KR100260747B1 - Finite impulse response filter and filtering method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디지털 필터에 관한 것으로, 특히 유한장 임펄스응답 필터 및 그 필터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital filter, and more particularly, to a finite field impulse response filter and a filtering method thereof.
디지털신호 처리시스템에서 이용되고 있는 대표적인 필터로 유한장 임펄스응답(Finite Impulse Response: 이하 "FIR"이라 칭함) 필터가 있다. FIR필터는 아날로그 필터 및 무한장 임펄스응답(Infinite Impulse Response) 필터들에 비해 그 성능이 우수하기 때문에 현재 대부분의 디지털신호 처리시스템에서 이용되고 있는 추세에 있다. 이러한 FIR필터는 그 구성 방식에 따라 탭드지연라인(Tapped Delay Line) 방식의 FIR필터와 룩업테이블(Look-up Table) 방식의 FIR필터로 구분된다.A typical filter used in a digital signal processing system is a finite impulse response (FIR) filter. FIR filters are currently being used in most digital signal processing systems because of their superior performance compared to analog filters and infinite impulse response filters. The FIR filter is classified into a tapped delay line type FIR filter and a look-up table type FIR filter according to the configuration.
도 1은 탭드지연라인 방식에 따른 FIR필터의 구성을 나타내는 도면으로, 콘볼루션(Convolution)을 수행함에 의해 필터링을 행한다. 도 1을 참조하면, 시프트레지스터(102)로 1개의 입력데이터가 인가되면 이 인가된 필터 입력데이터는 이전에 이미 시프트레지스터(102)에 입력되어 있는 N-1개의 입력데이터와 함께 N개의 입력데이터 라인을 형성한다. 승산기(104,106,108, ··· ,110)는 N개의 입력데이터들과 저장부(112)에 저장되어 있는 N개의 필터계수값(Filter Coefficient)들을 각각 승산한다. 그러면 가산기(114)는 각각의 승산기들(104,106,108, ··· ,110)로부터 출력되는 결과를 가산하여 필터 출력데이터로서 출력한다.FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a FIR filter according to a tapped delay line method, and filtering is performed by performing a convolution. Referring to FIG. 1, when one input data is applied to the
상기 탭드지연라인방식에 따른 FIR필터는 현재 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 상기와 같은 필터링 유형을 병렬 처리방식으로 구현할 경우 N개의 승산기 및 N-1개의 가산기가 필요하게 되어 그만큼 하드웨어의 크기가 커지는 단점이 있다. 한편, 상기와 같은 필터링 유형을 직렬 처리방식으로 구현할 경우에도 1개의 입력데이터가 인가되는 시간동안에 N번의 승산과 N-1번의 덧셈을 수행하여야 하므로 고속의 하드웨어 구현방식이 요구되는 단점이 있었다.The FIR filter according to the tapped delay line method is currently most widely used. However, when the above-described filtering type is implemented in a parallel processing method, N multipliers and N-1 adders are required, which increases the hardware size. On the other hand, even when the above-described filtering type is implemented in a serial processing method, there is a disadvantage in that a high speed hardware implementation method is required because N multiplications and N-1 additions must be performed during a time when one input data is applied.
도 2는 룩업테이블 방식에 따른 FIR필터의 구성을 나타내는 도면으로, 도 2를 참조하면, 롬(206)에는 N개의 입력조합에 해당하는 필터출력값이 미리 계산되어 저장되어 있다. 이때 1개의 데이터가 시프트레지스터(202)로 인가되면 현재의 필터 입력데이터는 이전에 이미 시프트레지스터(202)에 입력되어 있던 N-1개의 입력데이터와 함께 N개의 입력데이터 라인을 형성한다. 그러면 어드레스생성기(204)는 N개의 입력데이터를 어드레스로서 생성하고, 상기 생성된 어드레스에 대응하여 롬(206)에 저장되어 있는 필터출력값이 필터 출력데이터로서 출력된다.FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a FIR filter based on a lookup table method. Referring to FIG. 2, a filter output value corresponding to N input combinations is calculated and stored in the ROM 206 in advance. At this time, if one data is applied to the shift register 202, the current filter input data forms N input data lines together with the N-1 input data previously input to the shift register 202. The
상기와 같은 필터링 유형은 필터 구현시 승산기를 사용하지 않아도 되고 고속의 하드웨어 구현방식이 필요없다는 장점이 있지만, 필터의 탭수가 커지면 그에 따라 롬의 용량이 커져야 하는 단점이 있었다.This type of filtering has the advantage that it is not necessary to use a multiplier when implementing the filter, and a high speed hardware implementation method is required. However, as the number of taps of the filter increases, the capacity of the ROM has to be increased accordingly.
