JPS63300616A - Digital interpolation device - Google Patents

Digital interpolation device

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JPS63300616A
JPS63300616A JP13689987A JP13689987A JPS63300616A JP S63300616 A JPS63300616 A JP S63300616A JP 13689987 A JP13689987 A JP 13689987A JP 13689987 A JP13689987 A JP 13689987A JP S63300616 A JPS63300616 A JP S63300616A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
register
data
stored
sampling period
digital
Prior art date
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Pending
Application number
JP13689987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Okamoto
俊之 岡本
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the interpolation circuit constitution without spurious offset by storing input data at the sampling period to a 1st register, switching the selector to store the input data into a 2nd register to offer a new output data. CONSTITUTION:A multiple of 2<->N of a difference between a digital input VIN sampled at a sampling period T1 and a digital input retarded by T1 stored in a register 1 is calculated by a shift register A and stored. The data in the shift register A is read for each T2, added to the data in the register 2 and stored again in the register 2 to be a digital output VOUT sampled by a sampling period T2. On the other hand, the digital input VIN is stored in the register 1 for each T1 and the selector B is switched, stored in the register 2 to offer the digital output VOUT.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は低いサンプリング周波数を有するディジタル信
号を高いサンプリング周波数を有するディジタル信号に
変換し、更にその際に発生する高域のスプリアス信号を
除去する機能をも有するディジタル補間器に関し、特に
そのインパルス応答が三角応答であるディジタル補間器
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention converts a digital signal with a low sampling frequency into a digital signal with a high sampling frequency, and further removes high-frequency spurious signals generated at that time. The present invention relates to a digital interpolator that also has a function, and in particular to a digital interpolator whose impulse response is a triangular response.

[従来の技術] 一般的にこの種のディジタル補間器は、第2A図に示す
様な構成を有する。例えは、サンプリング周波数が8K
H2のディジタル1言号をサンプリング周波数が32K
Hzのディジタル信号に変換する場合、まず、第2A図
の零挿入回路1が125マイクロ秒に1回は、入力デー
タをそのまま出力し、続いて31.25マイクロ秒毎に
補間値として零を与えろ。この様子を第2B図の(1)
(2)に示す。この時、入力信号の周波数が第2C図の
(1)に示す様に、制限されているとすると補間後の信
号のスペクトラムは第2C図の(2)に示す様に8KH
zの整数倍を中心とするスプリアス1言号が存在する。
[Prior Art] Generally, this type of digital interpolator has a configuration as shown in FIG. 2A. For example, the sampling frequency is 8K
The sampling frequency for one digital word of H2 is 32K.
When converting to a Hz digital signal, first, the zero insertion circuit 1 in Figure 2A outputs the input data as it is once every 125 microseconds, and then gives zero as an interpolated value every 31.25 microseconds. . This situation is shown in (1) in Figure 2B.
Shown in (2). At this time, if the frequency of the input signal is limited as shown in (1) of Figure 2C, the spectrum of the signal after interpolation is 8KH as shown in (2) of Figure 2C.
There is one spurious word centered on an integer multiple of z.

従って、このスプリアス信号を抑制するためには、第2
A図に示す様に帯域が4KH2の低域フィルタ2によっ
て4KH2以上の信号を除去する必要がある。この低域
フィルタ2が理想低域フィルタであれば、ディジタル補
間器の出力波形は第2B図の(3)に示す様に理想的な
内挿波形が得られる。また出力信号のスペクトラムは第
2C図の(3)に示す様に入力信号のスペクトラムに完
全に一致する。
Therefore, in order to suppress this spurious signal, the second
As shown in Figure A, it is necessary to remove signals of 4KH2 or higher using a low-pass filter 2 with a band of 4KH2. If this low-pass filter 2 is an ideal low-pass filter, the output waveform of the digital interpolator will be an ideal interpolated waveform as shown in (3) of FIG. 2B. Further, the spectrum of the output signal completely matches the spectrum of the input signal, as shown in (3) of FIG. 2C.

しかし、現実的には以上の議論に用いた様な理想低域フ
ィルタは存在せず、何らかの近似を適用せざると得ない
。そこでよく用いられるのがインパルス応答が矩形応答
である矩形応答フィルタでその伝達関数は次式で与えら
れる。
However, in reality, an ideal low-pass filter like the one used in the above discussion does not exist, and some approximation must be applied. Therefore, a rectangular response filter whose impulse response is a rectangular response is often used, and its transfer function is given by the following equation.

