JPS63215209A - デジタルフイルタ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、直交振幅変調など変調された信号の復調器
に使用するデジタルフィルタに関する。

（従来の技術） データ通信などにおいて符号量干渉を防ぐために変復調
の前後に波形整形フィルタが導入されている。例えば直
交振幅変調された信号を入力して復調するシステムにお
いて、第３図（ａ）に示すような中心周波数ｆｃで直交
振幅変調されたパスバンド信号を第３図（ｂ）に示すよ
うなバンドパス特性を持つ波形整形フィルタで直接フィ
ルタリングする場合には必要なフィルタの数は１個であ
るが、第３図（Ｃ）に示すような検波後のベースバンド
信号を第３図（ｄ）に示すようなローパス特性を持つ波
形整形フィルタでフィルタリングする場合には、必要な
フィルタの数は２個である。

このように、システムによシ、フィルタの数もフィルタ
の特性も異なるため、ＩＣ化を計っても汎用性がない。

また、タップ係数を外部から与える汎用のフィルタでは
、ＩＣ外部に係数用ＲＯＭが要るという欠点がある。さ
らに、外部ＲＯＭ駆動用の端子が必要となシＩＣのビン
数が増えてしまうという問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 以上述べたように、フィルタのＩＣ化において、パスバ
ンド信号入力かベースバンド信号入力か、そのシステム
の違いによシ、ローパス特性の波形整形フィルタＩＣ及
びバンドパス特性の波形整形フィルタＩＣと２種類ＩＣ
化しなければ゛いけないという問題点があった。

そこで本発明は、回路規模を大幅に増大させることなく
、ベースバンド信号及び直交振幅変調されたパスバンド
信号に対応できる、ＩＣ化に適したディジタルフィルタ
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） この発明は、入力データを１サンプルごとに第１の出力
とｇ２の出力に振シ分ける第１のスイッチと、−１の係
数乗算器とこの−１の係数乗算器の、入力信号と出力信
号を入力としてどちらかを選択するスイッチから成る１
個以上の信号の符号選択器と、有限インパルス応答形フ
ィルタから構成されるフィルタを２個と、この各々の出
力を加算する手段を具備し、前記２個のフィルタは各々
第１のスイッチの第１の出力信号と第２の出力信号を入
力とするよう接続される構成からなる。

（作用） つまシ本発明は、ボーレート周波数のキャリアを直交振
幅変調したパスバンド信号を入力とするシステムの場合
、変調する前の２つの入力信号を工信号ならびにＱ信号
とすると、変調後の信号において、４サンプル／ボーの
速度でサンプリングすると、サンプリングされた信号が
、■信号データ、Ｑ信号データ、−Ｉ信号データ、−Ｑ
信号データ、■信号データ、・・・・・・となることに
着目して、まず４サンプル／ボーの速度でサンプリング
された入力信号を１サンプルごと振シ分けることによシ
、工信号データ、−Ｉ信号データ、■信号データ、・・
・・・・の２サンプル／ボーの工信号と、Ｑ信号データ
、−Ｑ信号データ、Ｑ信号データ、・・・・・・の２サ
ンプル／ボーのＱ信号とに分離し、その後さらに係数乗
算器によ！Ｄ（−１）掛けたデータと（−１）掛ケない
データを１サンプルごとに切シ換えることによシＩ信号
、Ｑ信号のベースバンドへの変換を行ない、Ｑ信号に対
して偶数次の有限インパルス応答フィルタを、■信号に
対して奇数次の有限インパルス応答フィルタをかける。

あるいは、シイルタ内で、係数に１サンプル毎交互に−
１を掛は九り、係数との乗算の後のデータに−１を掛け
たりして、ベースバンド変換とフィルタリングを同時に
行ってもよい。ここで、奇数次の有限インパルス応答フ
ィルタのタップ係数は、４サンプル／ボーの速度でサン
プリングした所望のフィルタ特性のインパルス応答の奇
数項に対応させ、また偶数次の有限インパルス応答フィ
ルタのタップ係数は、前記４サンプル／ボーの速度でサ
ンプリングした所望のフィルタ特性のインパルス応答の
偶数項に対応させることにより工信号とＱ信号のサンプ
リング位相を同じする。

ここで、第２図（ａ）に示されるように４サンプル／ボ
ーの速度でサンプリングした所望のフィルタ特性のイン
パルス応答に対して同図（ｂ）に示されるように４サン
プル／ボーの速度でサンプリングされたインパルス応答
の奇数項、同図（Ｃ）は、偶数項を示す図である。