한편 본원 출원인은 상기와 같은 단점을 해소하기 위한 기술, 즉 감소된 용량의 메모리(롬)를 가지는 FIR필터를 이미 구현한 바 있다. 이렇게 구현된 FIR필터에 대해서는 1995년 6월 29일자로 최초 출원된 후 1996년 6월 12일자로 우선권주장 출원된 대한민국 특허출원 제96-21065호 제목 "유한장 임펄스응답 필터 및 그 필터링 방법"하에 상세하게 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 FIR필터는 탭드지연라인 방식 및 룩업테이블 방식을 혼용하여 구현한 예로서, 기존의 롬 용량을 2L에서 m×2L/2또는 2L/2+1로 줄일 수 있도록 한다.Meanwhile, the applicant of the present application has already implemented a technique for solving the above disadvantages, that is, an FIR filter having a reduced capacity memory (ROM). The FIR filter implemented in this way was first filed on June 29, 1995, and then filed in priority application on June 12, 1996, under Korean Patent Application No. 96-21065 entitled "Limited Impulse Response Filter and Its Filtering Method." It is disclosed in detail. The FIR filter disclosed in the patent is an example of a combination of a tapped delay line method and a look-up table method, and reduces the existing ROM capacity from 2 L to m × 2 L / 2 or 2 L / 2 + 1 .
따라서 본 발명의 목적은 하드웨어의 크기를 보다 감소시키는 FIR필터 및 그 필터링 방법을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a FIR filter and a filtering method for reducing the size of hardware.
본 발명의 다른 목적은 보다 감소된 용량의 메모리를 갖는 FIR필터 및 그 필터링 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a FIR filter having a reduced capacity memory and a filtering method thereof.
본 발명의 또다른 목적은 필터를 제어하는 클럭레이트를 자유롭게 조절함으로써 다양한 응용분야에 따라 롬의 용량을 조정할 수 있는 FIR필터 및 그 필터링 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a FIR filter and a filtering method capable of adjusting the capacity of a ROM according to various applications by freely adjusting a clock rate controlling a filter.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 탭드지연라인 방식 및 룩업테이블 방식을 혼용하여 구현한 FIR필터 및 그 필터링방법을 제안한다. 본 발명에 따른 FIR필터는 1심볼구간동안 m배 오버샘플링된 데이터가 입력될 시 2개의 지연라인을 이용하여 메모리를 억세스하기 위한 어드레스를 생성한다. 이때 각 지연라인은 2부분으로 분할되어 2개의 메모리 어드레스가 생성되게 된다. 상기 생성된 어드레스는 적어도 2개 또는 4개로 분할된 저장수단으로 각각 제공되며, 이에 따라 이들 저장수단에 저장되어 있는 다수의 필터출력값중에서 상기 생성된 메모리어드레스에 대응하는 필터출력값들이 선택되어 출력되게 된다. 이러한 본 발명에 따르면 2개의 지연라인을 이용하여 메모리 어드레스를 생성하는 경우에 요구되는 메모리의 용량을 더 줄일 수 있게 된다.The present invention for achieving the above object proposes a FIR filter and a filtering method that is implemented by using a combination of the tapped delay line method and the lookup table method. The FIR filter according to the present invention generates an address for accessing the memory using two delay lines when m times oversampled data is input during one symbol period. At this time, each delay line is divided into two parts to generate two memory addresses. The generated addresses are provided to at least two or four divided storage means, so that filter output values corresponding to the generated memory addresses are selected and output from among a plurality of filter output values stored in these storage means. . According to the present invention, it is possible to further reduce the capacity of a memory required when generating a memory address using two delay lines.