ただし、ここでNはアップサンプリング率で前述の例で
は32に/8に=4、このフィルタの周波数応答は第1
式に於てZ=e2πjrzTs (fは周波数、fsは
サンプリング周波数)を代入すれば得られる。代入を実
行すれば次式が得られる。
However, here N is the upsampling rate, and in the example above, 32/8 = 4, and the frequency response of this filter is the first
This can be obtained by substituting Z=e2πjrzTs (f is the frequency and fs is the sampling frequency) in the equation. By performing the substitution, we obtain the following equation.

従って振幅特性は次式の様になる 第3式から明きらかな様に矩形応答フィルタは、f=に
−f−/N (k=1.2.  ・・N)に零点を持つ
。従って前述の零挿入による補間後の信号スペクトラム
に現れるスプリアス信号の中心周波数付近で鋭い減衰率
が得られるので、スプリアス信号の除去に効果がある。
Therefore, the amplitude characteristic is as shown in the following equation.As is clear from the third equation, the rectangular response filter has a zero point at f=-f-/N (k=1.2...N). Therefore, a sharp attenuation factor can be obtained near the center frequency of the spurious signal appearing in the signal spectrum after interpolation by the above-mentioned zero insertion, which is effective in removing the spurious signal.

スプリアス信号を更に抑制したいときは矩形応答フィル
タと2段縦続に接続され、その伝達関数は次式で与えら
れる。
When it is desired to further suppress spurious signals, a rectangular response filter is connected in two stages in cascade, and its transfer function is given by the following equation.

このフィルタは第4式から明きらかな様にインパルス応
答が三角応答であり、三角応答フィルタと呼ばれる。一
般的な補間器には、この三角応答フィルタがよく用いら
れる。
As is clear from equation 4, this filter has a triangular impulse response and is called a triangular response filter. This triangular response filter is often used in general interpolators.

以下三角応答フィルタを用いた補間器の実現方法につい
て述べる。まず第4式に示す伝達間数より三角応答フィ
ルタは、FIRの直接構成が可能であることがわかる。
A method for implementing an interpolator using a triangular response filter will be described below. First, it can be seen from the transfer number shown in the fourth equation that the triangular response filter can be directly configured as an FIR.

従って補間器は、第3図に示す様になる。次に三角応答
を用いた補間器の他の実現方法について考察する。一般
にインパルス応答がh (i)  ぐi=o、  1.
2.  ・・2N−2)で表されるフィルタに信号X 
(n)が入力された時その出力信号Y (n)は次式で
与えられる。
The interpolator therefore becomes as shown in FIG. Next, we will consider another method of implementing an interpolator using triangular responses. In general, the impulse response is h (i) gui=o, 1.
2. ...2N-2)
(n), its output signal Y (n) is given by the following equation.

一方、低域フィルタの入力となる零挿入後の信号X (
n)に於て8回に(N−1)回は零である事に着目し、
その信号列をXn (k)(k=o。
On the other hand, the signal X (
Noting that n) is zero 8 times (N-1) times,
The signal sequence is Xn (k) (k=o.

1.2.・・・N−1)とすれは と書ける。従フて第5式のh(i)が長さ2N−1の三
角検数(三角応答フィルタの係数)であるとし1/N、
  2/N、  ・・・、  (N−1)/N。
1.2. ...N-1) can be written as ``Sureha''. Therefore, if h(i) in the fifth equation is a triangular coefficient (coefficient of a triangular response filter) of length 2N-1, then 1/N,
2/N, ..., (N-1)/N.

1、  (N+1)/N、  ・・・、2/N、1/N
であるとすると第5式は次式の様に書ける。
1, (N+1)/N, ..., 2/N, 1/N
If so, the fifth equation can be written as the following equation.

第7式に於て1(=0のときYn (0) =X (n
−1)であるから、このYn (0)を用いて次式の様
に書き換えられろ。
In the seventh equation, 1 (when = 0, Yn (0) =X (n
-1), so use this Yn (0) and rewrite it as the following equation.

第8式で示された補間器の入出力の関係を直接実現する
と第4図に示す様になる。ここてREGl、REG2は
各々1サンプル遅延を実現するためのレジスタであり、
REGIは入力(言号のサンプリング周期に同期してお
り、REG2は出力信号のサンブリンク周期に同期して
いるものとする。
If the relationship between the input and output of the interpolator shown in equation 8 is directly realized, it will be as shown in FIG. 4. Here, REGl and REG2 are registers each for realizing a one-sample delay,
It is assumed that REGI is synchronized with the sampling period of the input (word), and REG2 is synchronized with the sampling period of the output signal.

また1/Nはデータを1/N倍にする機能を示している
Further, 1/N indicates a function to multiply data by 1/N.

