.S14,515. S
16で示ずように、1本の入力信号線の全てでなく、そ
の一部にのみセレクタを設ける。この例では、入力信号
線の各々に関して、必ず3本の出力信号線との交点が生
じるようにな“されている。従って、全体の交点に対す
るセレクタの置かれた交点は、1/2となり、スイッチ
マトリックスのゲート規模を半分にすることができる。
In the example shown in FIG. 7, for each of the five output signal lines, Sll, SL2', S13. S14,515. S
As shown at 16, a selector is provided not for all of one input signal line but only for a part of it. In this example, for each input signal line, there is always an intersection with three output signal lines. Therefore, the intersection where the selector is placed is 1/2 of all the intersections. The gate scale of the switch matrix can be halved.

第7図に示す構成のスイッチマトリックスでも、係数設
定に際し、支障は、殆ど生じない。
Even with the switch matrix having the configuration shown in FIG. 7, almost no trouble occurs when setting coefficients.

スイッチマトリックスは、セレクタに限らず、ROMや
PLA (プログラマブル・ロジック・アレイ)により
構成することができる。
The switch matrix is not limited to selectors, but can be constructed from ROM or PLA (programmable logic array).

第8図を参照してこの発明を係数対称のディジタルフィ
ルタに適用した他の実施例について説明する。第8図に
おいて、41が入力端子を示し、入力端子41が初段の
レジスタR1に接続され、このレジスタR1に6段のレ
ジスタR2〜R7が縦続接続され、レジスタR7から端
子42が導出される。また、7段のレジスタR8〜R1
4が設けられ、レジスタR14から端子43が導出され
る。レジスタR8の入力端子がスイッチ回路45によっ
て、接地側端子46又は端子44と接続された端子47
との何れかと接続される。レジスタR8とレジスタR9
との間にスイッチ回路48が挿入され、レジスタR9の
入力端子がレジスタR7の出力端子と接続された端子4
9又はレジスタR8の出力端子と接続された端子50の
何れかと接続される。
Another embodiment in which the present invention is applied to a digital filter with symmetrical coefficients will be described with reference to FIG. In FIG. 8, 41 indicates an input terminal, and the input terminal 41 is connected to the first stage register R1, six stages of registers R2 to R7 are connected in cascade to this register R1, and a terminal 42 is led out from the register R7. In addition, 7 stages of registers R8 to R1
4 is provided, and a terminal 43 is led out from the resistor R14. A terminal 47 where the input terminal of the resistor R8 is connected to the ground side terminal 46 or the terminal 44 by the switch circuit 45.
connected to either. Register R8 and register R9
A switch circuit 48 is inserted between the terminal 4 and the terminal 4 in which the input terminal of the register R9 is connected to the output terminal of the register R7.
9 or a terminal 50 connected to the output terminal of resistor R8.

このように、入力端子41の他に、端子42゜43.4
4を設けているのは、ディジタルフィルタのタップ数の
拡張を並列化によって容易になしうるためである。
In this way, in addition to the input terminal 41, the terminal 42°43.4
4 is provided because the number of taps of the digital filter can be easily expanded by parallelization.

また、スイッチ回路45.48を設けているのは、ディ
ジタルフィルタのタップ数が偶数の場合及び奇数の場合
とに対応するためである。夕・ノブ数が偶数の場合には
、スイッチ回路45が端子47を選択し、レジスタR8
の出力端子を端子44と接続し、これと共に、スイ・ノ
チ回路48が端子50を選択し、レジスタR8の出力端
子及びレジスタR9の入力端子を接続する。そして、端
子42及び44を短絡すれば、14段のレジスタR1〜
R14の各段間から14個のタップを導出することがで
きる。
Further, the reason why the switch circuits 45 and 48 are provided is to cope with the case where the number of taps of the digital filter is an even number and when the number of taps is an odd number. If the number of knobs is even, the switch circuit 45 selects the terminal 47 and register R8
The output terminal of the register R8 is connected to the terminal 44, and at the same time, the switch circuit 48 selects the terminal 50, and connects the output terminal of the register R8 and the input terminal of the register R9. Then, if terminals 42 and 44 are shorted, 14 stages of resistors R1 to
Fourteen taps can be derived from each stage of R14.