본 발명의 제1견지(aspect)에 따른 FIR필터는, 일련의 L/2개의 지연소자가 접속되어 이루어지며 각 지연소자는 입력되는 데이터를 소정 심볼레이트에 따라 순차적으로 지연시켜 출력하는 제1지연부와, 상기 제1지연부의 각 지연소자에 대해 대칭관계에 있는 일련의 L/2개의 지연소자로 이루어지며 각 지연소자는 상기 심볼레이트에 따라 상기 제1지연부로부터의 지연출력을 순차적으로 지연시켜 출력하는 제2지연부와, 소정 탭수에 따른 필터출력값들을 저장하고 있는 다수의 롬들로 이루어지는 제1롬뱅크 및 제2롬뱅크와, 상기 제1지연부의 최종 2비트 지연출력들에 의해 정해질 수 있는 어드레스에 대응하는 필터출력값들을 저장하고 있는 롬들로 이루어지는 제3롬뱅크와, 상기 제2지연부의 최초 2비트 지연출력들에 의해 정해질 수 있는 어드레스에 대응하는 필터출력값들을 저장하고 있는 롬들로 이루어지는 제4롬뱅크와, 상기 제1지연부의 최종 2비트 지연출력을 제외한 나머지 (L/2-2)비트의 지연출력들을 이용하여 상기 제1롬뱅크의 각 롬들에 저장되어 있는 필터출력값들중 어느 한 필터출력값을 어드레싱하기 위한 제1어드레스를 생성하는 제1어드레스 생성부와, 상기 제2지연부의 최초 2비트 지연출력을 제외한 나머지 (L/2-2)비트의 지연출력들을 이용하여 상기 제2롬뱅크의 각 롬들에 저장되어 있는 필터출력값들중 어느 한 필터출력값을 어드레싱하기 위한 제2어드레스를 생성하는 제2어드레스 생성부와, 상기 제1롬뱅크 및 상기 제3롬뱅크로부터 출력되는 필터출력값을 상기 심볼레이트의 오버샘플링레이트/2배 클럭에 따라 순차적으로 멀티플렉싱하여 출력하는 제1멀티플렉서 및 제3멀티플렉서와, 상기 제2롬뱅크 및 상기 제4롬뱅크로부터 출력되는 필터출력값을 상기 제1멀티플렉서 및 상기 제3멀티플렉서에 의한 멀티플렉싱순서에 대해 반대로 순차적으로 멀티플렉싱하여 출력하는 제2멀티플렉서 및 제4멀티플렉서와, 상기 제1멀티플렉서와 상기 제3멀티플렉서로부터 출력되는 필터출력값들을 직접 출력하거나 2의 보수화처리하여 출력하는 제1필터출력값 처리부와, 상기 제2멀티플렉서와 상기 제4멀티플렉서로부터 출력되는 필터출력값들을 직접 출력하거나 2의 보수화처리하여 출력하는 제2필터출력값 처리부와, 상기 제1필터출력값 처리부 및 상기 제2필터출력값 처리부로부터 출력되는 필터출력값들을 가산하여 필터 출력데이터로서 출력하는 가산기를 적어도 포함하여 이루어진다.In the FIR filter according to the first aspect of the present invention, a series of L / 2 delay elements are connected and each delay element sequentially delays and outputs input data according to a predetermined symbol rate. And a series of L / 2 delay elements that are symmetrical with respect to each delay element of the first delay unit, and each delay element sequentially delays the delay output from the first delay unit according to the symbol rate. The first delay bank and the second delay bank including a plurality of ROMs storing filter output values according to a predetermined number of taps, and the last two bit delay outputs of the first delay unit. A third ROM bank comprising ROMs storing filter output values corresponding to an address that can be addressed, and corresponding to an address that can be determined by the first two bit delay outputs of the second delay unit. Each ROM of the first ROM bank using a fourth ROM bank including ROMs storing filter output values, and delay outputs of the remaining (L / 2-2) bits except the last 2-bit delay output of the first delay unit. A first address generation unit for generating a first address for addressing any one of the filter output values stored in the second output, and the remaining (L / 2-2) bits except the first two-bit delay output of the second delay unit. A second address generator for generating a second address for addressing any one of the filter output values stored in each of the ROMs of the second bank using the delayed outputs of the first and second banks; A first multiplexer and a third multiplexer for multiplexing and outputting the filter output value output from the third ROM bank according to the oversampling rate / 2 times the clock of the symbol rate; A second multiplexer and a fourth multiplexer configured to sequentially multiplex and output a filter output value output from the second and fourth ROM banks in a reverse order to the multiplexing order by the first and third multiplexers; A first filter output value processing unit for directly outputting or outputting the filter output values outputted from the multiplexer and the third multiplexer by performing two's complement processing; and directly outputting or complementing two filter output values output from the second multiplexer and the fourth multiplexer. And a second filter output value processing unit for processing and outputting, and an adder for adding the filter output values output from the first filter output value processing unit and the second filter output value processing unit and outputting them as filter output data.