ベースバンド信号を入力とするシステムの場合、入力信
号を４サンプル／ボーの速度でサンプリングし、この信
号を１サンプルごとに奇数番目の信号データと偶数番目
の信号データに分けてやシ、次に続くスイッチで（−１
）を掛けないスルーのデータを常に選択するようにして
おき、一方の信号には奇数次の有限インパルス応答形フ
ィルタをかけ、他方の信号には偶数次の有限インパルス
応答形フィルタをかけ、両方のフィルタの出力を加算す
ることによシ、４サンプル／ボーの速度でフィルタリン
グした信号を２サンプル／ポーの速度に間引いた信号を
得る。以上述べたように、システムにより回路動作を変
える方法を用いることによシ、ＩＣ化に適したデジタル
フィルタを得る。

（実施例） 第１図に本発明の実施例を示す。入力端子（１）から入
力された信号は、スイッチ（２）によシ１サンプルごと
掘り分けられる。入力信号が直交振幅変調されたパスバ
ンド信号の場合（−１）の係数乗算器（３）　、　（４
）及びスイッチ（５）　、　＋６１によシ、各々スイッ
チｆｌ）で振シ分けられた信号は、さらに１ｆンプルご
とＫ　（−１）を掛けて直交振幅変調信号のベースバン
ドへの変換を行なう。変換された２つの信号のうち一方
は奇数次の有限インパルス応答形フィルタ（８）で、他
方は偶数次の有限インパルス応答形フィルタ（７）でフ
ィルタリングされ各々出力端子住υ及びｕ３よシ出力さ
れる。この時入力信号をｘ（ｍτ）（ただしｍは整数、
τは４サンプル／ポーの速度でのサンプリング間隔）と
すると、これを１サンプルごとに振シ分けると、ｘ（２
ｍτ）疎びｘ（（２ｍ＋１）τ）と各々２τのサンプリ
ング間隔となるがｘ（２ｍｒ）とｘ（（２ｍ＋１）ｒ）
ではサンプリングの位置がτの期間ずれてしまう。

４サンプル／ポーの速度でサンプリングした所望のイン
パルス応答を Ｃｔ　　　１　　６ｇ Ｃ−（ｘｋ＋１）・　−２ｋ・Ｃ−（２に−１）　、　
−ＣＣＣ１，Ｃ，、・・・ｍ　Ｃｚｋ　＊　Ｃｚｋ＋ｔ
とすると、偶数次のフィルタのタップ係数はＣ−（ｚｋ
＋ｔ）ｐ−（ｚｋ−ｔ）＋”’ｙＣＣｅ””ｅＣｚｋ＋
ｔＣ−１，１ となり、また奇数次のフィルタのタップ係数は、Ｃ−ｚ
ｋ　＃　Ｃ−ｚ（ｋ−ｔ）　ｅ・・・＋　Ｃ−２ｔ　０
６　ｐ　Ｃ２？・・・ｔ　Ｃｚｋとなる。ただしＣＬ＝
　Ｃ−、である。

よって奇数次のフィルタの出力をｙｏｄｄ　　とすると
、 ｙｏｄｄ＝Ｃ２ｋｘ（２（ｋ＋ｋ））＋Ｃｚ（ｋ　ｔ）
ｘ（２（ｋ＋に−１））　＋・・・＋ｃ　２Ｘ（２（ｍ
＋１））＋Ｃ，ｘ（ｚｍ）＋ＣｚＸ（２（ｍ−ｔ　））
＋−−−＋ｃ、（ｋ−ｓ　）　ｘ（２（ｍ−に＋ｔ　）
）　＋　Ｃｚｋ　ｘ（２（ｍ−ｋ）　）＝ＸＣ２ｍ）（
Ｃ０＋２Ｃ２ａｓ２ωｒ＋２Ｃ４ａｓ４ＱＪｒ＋　・・
・＋２Ｃ２ｋ（２）２にωτ） また、偶数次のフィルタの出力をｙｅｖｅｎとすると同
様に、 ｙｅｖｅｎ＝Ｃ（ｚｋ＋ｔ　）Ｘ　（２（ｋ＋ｋ）　＋
　１　）　＋Ｃ（２に一□）　Ｘ　（２（ｍ−）−ｋ　
）−１）＋−＋　Ｃ、ｘ　（２ｍ＋１　）　＋　Ｃ，ｘ
（２ｍ−１）＋・・・十〇（ｚｋ＋ｔ）Ｘ（２（ｒｒ＋
ｋ）−１）＝Ｘ（２”）　Ｃ２Ｃ，ｃａｇωｒ　＋２Ｃ
ｓｃｏｓ３ωｆ　＋・”＋　２Ｃｚｋ−Ｈ００１（（２
ｋ＋　１　）ωτ）〕となり出力のサンプルの位相が合
う。入力信号がベースバンド信号ならば、スイッチ（５
）　、　（６１は常に（−１）を掛けない方を選択する
ようにし、スイッチ（５）の出力は偶数次の有限インパ
ルス応答形フィルタ（７）でスイッチ（６）の出力は奇
数次の有限インパルス応答形フィルタでフィルタリング
を行ない加算器（９）Ｋよシ加算後、係数乗算器αｌで
直流利得が１になる゛ように調節して出力端子（Ｌりよ
シ出力する。