タップ数を2倍に増加させる時には、第8図に示す回路
構成と同一の構成の回路を他に用意し、端子42を他の
回路の端子41と対応する端子に接続し、端子44を他
の回路の端子43と対応する端子に接続し、他の回路の
端子42.44と対応する2個の端子を短絡する。この
ようにして、タップ数の拡張を容易になしうる。
When doubling the number of taps, prepare another circuit with the same circuit configuration as shown in FIG. 8, connect terminal 42 to the terminal corresponding to terminal 41 of the other circuit, and connect terminal 44 to the other circuit. It is connected to the terminal corresponding to the terminal 43 of the circuit, and the two terminals corresponding to the terminals 42 and 44 of the other circuit are short-circuited. In this way, the number of taps can be easily expanded.

この例では、13次のディジタルフィルタを実現するた
めに、図示のように、スイッチ回路45が接地側端子4
6を選択し、スイッチ回路48が端子49 (レジスタ
R7の出力端子)を選択し、レジスタR8を除く13個
のレジスタの各段間からタップを導出する構成とされて
いる。
In this example, in order to realize a 13th-order digital filter, the switch circuit 45 is connected to the ground terminal 4 as shown in the figure.
6 is selected, the switch circuit 48 selects the terminal 49 (output terminal of the register R7), and taps are derived from between each stage of the 13 registers except for the register R8.

レジスタR1〜R7の夫々の出力が加算器51,52.
53,54,55,56.57の一方の入力ζされ、レ
ジスタR8〜R14の夫々の出力が上述の加算器51〜
57の他方の人力とされる。この加算器51〜57の各
々から係数が等しい2個のタップの出力同士の加算出力
が得られ、この加算出力がコード変換回路61,62,
63,64,65.66.67に供給される。これらの
コード変換回路61〜67は、2の補数のコードを符号
絶対値コードに変換する回路である。
The respective outputs of registers R1 to R7 are sent to adders 51, 52 .
53, 54, 55, 56.
It is said to be the other human power of 57. Addition outputs of the outputs of two taps having the same coefficient are obtained from each of the adders 51 to 57, and the addition outputs are added to the code conversion circuits 61, 62,
63, 64, 65, 66, 67. These code conversion circuits 61 to 67 are circuits that convert two's complement codes into sign absolute value codes.

符号絶対値コードとは、4ビツトを例にとると、下記゛
の表に示されるものである。
Taking 4 bits as an example, the sign absolute value code is shown in the table below.

かかる符号絶対値コードは、乗算回路に都合の良いコー
ドとして知られている。ここでは、説明の理解を容易と
するために、コード変換を単に行うだけである。
Such a sign-magnitude code is known as a code convenient for multiplication circuits. Here, in order to make the explanation easier to understand, code conversion is simply performed.

コード変換回路61〜67の夫々にシフト回路群71,
72.73,74,75,76.77が接続されており
、データの絶対値に2のべき乗の係数を乗じる即ちデー
タのシフト動作がなされる。
A shift circuit group 71 for each of the code conversion circuits 61 to 67,
72, 73, 74, 75, and 76.77 are connected, and the absolute value of the data is multiplied by a coefficient of a power of 2, that is, the data is shifted.

コード変換回路61の出力が中央のタップの出力で、こ
のコード変換回路61に接続されるシフト回路群71及
びその隣のタップと対応するコード変換回路62に接続
されるシフト回路群72が夫々4個のビットシフタを含
んでいる。この4個のビットシフタば、3ビツト左へシ
フト(8倍)。
The output of the code conversion circuit 61 is the output of the center tap, and the shift circuit group 71 connected to this code conversion circuit 61 and the shift circuit group 72 connected to the code conversion circuit 62 corresponding to the tap next to it are 4, respectively. contains bit shifters. These 4 bit shifters shift 3 bits to the left (8 times).

2ビツト左へシフト(4倍)、1ビツト左へシフト(2
倍)、シフトしない(1倍)の係数を夫々乗算するもの
である。シフト回路群73.74の夫々は、8倍のビッ
トシフタを除く3個あビットシックを含み、シフト回路
群75. 76.77の夫々は、8倍及び4倍のビット
シフタを除く2個のビットシフタを含むものである。こ
のように、中央のタップから遠ざかる程、小さな値の係
数が残るようにされている。
Shift 2 bits to the left (x4), shift 1 bit to the left (2x)
times) and unshifted (1 times) coefficients. Each of the shift circuit groups 73 and 74 includes three bit-sicks excluding the 8x bit shifter, and each of the shift circuit groups 75. Each of 76.77 includes two bit shifters except for the 8x and 4x bit shifters. In this way, coefficients with smaller values remain as the distance from the center tap increases.