본 발명의 제2견지에 따른 FIR필터는, 일련의 L/2개의 지연소자가 접속되어 이루어지며 각 지연소자는 입력되는 데이터를 소정 심볼레이트에 따라 순차적으로 지연시켜 출력하는 제1지연부와, 상기 제1지연부의 각 지연소자에 대해 대칭관계에 있는 일련의 L/2개의 지연소자로 이루어지며 각 지연소자는 상기 심볼레이트에 따라 상기 제1지연부로부터의 지연출력을 순차적으로 지연시켜 출력하는 제2지연부와, 상기 심볼레이트의 2배 클럭을 카운팅하고 그 카운팅결과를 나타내는 제1출력신호와 역카운팅결과를 나타내는 제2출력신호를 출력하는 카운터와, 상기 제1지연부의 최종 2비트 지연출력과 상기 제2지연부의 최초 2비트 지연출력을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 출력하는 제1멀티플렉서와, 각각이 상기 제1멀티플렉서의 출력에 의해 정해질 수 있는 어드레스에 대응하는 필터출력값들을 저장하고 있는 롬들로 이루어지는 롬뱅크와, 상기 롬뱅크로부터 출력되는 필터출력값을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 출력하는 제2멀티플렉서와, 상기 제1지연부의 최초 지연출력과 상기 제2지연부의 최종 지연출력을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 제어신호로서 출력하는 제3멀티플렉서와, 상기 제1출력신호와 상기 제2출력신호를 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 이 멀티플렉싱 결과를 2비트의 어드레스 최상위 비트값으로 생성하고 상기 제1지연부의 최초 지연출력을 제외한 나머지 (L/2-3)비트의 지연출력들과 이들 출력들에 대해 대칭관계에 있는 상기 제2지연부의 지연출력들을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 각각 멀티플렉싱하여 출력하는 다수의 멀티플렉서와, 상기 다수의 멀티플렉서중에서 상기 어드레스의 최상위 비트값을 생성하는 멀티플렉서를 제외한 나머지 멀티플렉서들의 각 출력과 상기 제어신호를 배타적 논리합연산하여 이들 출력을 상기 어드레스의 최상위 비트값에 연결되는 (L/2-3)비트의 각 비트값으로 출력하는 다수의 배타적 논리합회로와, 소정 탭수에 따른 필터출력값들을 저장하고 있으며 상기 다수의 멀티플렉서의 초기 멀티플렉서에 의해 생성되는 최상위 비트값과 상기 다수의 배타적 논리합회로에 의해 생성되는 나머지 (L/2-3)비트값들에 의해 결정되는 (L/2-1)비트의 어드레스에 의해 억세스되는 필터출력값을 출력하는 룩업테이블과, 상기 룩업테이블 및 상기 제2멀티플렉서로부터 출력되는 필터출력값들을 상기 제어신호에 따라 2의 보수화처리하여 출력하거나 직접 출력하는 필터출력값 처리부와, 상기 필터출력값 처리부의 출력을 일시적으로 저장하는 레지스터와, 상기 레지스터에 의해 일시적으로 저장된 필터출력값과 상기 필터출력값 처리부에 의해 처리된 필터출력값을 가산하여 필터 출력데이터로서 출력하는 가산기를 적어도 포함하여 이루어진다.According to a second aspect of the present invention, a FIR filter includes a first delay unit configured to connect a series of L / 2 delay elements, and each delay element sequentially delays and outputs data according to a predetermined symbol rate; It consists of a series of L / 2 delay elements in a symmetric relationship with respect to each delay element of the first delay unit, each delay element sequentially delays and outputs the delay output from the first delay unit in accordance with the symbol rate A counter for counting a second delay unit, a clock twice the symbol rate and outputting a first output signal representing the counting result and a second output signal representing the inverse counting result, and a last two bit delay of the first delay unit; A first multiplexer for multiplexing the output and the first 2-bit delayed output of the second delay unit according to a clock four times the symbol rate, and each of the outputs of the first multiplexer A ROM bank comprising ROMs storing filter output values corresponding to addresses determined by the second bank; a second multiplexer configured to multiplex and output a filter output value output from the ROM bank according to a clock four times the symbol rate; A third multiplexer for multiplexing the first delay output of the first delay section and the last delay output of the second delay section according to a clock four times the symbol rate, and outputting the first delay section as a control signal, and the first output signal and the second output signal. By multiplexing according to a clock value four times the symbol rate, this multiplexing result is generated as a 2-bit address most significant bit value, and the delay outputs of the remaining (L / 2-3) bits excluding the first delay output of the first delay unit and these The delayed outputs of the second delay unit, which are symmetrical with respect to the outputs, are each remote according to a clock four times the symbol rate. A plurality of multiplexers which are output by flexing and outputting exclusive outputs of the multiplexers except for the multiplexer generating the most significant bit value of the address among the multiplexers and the control signal, and outputting these outputs to the most significant bit value of the address. A plurality of exclusive logical sum circuits outputting the bit values of the (L / 2-3) bits connected to each other; a filter output value according to a predetermined number of taps; and a most significant bit value generated by the initial multiplexer of the multiplexers. A lookup table for outputting a filter output value accessed by an address of a (L / 2-1) bit determined by the remaining (L / 2-3) bit values generated by the plurality of exclusive OR circuits, and the lookup Complement two of the filter output values output from the table and the second multiplexer according to the control signal. A filter output value processing unit for processing and outputting or outputting directly, a register for temporarily storing the output of the filter output value processing unit, a filter output value temporarily stored by the register and a filter output value processed by the filter output value processing unit, and adding the filter At least an adder for outputting as output data.