[発明が解決しようとする問題点] 上述した従来の技術に於てまず第3図に示す補間器は、
遅延器がフィルタの長さ程度必要となるうえ、乗算器も
必要なので集積化に際しチップ面積か非常に大きくなる
という問題点を有している。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional technology, the interpolator shown in FIG.
Since a delay device is required to be as long as the filter, and a multiplier is also required, there is a problem in that the chip area becomes extremely large when integrated.

一方、第4図に示す補間器では、REG2に一度何らか
の誤ったデータか入力されろとリセットをかけない限り
スプリアスオフセットとしていつまでも残るという問題
点かある。
On the other hand, the interpolator shown in FIG. 4 has a problem in that it remains as a spurious offset forever unless some erroneous data is input to REG2 and a reset is applied.

[問題点を解決するための手段および作用]本発明のデ
ィジタル補間器は任意のサンブリンク周期T1でサンプ
リングされたディジタル信号を入力とし・て、該入力信
号のサンプリング周期の2−8倍(Nは整数)のサンプ
リング周期T2 (T2=2−NT1)でサンプリンク
されたディジタル信号を出力とするディジタル補間器に
おいて、前記ディジタル入力信号を1サンプリング周期
(T1)遅延させたデータを格納する第1のレジスタと
、入力データと前記第1のレジスタのデータとの差を2
−N倍にするシフトレジスタと、出力データを格納する
第2のレジスタと、セレクタとを備え、前記シフトレジ
スタのデータと前記第2のレジスタに格納された1サン
プリング周期(T2)遅延された出力データとの和か前
記第2のレジスタに新たな出力データとして格納され、
更に前記第1のレジスタにサンプリング周期T+で入力
データが格納されると同時ζこ該サンププリング周其月
T1の周其月ζこ同其月して前記セレクタが切り替わり
、入力データが前記第2のレジスタに格納されて該デー
タが新たな出力データとなることを特徴とする。
[Means and operations for solving the problem] The digital interpolator of the present invention inputs a digital signal sampled at an arbitrary sampling period T1, and receives a digital signal sampled at an arbitrary sampling period T1, and calculates the sampling period 2 to 8 times (N In a digital interpolator that outputs a digital signal sampled and linked at a sampling period T2 (T2=2-NT1) (where T2 is an integer), a first interpolator stores data obtained by delaying the digital input signal by one sampling period (T1). The difference between the input data and the data in the first register is 2.
- a shift register for multiplying by N, a second register for storing output data, and a selector; the data in the shift register and the output stored in the second register are delayed by one sampling period (T2); The sum of the data is stored in the second register as new output data,
Further, when the input data is stored in the first register at the sampling period T+, the selector is switched at the same time in the sampling cycle month T1, and the input data is stored in the second register. and the data becomes new output data.

したがって、上述した従来の補間器に対し、本発明はス
プリアスオフセットを発生する事なく補間動作を中断せ
ずに出力信号が得られる集積化に通した補間器の回路構
成を提供するために、第4図に示した回路において帰還
ループ内にあるレジスタすなわちREG2に格納された
データをこのq− データとは無関係な新たなデータに書き換えるタイミン
グを有し、かつこの新たなデータは補間器の出力となり
得る値とするという独創的内容を有する。
Therefore, in contrast to the above-mentioned conventional interpolators, the present invention provides a circuit configuration of an interpolator through integration that can obtain an output signal without generating spurious offsets and without interrupting the interpolation operation. In the circuit shown in Figure 4, there is a timing to rewrite the data stored in the register in the feedback loop, that is, REG2, to new data unrelated to this q- data, and this new data becomes the output of the interpolator. It has an original content of making it a value that can be obtained.

[実施例] 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。[Example] Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。図においてVINはサンプリング周期T1てサンブ
リンクされたディジタル信号の入力端子、VOLITは
サンプリング周其月T2 (T2 =2−”T1)でサ
ンプリングされたディジタル信号の出力端子を示す。ま
たREGI、REG2は各々レジスタ1、レジスタ2、
Aはシフトレジスタ、Bはセレクタ、Cは加算器、Dは
減算器を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, VIN indicates the input terminal of the digital signal sampled at the sampling period T1, VOLIT indicates the output terminal of the digital signal sampled at the sampling period T2 (T2 = 2-"T1), and REGI and REG2 are the registers, respectively. 1, register 2,
A indicates a shift register, B a selector, C an adder, and D a subtracter.