第４図に偶数次の有限インパルス応答形フィルタ（７）
、奇数次の有限インパルス応答形フィルタ（８）の具体
例を示す。偶数次の有限インパルス応答形フィルタ（７
）の入力端子（７０１）から入力された直交振幅変調信
号のベースバンドへの変換後の信号のうち一方は、シフ
トレジスタ（７０２）〜（７１４）にて、２サンプル／
ボーの速度の１サンプリングクロックｆｃ、ごと順次シ
フトされ、１サンプリングクロック期間Ｔｓ、の間にセ
レクタ（７１５）とセレクタ（７１６）で対称タップの
データが１サンプリングクロック期間Ｔｓ！の１／１６
の期間ＴＯで順次選択され加算器（７１７）にて加算さ
れサンプリングクロックｆｓｌの１６倍の速さのクロッ
クｆＯで動作するレジスタ（７１８）を経て、サンプリ
ングクロックの１／１６期間ＴＯごとにセレクタ（７１
５）　、　（７１６）で選択されるタップ係数データを
出力するＲＯＭから出力されサンプリングクロック［ｓ
ｌの１６倍の速さで動作するレジスタ（７２０）を経た
係数データと乗算器（７２１）で乗算され、スイッチ（
７２３）を経て加算器（７２４）とレジスタ（７２５）
で構成される累積加算器にて、サンプリングクロックの
１／１６期間ＴＳ、ごとに累積加算され、この場合１に
設定された可変利得器（７２６）を経て、サンプリング
クロックｆｓ！で動作するレジスタ（７２７）に入力し
、出力端子（７２８）よシ、サンプリングクロック周期
ＴＳ！ごとにフィルタされた信号が出力される。奇数次
のフィルタの動作も同様である。

また、ベースバンド信号を入力するシステムであれば、
各有限インパルス応答形フィルタの出力の和をスイッチ
（７２３）を経て、一方の有限インノ（ルス応答形フィ
ルタの累積加算器を用いて演算する。この時、利得が倍
となるので可変利得器（７２６）の利得を１／２とする
。

第５図、第６図、第７図に本発明の他の実施例を示す。

第５図乃至第７図は、−１の係数乗算器（３）とスイッ
チ（５）で構成される符号選択器が偶数次の有限インパ
ルス応答形フィルタ内に、また−１の係数乗算器（４）
とスイッチ（６）で構成される符号選択器が奇数次の有
限インパルス応答形フィルタ内に配置されたもので、第
５図では、係数乗算器（７２１）及（８２２）の前段に
、第６図では、係数ＲＯＭと係数乗算器の間に、第７図
では係数乗算器の後段に配置されている。ベースバンド
信号を入力した時の動作は、−１の係数乗算器（３）と
スイッチ（５）で構成されている符号選択器、−１の係
数乗算器（４）とスイッチ（６）で構成されている係数
乗算器、及び−１の係数乗算器（７２９）とスイッチ（
７３０）で構成されている符号選択器において、全て符
号を反転しないように選択すればよく動作は、第１図及
び第４図で述べたとうりである。