본 발명의 제3견지에 따른 FIR필터는, 일련의 L/2개의 지연소자가 접속되어 이루어지며 각 지연소자는 입력되는 데이터를 소정 심볼레이트에 따라 순차적으로 지연시켜 출력하는 제1지연부와, 상기 제1지연부의 각 지연소자에 대해 대칭관계에 있는 일련의 L/2개의 지연소자로 이루어지며 각 지연소자는 상기 심볼레이트에 따라 상기 제1지연부로부터의 지연출력을 순차적으로 지연시켜 출력하는 제2지연부와, 상기 심볼레이트의 2배 클럭을 카운팅하고 그 카운팅결과를 나타내는 제1출력신호와 역카운팅결과를 나타내는 제2출력신호를 출력하는 카운터와, 상기 제1지연부의 최종 2비트 지연출력과 상기 제2지연부의 최초 2비트 지연출력을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 출력하는 제1멀티플렉서와, 각각이 상기 제1멀티플렉서의 출력에 의해 정해질 수 있은 어드레스에 대응하는 필터출력값들을 저장하고 있는 롬들로 이루어지는 제1롬뱅크와, 상기 제1롬뱅크로부터 출력되는 필터출력값을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 출력하는 제2멀티플렉서와, 상기 제1출력신호와 상기 제2출력신호를 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 출력하는 제3멀티플렉서와, 상기 제1지연부의 최초 지연출력과 상기 제2지연부의 최종 지연출력을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 멀티플렉싱하여 제어신호로서 출력하는 제4멀티플렉서와, 상기 제1지연부의 최초 지연출력을 제외한 나머지 (L/2-3)비트의 지연출력들과 이들 출력들에 대해 대칭관계에 있는 상기 제2지연부의 지연출력들을 상기 심볼레이트의 4배 클럭에 따라 각각 멀티플렉싱하여 출력하는 다수의 멀티플렉서와, 상기 다수의 멀티플렉서의 각 출력과 상기 제어신호를 배타적 논리합연산하여 이들 출력을 어드레스로서 출력하는 다수의 배타적 논리합회로와, 각각이 소정 탭수에 따른 필터출력값들을 저장하고 있는 다수의 롬들로 이루어지며 상기 다수의 배타적 논리합회로에 의해 생성되는 어드레스에 의해 억세스되는 필터출력값을 출력하는 제2롬뱅크와, 상기 제2롬뱅크의 각 롬들로부터 출력되는 필터출력값들을 상기 제3멀티플렉서의 출력에 따라 멀티플렉싱하여 출력하는 제5멀티플렉서와, 상기 제2멀티플렉서 및 상기 제5멀티플렉서로부터 출력되는 필터출력값들을 상기 제어신호에 따라 2의 보수화처리하여 출력하거나 직접 출력하는 필터출력값 처리부와, 상기 필터출력값 처리부의 출력을 일시적으로 저장하는 레지스터와, 상기 레지스터에 의해 일시적으로 저장된 필터출력값과 상기 필터출력값 처리부에 의해 처리된 필터출력값을 가산하여 필터 출력데이터로서 출력하는 가산기를 적어도 포함하여 이루어진다.According to a third aspect of the present invention, a FIR filter includes: a first delay unit configured to connect a series of L / 2 delay elements, each delay element sequentially delaying and outputting data according to a predetermined symbol rate; It consists of a series of L / 2 delay elements in a symmetric relationship with respect to each delay element of the first delay unit, each delay element sequentially delays and outputs the delay output from the first delay unit in accordance with the symbol rate A counter for counting a second delay unit, a clock twice the symbol rate and outputting a first output signal representing the counting result and a second output signal representing the inverse counting result, and a last two bit delay of the first delay unit; A first multiplexer for multiplexing the output and the first 2-bit delayed output of the second delay unit according to a clock four times the symbol rate, and each of the outputs of the first multiplexer A first ROM bank composed of ROMs storing filter output values corresponding to an address determined by the second multiplex, and a second multiplexed filter output value output from the first ROM bank according to a clock four times the symbol rate. A multiplexer, a third multiplexer for multiplexing the first output signal and the second output signal according to a clock four times the symbol rate, an initial delayed output of the first delay unit and a final delayed output of the second delay unit; Is multiplexed according to a clock of 4 times the symbol rate and output as a control signal, delay outputs of (L / 2-3) bits other than the initial delay output of the first delay unit, and these outputs. Multiple multiplexing the delayed outputs of the second delay unit symmetrical relative to each other according to a clock four times the symbol rate A lexer, a plurality of exclusive logical sum circuits for outputting each output and the control signal of the plurality of multiplexers and the control signals and outputting these outputs as addresses, and a plurality of ROMs each storing filter output values according to a predetermined number of taps. A second ROM bank for outputting a filter output value accessed by an address generated by the plurality of exclusive OR circuits, and multiplexing the filter output values output from the respective ROMs of the second ROM bank according to the output of the third multiplexer. A filter output value processing unit for outputting or directly outputting a fifth multiplexer outputting the second multiplexer, filter output values output from the second multiplexer and the fifth multiplexer according to the control signal, or directly outputting the result; To registers to be temporarily stored It is made to temporarily contain the stored filter output value and the adder which adds the output value of the filter processing by the filter processing section outputs the output value as a filter output data at least.
도 1은 탭드지연라인 방식에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 구성도.1 is a block diagram of a finite field impulse response filter according to a tapped delay line method.
도 2는 룩업테이블 방식에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 구성도.2 is a block diagram of a finite field impulse response filter according to a lookup table method;
도 3은 본 발명에 따른 유한장 임펄스응답 필터가 적용될 수 있는 이진데이터 전송시스템의 변조기에 대한 구성을 보여주는 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a modulator of a binary data transmission system to which a finite field impulse response filter according to the present invention can be applied.