シフト回路群71〜77の計20個のビットシフタから
導出された出力信号線がスイッチマトリックス80の入
力信号線とされる。このスイッチマトリックス8008
本の出力信号線にデータを出力するために、セレクタS
21,522.S23.S24.S25゜S26. S
27. S28が設けられている。セレクタ521は3
人力、セレクタ528は5人力、セレクタS22は6人
力、セレクタS27は8人力、セレクタS23〜S26
が9人力のもので、スイッチマトリックス80の入力信
号線の各々が使用頻度の低い端のタップ即ちシフト回路
群77の2本の出力信号線を除いて、3個のセレクタに
入力される構成とされている。これらのセレクタS21
〜328が目的のフィルタ特性に対応する入力を選択し
て出力する。
Output signal lines derived from a total of 20 bit shifters in shift circuit groups 71 to 77 are input signal lines to switch matrix 80. This switch matrix 8008
In order to output data to the main output signal line, selector S
21,522. S23. S24. S25°S26. S
27. S28 is provided. Selector 521 is 3
Human power, selector 528 is 5 man power, selector S22 is 6 man power, selector S27 is 8 man power, selectors S23 to S26
The configuration is such that each of the input signal lines of the switch matrix 80 is input to three selectors except for the taps at the less frequently used end, that is, the two output signal lines of the shift circuit group 77. has been done. These selectors S21
.about.328 selects and outputs the input corresponding to the desired filter characteristic.

スイッチマトリックス80のセレクタ321〜S28の
夫々の出力データがコード変換回路81,82.83.
84.85.86,87.88に供給される。これらの
コード変換回路81〜88は、コード変換回路61〜6
7と逆に符号絶対値コードを2の補数コードへ戻す変換
を行う。コード変換回路81〜88の出力が加算器90
に供給される。この加算器90は、フルアダーをトリー
状に接続したものであり、最終段のフルアダーから出力
端子92が導出されている。また、タップ数の拡張時に
前段からの加算出力を最終段のフルアダーに供給するた
めの入力端子91が設けられている。
The output data of each of the selectors 321 to S28 of the switch matrix 80 is transmitted to the code conversion circuits 81, 82, 83 .
Supplied on 84.85.86, 87.88. These code conversion circuits 81 to 88 are code conversion circuits 61 to 6.
7, the code absolute value code is converted back to the two's complement code. The outputs of the code conversion circuits 81 to 88 are sent to the adder 90.
supplied to This adder 90 is made up of full adders connected in a tree shape, and an output terminal 92 is led out from the final stage full adder. Further, an input terminal 91 is provided for supplying the addition output from the previous stage to the final stage full adder when expanding the number of taps.

上述のこの発明の他の実施例において、入力データの語
長を(bp=8とント)とすると、前述せる各パラメー
タは以下のものとなる。
In the other embodiment of the invention described above, assuming that the word length of the input data is (bp=8), the parameters described above are as follows.

タップ数:14.係数語長bq:4゜ 全係数ビット数: NXbq=56゜ 従って、従来の構成のディジタルフィルタではメ ・ 
(bp−bq+bp+bq)  =14(8X4+8+
4)=616個のフルアダーが必要となる。
Number of taps: 14. Coefficient word length bq: 4° Total number of coefficient bits: NXbq = 56° Therefore, in a digital filter with a conventional configuration,
(bp-bq+bp+bq) =14(8X4+8+
4)=616 full adders are required.

