JPS63166310A - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は音声信号や地震波信号等をディジタル処理す
る為の信号処理装置に係り、特ＶＣ線形位相遅れの鋭い
％性のピーキング参フィルタを持った信号処理装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の信号処理装置は、有限フーリエ変換を実
時間で実行するＦＦＴや有限インパルス応答型のフィル
タを用いて構成されていた。

入力として入るサンプル周期Ｔ、１のディジタル信号１
は、アナログ信号Ｊｃ（１）　　よりｇｌ：＝ｚ（ＡＴ
ａ）（ｋ　：整数）（１）の関数として得られる。信号
ｙ）、ｔ−λ ｙｋ＝　Σ（ｔｎ会ｘｈ、、ｎ　（Ｎは正の整数）（２
）ｎ＝０ で得るフィルタは有限パルス応答型といわれている。タ
ップ数Ｌ（＝２Ｎ＋１）やパラメータαｎ（ｎ＝０．１
．・・・・、２Ｎ）を適当に定めると種々の特性が得ら
れる。特に、 αｎ＝α２トｎ　　（ｍ＝Ｏ１１，・・・・、２Ｎ）（
８）とすると線形位相特性が得られ、有用となる。また
、 αｎ　＝ｃｏｓ　（ａ（ｎ−Ｎ）　）　　　　　　　　
　　　　（４）（ｎ＝０．１．・・・・、２Ｎ） とすると有限フーリエ変換となる。なお、αはピーク周
波数で、０≦α≦πのような数である。すなわち正規化
された周波数で考えている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

鋭いピーキング特性を得る為にはパラメータαｎの調整
は勿論のこと、大きなタップ数りを必要とする。したが
って第（２）式からもわかるように、特性を鋭くするた
めには多量の演ＩＸを必要とする。

およそタップ数りまたは約その半分のＮに演算時間が比
例して増大する。すなわち鋭い特性のピーキング・フィ
ルタを持った信号処理装置を得るには多くの演算時間を
要するという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、フィルタΦパラメータの値を特殊な型に選ぶ
ことに工って、タップ数と無関係に所定の演算時間で任
葱に鋭いピーキング特性をもつフィルタを有する信号処
理装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による信号処理装置はフィルタのパラメータを αｎ＝ｃｏｓ（ａ　　（ｎ−Ｎ　））ｃｏｓＭ　（−（
ｎ−Ｎ））　　　　　　（ｓ＋Ｎ お工び とし、実際の演算を複素数の範囲で実行するようにした
ものである。αは ０≦α≦π　　　　　　　　　　　　　（７）であり、
Ｍは負でない適当な歪数である。

〔作用〕

この発明における信号処理装置は第（５）式お工び第（
６）式のようにフィルタ・パラメータを選ぶことによっ
て、２つの９０°位相のずれた周波数特性のフィルタ処
理がタップ数りに依存しない演算時間で実施できる。

〔実施例〕

斗 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図において、（１）は入力信号用データ拳バッファ
、（２）と（８）は第１および第２の実数複葉数変換器
、（４）〜（１０）は加減算器、（９）〜α９）、隣）
〜（７）は所定ゲインの倍率器、ｔＨ〜１２２）は部分
フィルタ用データ・バッファ、韓）は複素数実虚砿変換
器である。１は入力信号、−とＩＩＡは２つのフィルタ
に対応する出力である。またＸＡは変換器（２）により
、複素数入力信号として ＸＡ　二ＪＡ　＋　ｌ・０（８） で与えられ、ｙｋは複素出力信号で、変換器（ロ）から
ｙｈ　＝ＷＡ　＋　ｚ　＠ｖｈ　　　　　　　　　　　
（９）で与えられる。なお各倍率器のゲイン及び接続関
係は図中に示す通りとし、その詳細説明は省略する。

信号ｘｈｆディジタル・フィルタ に通した出力が複素出力信号ＹＡとなる。ここでＨＡ（
のけ ｌθｌ≦π　　　　　　　　　　　　　　ａ℃に対して
、 で与えられる。θは正規化周波数であり、ＭＣｒｎＦｉ
Ｍからｍ個（０≦ｍ≦Ｍ）を取り出す組み合わせの数で
ある。またα。とＳ（のとは、 α。＝α＋（Ｎ−２ｍ　）　−ａ８） Ｎ （ｍ＝ｏ、１．・・・・、Ｍ） で与えられる。このＨＡ（のに対してθ＝αとしだもの
がＨＡ（α）であり、０とはならない。