도 4는 도 3에 도시된 필터로 입력되는 데이터의 형태를 보여주는 도면.4 is a diagram illustrating a form of data input to a filter illustrated in FIG. 3.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 블록구성도.5 is a block diagram of a finite field impulse response filter according to a first embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 블록구성도.6 is a block diagram of a finite field impulse response filter according to a second embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 블록구성도.7 is a block diagram of a finite field impulse response filter according to a third embodiment of the present invention;
도 8은 도 5에 도시된 제1신호처리부 및 제2신호처리부의 구체적인 구성도.FIG. 8 is a detailed configuration diagram of a first signal processor and a second signal processor illustrated in FIG. 5.
도 9는 도 6에 도시된 제1신호처리부의 구체적인 구성도.FIG. 9 is a detailed configuration diagram of the first signal processing unit shown in FIG. 6.
도 10은 도 7에 도시된 제1신호처리부의 구체적인 구성도.FIG. 10 is a detailed configuration diagram of the first signal processing unit shown in FIG. 7.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 동작타이밍을 보여주는 도면.11 is a view showing the operation timing of the finite field impulse response filter according to the first embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 동작타이밍을 보여주는 도면.12 is a view showing operation timing of a finite field impulse response filter according to a second embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 유한장 임펄스응답 필터의 동작타이밍을 보여주는 도면.13 is a view showing the operation timing of the finite field impulse response filter according to the third embodiment of the present invention;
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 하기에서 L은 필터길이를 나타내며, m은 오버샘플링레이트를 나타내며, N은 필터탭수를 나타내며, n은 롬으로부터 출력되는 데이터의 비트수를 나타낸다. FI는 필터의 입력데이터를 나타내며, FO는 필터의 출력데이터를 나타낸다. 제1클럭 CLK1은 심볼레이트의 클럭을 나타내며, 제2클럭 CLK2는 심볼레이트의 2배 클럭을 나타내며, 제3클럭 CLK3은 심볼레이트의 4배 클럭을 나타낸다. 제어신호 CONT3은 상기 제2클럭 CLK2의 카운팅결과에 따른 신호이고, 제어신호 CONT4는 상기 제2클럭 CLK2를 카운팅한 결과의 역순을 나타내는 것으로 제어신호 CONT3이 반전된 신호이다. 제어신호 CONT10은 L/2개의 지연소자들로 이루어지는 제1지연부(502)의 최초 지연출력값을 나타내며, 제어신호 CONT20은 L/2개의 지연소자들로 이루어지는 제2지연부(504)의 최종 지연출력값을 나타낸다. 제어신호 CONT30과 CONT40은 제1지연부(502)의 최초 지연출력값과 제2지연부(504)의 최종 출력값을 상기 제3클럭 CLK에 따라 멀티플렉싱한 경우의 그 멀티플렉싱 결과를 나타내는 신호이다.The terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or chip designer, and the definitions should be made based on the contents throughout the present specification. In the following, L represents the filter length, m represents the oversampling rate, N represents the number of filter taps, and n represents the number of bits of data output from the ROM. FI represents the input data of the filter, FO represents the output data of the filter. The first clock CLK1 represents a clock of symbol rate, the second clock CLK2 represents a clock twice the symbol rate, and the third clock CLK3 represents a clock four times the symbol rate. The control signal CONT3 is a signal according to the counting result of the second clock CLK2, and the control signal CONT4 represents a reverse order of the result of counting the second clock CLK2. The control signal CONT3 is a signal inverted. The control signal CONT10 represents the initial delay output value of the
먼저, 본 발명에 따른 FIR필터를 설명하기에 앞서 본 발명이 적용될 수 있는 이진데이터 전송시스템의 변조기를 설명한다.First, before describing the FIR filter according to the present invention, a modulator of a binary data transmission system to which the present invention can be applied will be described.