ボーレートの周波数のキャリアを直交振幅変調したパス
バンド信号を入力した時の動作は入力端子（１）に入力
される信号が４サンプル／ボーの速度でサンプリングす
る。工信号データ、Ｑ信号データ、−Ｉ信号データ、−
Ｑ信号データ、■信号データ・・・となっているのでス
イッチ（２）で１サンプルごとに振り分けると、一方は
工信号データ、−Ｉ信号データ、Ｉ信号データ・・・と
なり他方はＱ信号データ、−Ｑ信号データ、Ｑ信号デー
タと分離される。分離された工信号を奇数次のフィルタ
に入力し、Ｑ信号を偶数次のフィルタに入力すると、セ
レクタ（８１６）と（８１７）の出力で得られる同じタ
ップ係数の位置のデータは、常に同符号で１サンプルご
とに符号が反転している。またセレクタ（７１５）と（
７１６）の出力で得られる同じタップ係数の位置のデー
タは常に異符号であり、セ、レクタ（７１５）の出力が
Ｑ信号データの時はセレクタ（７１６）の出力は−Ｑ信
号データ、またセレクタ（７１５）の出力が−Ｑ信号デ
ータならばセレクタ（７１６）の出力はＱ信号で、この
符号関係は１サンプルごとに反転している。このため、
−１の係数乗算器（７２９）の出力をスイッチ（７３０
）で常に選択するようにしてセレクタ（７１５）の出力
信号と常に符号が等しくなるようＫする。

第５図において１．奇数次のフィルタ側では、セレクタ
（８１６）と（８１７）で選ばれた同じタップ係数のデ
ータを加算器（８１８）で加算後１サンプルごとにスイ
ッチ（６）で−１を掛けるかどうか選択しベースバンド
信号に変換している。偶数次のフィルタ側も同様である
。

第６図では、係数ＲＯＭ　（７１９）及び（８２０）の
出力データを１サンプルごと−１を掛け、これを新たな
係数として乗算器（７２１）及び（８２２）で１サンプ
ルごと符号の反転する入力データと掛けることでデータ
の重み付けをすると同時にベースバンド信号に変換して
いる。

第７図では、乗算器（７２１）及び（８２２）の出で得
られるｌサンプルごとに符号反転した係数による重み付
けのなされた信号に対して１サンプルごとに−１を掛け
てやることによυベース／くンド信号に変換をしている
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、ベースバンド信
号入力と直交振幅変調されたノくスノくンド信号のどち
らにも対応できるＩＣ化に適したデジタルフィルタを提
供することができ開発コストを低減することができる。

また、直交振幅変調されたパスバンド信号入力に対して
は、ベースバンドへの変換機能も兼ね備えているので、
復調器はベースバンド信号を入力とする形式のもので十
分となりシステム全体の回路規模をも縮小でさる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の構成を示す図、第２図
は、フィルタのインパルス応答を説明する図、第３図は
、入力信号とフィルタの特性を周波数領域で示した図、
第４図は、第１図に示される奇数次及び偶数次の有限イ
ンパルス応答形フィルタ（７１、（８）の具体的構成を
示す図、第５図乃至第７図は他の実施例を示す図である
。 １・・・入力端子、２，５．６・・・スイッチ、３，４
・・・−１の係数乗算器、７・・・偶数次の有限インパ
ルス応答形フィルタ、８・・・奇数次の有限インパルス
応答形フィルタ、９・・・加算器、１０・・・係数乗算
器、１１．１２．１３・・・出力端子。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第　４１４ （ａ） （ｂ） （ｃ） 第２図 第３図 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力データを１サンプルごとに第１の出力と第２
   の出力に振り分ける第１のスイッチと、−１の係数乗算
   器と、この−１の係数乗算器の入力信号と出力信号を入
   力としてどちらかを選択するスイッチからなる１個以上
   の信号の符号選択器と有限インパルス応答形２個のフィ
   ルタと、このフィルタの各々の出力を加算する手段を具
   備し、前記フィルタは各々前記第１のスイッチの第１の
   出力信号と第２の出力信号を入力とすることを特徴とす
   るデジタルフィルタ。
2. （２）２個のフィルタを構成している有限インパルス応
   答形フィルタの一方は奇数次で他方は偶数次であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデジタルフィ
   ルタ。
3. （３）偶数次の有限インパルス応答形フィルタ及び奇数
   次の有限インパルス応答形フィルタのタップ係数は、１
   ポーあたり４サンプルの速度でサンプリングされた所望
   のフィルタ特性の有限インパルス応答の奇数番目の項、
   偶数番目の項に各々対応していることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載のデジタルフィルタ。
4. （４）符号選択器は有限インパル応答形フィルタの入力
   段に配置されることを特徴とする特許請求範囲第１項記
   載のデジタルフィルタ。
5. （５）符号選択器は有限フィルタを構成する係数ＲＯＭ
   と乗算器の間に配置されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のデジタルフィルタ。
6. （６）符号選択器は有限インパルス応答を構成する係数
   乗算器の後段に配置されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のデジタルフィルタ。