この実施例における係数の有意なビットの分布範囲の全
ピント数1が20であるから、有意なピントの分布範囲
を限定したてとによる回路規模の縮小率αは α−I/ C(N/2)・bq)−0,714加算器9
0の入力数Jが8であるので、有意なビットの分布範囲
内における想定した有意なビット数の比率βは、 β−J / I =0.4 従って、この実施例のフルアダーの総数は、(N/2)
・(bp+α・β・bq (bp+bq) ) #15
2よって、全体の回路規模の縮小率Tは、γ=152/
616 =0.247 即ち、約1/4になる。
Since the total number of points in the distribution range of significant bits of coefficients in this example is 20, the reduction rate α of the circuit scale by limiting the distribution range of significant bits is α-I/C(N/ 2)・bq)-0,714 adder 9
Since the input number J of 0 is 8, the assumed ratio β of the number of significant bits within the distribution range of significant bits is β-J / I = 0.4 Therefore, the total number of full adders in this example is: (N/2)
・(bp+α・β・bq (bp+bq)) #15
2. Therefore, the overall circuit scale reduction rate T is γ=152/
616 = 0.247, that is, approximately 1/4.

第9図は、TBC(時間軸補正器)に使われる13次の
ディジタルフィルタの係数り、の2の補数コードの表現
及び符号絶対値コードの表現を示す。このディジタルフ
ィルタは、係数対称形のものであって、第10図に示す
ようなバンドパス特性を有し、下記のシステム関数のも
のである。
FIG. 9 shows the representation of the two's complement code and the sign absolute value code of the coefficients of the 13th order digital filter used in the TBC (time base corrector). This digital filter has symmetrical coefficients, has bandpass characteristics as shown in FIG. 10, and has the following system function.

H= (1/16)(−1+2Z −”−3Z −’+
4Z −’−3Z −8+22−”−Z −” ) このような係数を実現する場合、第8図において、黒丸
で示すように、セレク7’S21〜528(但し、セレ
クタS22. S23. S28は何等の入力も選択し
ない。)の各々が所定のビットシフタの出力端子ト接V
tされる。このセレクタの選択方法は、各データが符号
絶対値コードであることと、第9図に示す係数の符号と
その絶対値とから次のようにすれば良い。
H= (1/16)(-1+2Z-"-3Z-'+
4Z -'-3Z -8+22-"-Z-") When realizing such a coefficient, selectors 7'S21 to 528 (however, selectors S22, S23, and S28 are does not select any input) is connected to the output terminal of the predetermined bit shifter.
t will be done. The selector may be selected as follows, considering that each data is a sign-absolute value code and the signs of the coefficients and their absolute values shown in FIG. 9.

まず、係数の絶対値で“1”の所に相当するビットシフ
タをシフト回路群の中から選び、この選択されたビット
シフタからの入力信号線とまだ加算入力で使用されてい
ない出力信号線の交点のうちで、セレクタ回路のある交
点を選び、そこを選択するようにする。この場合、係数
の符号が負の場合は、第8図には示されていないが、デ
ータの符号を反転するものとする。この一連の作業を係
数の絶対値の1″のビットの夫々について行えば良い。
First, select a bit shifter corresponding to the absolute value of the coefficient "1" from the shift circuit group, and then At home, choose an intersection where the selector circuit is located and select that point. In this case, if the sign of the coefficient is negative, although not shown in FIG. 8, the sign of the data is inverted. This series of operations may be performed for each 1'' bit of the absolute value of the coefficient.

上述の実施例の構成以外にも、この発明の要旨。In addition to the configuration of the embodiments described above, the gist of the invention is as follows.

を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。Various modifications are possible without departing from the above.

例えば、係数の有意なビットの分布範囲に注目して冗長
度を削る場合、第5図A中の斜線領域(冗長部分)で且
つ、第5図B中の斜線を施ぎない領域(有意なビットの
領域)に相当する領域に関しては、スイッチマトリック
スのセレクタ人力に導く数を他の有意なビットの領域に
比してより少なくしても良い。このようにすれば、有意
なピッ限を少なくすると共に、ハードウェアの削減を図
ることができる。
For example, when reducing redundancy by focusing on the distribution range of significant bits of a coefficient, the shaded area (redundant part) in Figure 5A and the non-shaded area (significant bits) in Figure 5B Regarding the area corresponding to the area (area), the number of manually guided selectors of the switch matrix may be smaller than the area of other significant bits. In this way, it is possible to reduce the number of significant pitch limits and reduce the amount of hardware required.

また、上述の説明では、有意なビットを係数の絶対値に
おいて、“1”になるビットと定義した。
Furthermore, in the above description, a significant bit was defined as a bit that becomes "1" in the absolute value of the coefficient.