도 3은 이진데이터 전송시스템의 변조기에 대한 구성을 나타내는 도면으로, 상기 변조기에는 저역통과필터(306,308)가 포함되어 있다. 이러한 저역통과필터(306,308)는 보통 L의 길이를 갖는 구간을 필터길이로 사용하며, 이 구간을 m배 오버샘플링(oversampling)하여 N(L×m)개의 필터탭수를 갖는 디지털필터에 의해 구현될 수 있다. 본 발명은 이와 같은 이진데이터 전송시스템의 변조기내에 포함되는 저역통과필터(306,308) 등의 구현에 적용될 수 있을 뿐만 아니라 ±1의 임펄스로 매핑된 형태의 데이터를 입력으로 하는 모든 필터의 구현에도 적용될 수 있다. 도 3에서 신호매핑부(304)는 ±1의 임펄스로 매핑된 필터 입력형태를 제공한다.3 shows a configuration of a modulator of a binary data transmission system, wherein the modulator includes low pass filters 306 and 308. The low pass filters 306 and 308 usually use sections having a length of L as the filter length, and the sections are oversampled by m times to be implemented by a digital filter having N (L × m) filter taps. Can be. The present invention can be applied not only to the implementation of the low pass filters 306 and 308 included in the modulator of the binary data transmission system, but also to the implementation of all filters that accept data in the form of pulses mapped to ± 1 impulses. have. In FIG. 3, the
한편 디지털필터가 선형위상 특성을 갖도록 설계하는 경우, 통상 필터계수값들은 대칭성을 갖도록 설계되어진다. 필터계수값들이 대칭성을 갖는다는 것은 예를들어 필터계수값들이 C-2,C-1,C0,C1,C2의 5개인 경우, C-2와 C2의 값이 같고, C-1과 C1의 값이 같다는 의미이다. 본 발명에 따른 필터계수값들도 상기와 같은 대칭성이 있도록 설계되어짐을 유의하여야 한다.On the other hand, when the digital filter is designed to have a linear phase characteristic, the filter coefficient values are usually designed to have symmetry. The symmetry of the filter coefficients means that, for example, when the filter coefficient values are 5, C-2, C-1, C0, C1, and C2, the values of C-2 and C2 are the same, and C-1 and C1 It means the same value. It should be noted that the filter coefficient values according to the present invention are also designed to have the same symmetry.
도 4는 저역통과필터(306,308)로 인가되는 입력데이터의 형태를 나타내는 도면으로, 1심볼구간동안 m배 오버샘플링된 신호들이 입력된다. 즉, 1심볼구간의 첫샘플은 신호매핑부(304)에 의해 매핑된 실제값 "±1"을 가지며, 나머지 m-1개 샘플들은 "0"의 형태를 갖는다. 이러한 형태의 입력데이터가 저역통과필터(306,308)로 인가되므로, 저역통과필터(306,308)에서 1오버샘플링시간동안에 L번의 승산과 L-1번의 가산이 행하여진 후 1개의 필터출력값이 얻어지고, 1심볼구간동안에는 mL번의 승산과 m(L-1)번의 가산이 행하여진 후 m개의 필터출력값이 얻어진다. 상기와 같은 동작을 행하는 FIR필터를 도 2에 도시된 바와 같은 룩업테이블 방식에 따라 구현하고자 한다면 이때 요구되는 롬은 2L의 용량을 가질 것이다.FIG. 4 is a diagram showing the type of input data applied to the low pass filters 306 and 308, in which m-fold oversampled signals are input during one symbol period. That is, the first sample of one symbol section has the actual value "± 1" mapped by the
상기와 같은 저역통과필터(306)에서 1심볼구간동안 출력되는 m개의 필터출력값은 국부발진기(310)에서 발진되는 반송파와 승산기(312)에 의해 승산되고, 저역통과필터(308)에서 1심볼구간동안 출력되는 m개의 필터출력값들은 국부발진기(310)에서 발진된 후 위상시프터(314)에 의해 π/2만큼 위상이 시프트된 반송파와 승산기(316)에 의해 승산된다. 이렇게 승산기(312) 및 승산기(316)에 의해 승산된 결과는 가산기(318)에 의해 가산된 후 전송신호로서 출력된다.The m filter output values output during the one symbol section in the
다음에, 본 발명에 따른 FIR필터의 구성 및 그 동작을 각 실시예별로 상세하게 설명한다.Next, the configuration and operation of the FIR filter according to the present invention will be described in detail for each embodiment.