サンプリング周期T1でサンプリングされたディジタル
入力と、レジスタ1に格納されているT1だけ遅延され
たディジタル入力との差の2−N倍がシフトレジスタに
より演算されて格納される。このシフトレジスタのデー
タはT2毎に読み出され、レジスタ2のデータと加算さ
れ再びレジスタ2に格納されてサンプリング周期T2で
サンプリングされたディジタル出力となる。一方、ディ
ジタル入力はT1毎にレジスタ1に格納されると同時に
セレクタが切り替わり、レジスタ2にも格納されてディ
ジタル出力となる。
The shift register calculates and stores 2-N times the difference between the digital input sampled at the sampling period T1 and the digital input delayed by T1 stored in the register 1. The data in this shift register is read out every T2, added to the data in register 2, and stored in register 2 again, resulting in a digital output sampled at sampling period T2. On the other hand, the digital input is stored in register 1 every T1, and at the same time the selector is switched, and is also stored in register 2, becoming a digital output.

[発明の効果コ 以上説明した様に本発明は、帰還ループ内にあるレジス
タに格納されたデータをこのデータとは無関係な新たな
データに書き換えることができる効果があり、スプリア
スオフセットの発生はない。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has the effect of being able to rewrite the data stored in the register in the feedback loop with new data unrelated to this data, and no spurious offset occurs. .

このとき新たに書き換えられたデータは、全く意味のな
いデータではなく補間器の出力となり得る値とすること
ができる。
The newly rewritten data at this time can be a value that can be the output of the interpolator, rather than completely meaningless data.

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

第1図は本発明の一実施例に係るディジタル補間器の構
成を示すブロック図、 第2A図は従来例の構成を示すブロック図、第2B図(
1)〜(3)は従来例を理想化した状態の主要信号の波
形図、 第2C図(1)〜(3)は補間器の一般的特性を説明す
る周波数特性図、 第3図乃至第4図は従来例をそれぞれ示すブロック図で
ある。 V4N・・・入力端子、 VOLIT・・出力端子、 REGI・・レジスタ1、 REG2・・レジスタ2、 A・・・シフトレジスタ、 B・・・セレクタ、 C・・・加算器、 D・・・減算器。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a digital interpolator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a block diagram showing the configuration of a conventional example, and FIG. 2B (
1) to (3) are waveform diagrams of the main signals in an ideal state of the conventional example, Figures 2C (1) to (3) are frequency characteristic diagrams explaining the general characteristics of the interpolator, and Figures 3 to 3. FIG. 4 is a block diagram showing each conventional example. V4N...Input terminal, VOLIT...Output terminal, REGI...Register 1, REG2...Register 2, A...Shift register, B...Selector, C...Adder, D...Subtraction vessel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 任意のサンプリング周期T_1でサンプリングされたデ
ィジタル信号を入力として、該入力信号のサンプリング
周期の2^−^N倍(Nは整数)のサンプリング周期T
_2(T_2=2^−^NT_1)でサンプリングされ
たディジタル信号を出力とするディジタル補間器におい
て、前記ディジタル入力信号を1サンプリング周期(T
_1)遅延させたデータを格納する第1のレジスタと、
入力データと前記第1のレジスタのデータとの差を2^
−^N倍にするシフトレジスタと、出力データを格納す
る第2のレジスタと、セレクタとを備え、前記シフトレ
ジスタのデータと前記第2のレジスタに格納された1サ
ンプリング周期(T_2)遅延された出力データとの和
が前記第2のレジスタに新たな出力データとして格納さ
れ、更に前記第1のレジスタにサンプリング周期T_1
で入力データが格納されると同時に該サンプリング周期
T_1の周期に同期して前記セレクタが切り替わり、入
力データが前記第2のレジスタに格納されて該データが
新たな出力データとなることを特徴とするディジタル補
間器。
When a digital signal sampled at an arbitrary sampling period T_1 is input, the sampling period T is 2^-^N times (N is an integer) the sampling period of the input signal.
In a digital interpolator that outputs a digital signal sampled at _2 (T_2=2^-^NT_1), the digital input signal is
_1) a first register storing delayed data;
The difference between the input data and the data in the first register is 2^
- A shift register that multiplies by N, a second register that stores output data, and a selector, and the data in the shift register and the data stored in the second register are delayed by one sampling period (T_2). The sum with the output data is stored in the second register as new output data, and the sampling period T_1 is further stored in the first register.
At the same time as the input data is stored, the selector is switched in synchronization with the sampling period T_1, the input data is stored in the second register, and the data becomes new output data. Digital interpolator.
JP13689987A 1987-05-29 1987-05-29 Digital interpolation device Pending JPS63300616A (en)

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