Ｑ　（、））は、 と変形できる。ここで部分フィルタａｍ（１））はと表
わされる。

複素人力信号ＸＡを部分フィルタＱｍ（１））　　Ｋ　
；−した際の出力をＷｋ（ｍ）トスルト・Ｗｋ（ＩＩｌ
）は倍率器叫。

０５）　、　Ｕ：、加減算器（５）　、　（８）及び部
分フィルタ用データバッファ（２１）にエリ、 Ｗ＆　（ｍｌ　：ｗ　（ｍ）　　ｅ＊　ａｍ＋　ｅ−’
　ｃＬｍ’　（ｘ）、−ｘ）、−ＬＮ−、’　６　’　
ａｍ（”’　Ｎ　”　ｌ　）　）　（ｍとして求められ
る。したがって、複素出力信号ＹＡは、倍率器間、神、
（財）、■及び加減算器α０）によりとなる。ところで
パラメータαｎとβｎのフィルタのパルス伝達関数を、 とする。信号ＩＡｋとνには実は入力信号へに対するＨ
　（、））とＧ　（＞１の出力の１／ＨＡ（α）倍であ
ることが容易に示される。すなわち、 である。すなわち、（Ｍ＋１）個のサブフィルタＱｍ（
、））を第α６）式で実行した後、第（１７）　、　帥
：式に基づいて出力信号ｙｋを求め、その実部および虚
部として、とνｋを得る。このさいの演算回数はＮに依
らずＭ　ＶＣ比例するのみである。Ｍは高々６程度なの
で、きわめて短時間でフィルタ処理演算が実施できる。

Ｈ（、ｙ）とＧ　（１）の周波数特性はそれぞれＨ（ａ
’θ）＝ＨＡ（θ）ｅ−１θ　　　　　　　　　　詞Ｇ
　（ｅ’θ）＝−！ＧＡ（のｅ−ｉＮθ　　　　　　　
　　　　　　　　例で表わされる。ここでＨＡ（のは第
（力式で、ＯＡ（θ）はで与えられる。したがって第（
２１）式と第一代で示されるフィルタ出力はそれぞれ周
波数特性△　　　△ Ｈ（ｅｔ０〕≠ＨＡ（θ）ｅ−１θ　　　　　　　　　
　に）Ｇ　（ｅ’θ）　ｓ　−ｔ　全ｈ　（のｅ−１θ
　　　　　　　　　　　　　　韓）△ で与えられる。ＨＡ（のは例えばＮ　＝　２０　、Ｍ＝
４゜α＝０．４πの場合ＶＣは第２図に示すような特性
とルタの出力μえとν、はほぼ９０°位相差を持つ。）
△ イルタＨＡ（の　の半値巾には Ｍ＋２ Ａ＝（−）π　　　　　　　　　　！３ｏ）Ｎ で与えられる。サイド・ロープの最大値をδとしてその
大きさをａＢで図示すると第３図に示すような特性とな
る。すなわちδはＮにほとんど依存せずＭのみで定まる
。Ｍが定まった後に半値中入に対する要求から、第（３
０）式によってＮを定めれば良い。

特にα＝０の場合には低域フィルタとなる。またこのよ
うなフィルタをαの値を０よりｈづつずらせたものをπ
ｌ／／Ｌ　個用窓するとスペクトル分析の可能なフィル
タ・バンクが得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、本来タップ数
りに比例する演算時間を要する移動平均型フィルタを等
制約に自己回帰型にすることによって、タップ敬にもピ
ーク周波数にも依存せずに一定時間で処理することの可
能なピーキング−フィルタをもつ信号処理装置が得られ
る効嘔がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による信号処理装置のブロ
ック構成図、第２図は振巾特性を示す特性図、そして第
３図はＮとＭの減衰率に対する効果を示す特性図である
。（１）　、　（２０１〜閣はデータΦバッファ、＜２
＋　、　（８１は実数複素数変換器、（Ｉｌｌ−（２）
、竪）〜（支））は倍率器、（４）〜叫は加減算器、（
ロ）は複素数実虚教変換器。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一定のサンプル周期でディジタル化されて入力される入
   力信号ｘ＿ｋ（ｋ：整数）に有限インパルス応答型のフ
   ィルタ処理を施こして出力信号ｙ＿ｋを得る信号処理装
   置において、前記入力信号ｘ＿ｋを前記サンプル周期に
   同期させて更新記憶するデータ・バッファ手段と、フィ
   ルタのパラメータを ｅ＾ｉ＾ａ＾（＾ｎ＾−＾Ｎ＾）ｃｏｓ＾Ｍ｛π／２Ｎ
   （ｎ−Ｎ）｝（ただし、０≦ａ≦π、Ｍは負でない整数
   、Ｎは整数） で与える複素数演算手段と、この複素数演算手段の出力
   を実部と虚部とに分離して前記出力信号ｙ＿ｋを得る実
   虚数変換手段とを備え、前記データ・バッファ手段から
   任意の２値を取り出して前記複素数演算手段に与えフィ
   ルタのパラメータを複素数範囲で実行することにより決
   定することを特徴とする信号処理装置。