しかし、この定義は、符号絶対値コードの場合の定義で
、2の補数のコードその他の2進コードの場合には、夫
々のコードに対応した定義が可能である。゛ 〔発明の効果〕 この発明に依れば、高価で回路規模の大きい乗算回路を
不要とでき、また、回路の冗長部分を削除することによ
り、一層、回路規模の縮小を実現できる。
However, this definition is for a code absolute value code, and for two's complement codes and other binary codes, definitions corresponding to each code are possible. [Effects of the Invention] According to the present invention, an expensive and large-scale multiplication circuit can be eliminated, and by eliminating redundant parts of the circuit, the circuit scale can be further reduced.

また、この発明は、ディジタルフィルタの係数を変更で
き、フィルタ特性ごとの専用の構成でない汎用性のある
構成である。従って、IC回路化する際に、設計工数、
保守工数の削減を図ることができる。
Further, the present invention is a versatile configuration in which the coefficients of the digital filter can be changed, and is not a dedicated configuration for each filter characteristic. Therefore, when creating an IC circuit, the design man-hours,
It is possible to reduce maintenance man-hours.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図及び
第3図はこの発明を適用することができるディジタルフ
ィルタの一例及び他の例のブロック図、第4図は2進デ
ータの乗算手順の説明に用いる路線図、第5図はディジ
タルフィルタの係数の有意なビット範囲の説明に用いる
路線図、第6図及び第7図はスイッチマトリックスの一
例及び他の例のブロック図、第8図はこの発明の他の実
施例のブロック図、第9図はこの発明の他の実施例のフ
ィルタ係数の説明に用いる路線図、第10図はこの発明
の他の実施例の周波数特性を示すグラフである。 1.14F入力端子、2:シフトレジスタ、3〜7.7
1〜77:シフト回路群、s、go:スイッチセレクタ
、9.90:加算器、10.92:出力端子。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams of one example and another example of a digital filter to which this invention can be applied, and FIG. 4 is a block diagram of an example of a digital filter to which this invention can be applied. FIG. 5 is a route map used to explain the multiplication procedure; FIG. 5 is a route map used to explain the significant bit range of the coefficients of the digital filter; FIGS. Figure 8 is a block diagram of another embodiment of this invention, Figure 9 is a route diagram used to explain filter coefficients of another embodiment of this invention, and Figure 10 shows frequency characteristics of another embodiment of this invention. This is a graph showing. 1.14F input terminal, 2: Shift register, 3 to 7.7
1 to 77: shift circuit group, s, go: switch selector, 9.90: adder, 10.92: output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 入力ディジタル信号が供給されるシフトレジスタと、上
記シフトレジスタの複数のタップの各出力を2のべき構
或いは2のべき乗分の1の係数を乗じるための複数のビ
ットシフト回路と、上記複数のビットシフト回路の出力
を加算し、出力を発生する加算回路とを備えたディジタ
ルフィルタにおいて、 上記複数のビットシフト回路の各々を複数のビットシフ
タを含むシフト回路群の構成とし、上記複数のビットシ
フタの出力信号を選択回路により選択して上記シフト回
路群の出力として上記加算器に供給し、 上記シフトレジスタの各タップの係数の有意なビット数
の平均値とタップ数との積を上記加算器の入力数とする
ようにしたことを特徴とするディジタルフィルタ。
[Claims] A shift register to which an input digital signal is supplied, and a plurality of bit shift circuits for multiplying each output of a plurality of taps of the shift register by a coefficient of a power of two or a power of two. and an adder circuit that adds the outputs of the plurality of bit shift circuits and generates an output, wherein each of the plurality of bit shift circuits is configured as a shift circuit group including a plurality of bit shifters; The output signals of the plurality of bit shifters are selected by the selection circuit and supplied to the adder as the output of the shift circuit group, and the product of the average value of the number of significant bits of the coefficient of each tap of the shift register and the number of taps is calculated. A digital filter characterized in that the number of inputs of the adder is equal to the number of inputs of the adder.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02275496A (en) * 1989-04-17 1990-11-09 Suzuki Gakki Seisakusho:Kk Sound volume controller for electronic musical instrument
JPH0514130A (en) * 1990-09-20 1993-01-22 Kawasaki Steel Corp Digital filter

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