제1 실시예First embodiment
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 FIR필터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 8은 도 5에 도시된 제1신호처리부(506) 및 제2신호처리부(508)의 구체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 11은 상기 제1실시예에 따른 FIR필터의 동작타이밍을 보여주는 도면이다.5 is a view showing the configuration of the FIR filter according to the first embodiment of the present invention, Figure 8 is a view showing a specific configuration of the first
도 5를 참조하면, 본 발명의 FIR필터는 각각이 L/2개의 지연소자로 이루어지며 심볼레이트(CLK1)에 따라 입력되는 임펄스형태의 데이터 FI를 각각 L/2단계만큼 지연시켜 출력하는 지연부(502,504)와, 상기 지연부(502, 504)로부터의 지연출력값을 이용하여 메모리어드레스를 구성하는 제1신호처리부(506) 및 제2신호처리부(508)와, 다수의 필터출력값들을 저장하고 있으며 상기 지연부(502,504)에 의한 지연출력값[x(n)∼x(n-L/2+3),x(n-L/2+2)∼x(n-L+1)]에 의해 결정되는 메모리어드레스에 해당하는 필터출력값을 출력하는 롬뱅크(510,512)와, 상기 롬뱅크(510,512)의 용량을 더 줄이기 위해 사용하는 롬뱅크(524,526)와, 각 롬뱅크들(510,512,524, 526)로부터 출력되는 필터출력값들 가산하여 필터링된 값을 출력하는 가산기(522)를 적어도 포함한다.Referring to FIG. 5, the FIR filter of the present invention includes L / 2 delay elements, and a delay unit for delaying and outputting the impulse data FI input according to the symbol rate CLK1 by L / 2 steps. 502 and 504, the
우선 본 발명은 매 심볼구간마다 입력되는 데이터(±1에 대응하는 0 또는 1)를 저장하는 지연라인을 제1지연부(502) 및 제2지연부(504)로 구분함으로써 메모리어드레스의 조합수를 2L에서 (2L/2+2L/2)로 감소시키는 방법을 사용하고 있다. 이러한 방법은 이미 종래 기술에서 설명한 바와 같이 본원 출원인에 의해 선출원된 대한민국 특허출원 제96-21065호, 제목 "유한장 임펄스응답 필터 및 그 필터링방법"하에 개시되어 있는 기술이다. 그러나 본 발명은 각 지연부(502,504)의 최하위 2비트{x(n-L/2+2),x(n-L/2+1);x(n-L+2),x(n-L+1)}들이 가장 많이 변화한다는 점에 착안하여 메모리어드레스의 조합수를 2L/2에서 다시 (2L/2-4+22)으로 감소시키고, 마지막으로 지연부에서 롬뱅크로 입력되는 메모리어드레스 조합들의 대칭성을 이용하여 2L/2-4의 메모리 조합을 2L/2-3으로 감소시킨다. 따라서 본 발명에서 필요로 되는 롬의 총용량은 (2L/2-3+22)이 되는데, 이것은 기존의 롬룩업테이블 방식의 필터에서 요구되는 롬의 총용량인 2L×m과 비교해보면 상당한 롬용량의 감축을 가져왔음을 알 수 있다.First, the present invention divides a delay line for storing data (0 or 1 corresponding to ± 1) into every first symbol section into a
이러한 본 발명의 특징, 즉 롬용량 감축을 위한 본 발명에 따른 FIR필터링 방법을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다. 한번 입력된 데이터는 m개의 필터출력값을 계산하는데 필요한 어드레스로서 1심볼구간동안 유지되게 된다. 즉 지연라인을 형성하는 각 지연부(502,504)는 심볼클럭(CLK1)에 의해서 동작되게 되며, 제1롬뱅크(510) 및 제2롬뱅크(512)의 각 출력들은 심볼레이트의 m/2배 클럭, 즉 심볼레이트의 2배 클럭(CLK2)에 의해 동작하는 모듈로(Modulo)-3 카운터(524)의 출력값(CONT3,CONT4)에 따른 동작을 행하는 멀티플렉서(514,516,528,530)에 의해 제어된다. 이러한 제어에 따른 멀티플렉서(514,516,528,530)의 각 출력은 가산기(522)로 인가되어 가산된 후 출력되게 된다. 이때 출력값은 1심볼 구간동안 m개의 필터값이 출력되는 것이다.The characteristics of the present invention, that is, the FIR filtering method according to the present invention for reducing the ROM capacity will be described in more detail. Once input, the data is maintained for one symbol period as an address required to calculate m filter output values. That is, each of the
한편 입력된 데이터를 1심볼구간동안 유지시키면서 m개의 필터출력값을 얻는 과정은 지연부(502,504)로 입력되는 데이터들을 1심볼구간동안 m번 시프트시키면서 m번의 콘볼루션을 행하는 것과 동일한 결과를 얻는다. 즉 m번의 필터출력값 계산시 실제의 데이터들과 곱해지는 L개의 필터계수값들의 위치는 m의 회수에 대응하여 고정된다. 이러한 동작은 하기의 <표 1>, <표 2>, <표 3>과 같이 정리되어진다.Meanwhile, the process of obtaining the m filter output values while maintaining the input data for one symbol period obtains the same result as performing the m convolution while shifting the data input to the
상기 <표 1>을 살펴보면, m=0일 때 지연부(504)의 0이 아닌 필터 입력값들이 곱해지는 필터계수값들의 배열은 m=m-1일 때 지연부(502)의 필터계수값들의 배열에 대해 역순이고, m=1일 때 지연부(504)의 필터계수값들의 위치배열은 m=m-2일 때의 지연부(502)의 필터계수값들의 위치배열과 역순임을 알 수 있다. m=2,…,m=m-1일 때도 마찬가지의 규칙이 적용된다. 따라서 지연부(504)가 생성하는 어드레스에 의해 출력되는 제2롬뱅크(512)와 제4롬뱅크(526)의 출력값들은 각각 제1롬뱅크(510)와 제3롬뱅크(524)에 저장되어 있는 값들로서 구해질 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로 도 5에서 제1롬뱅크(510)와 제3롬뱅크(524), 제2롬뱅크(512)와 제4롬뱅크(526)중 어느 한쪽 메모리뱅크들만을 이용하여도 원하는 모든 필터 출력값들을 얻을 수 있다는 결론이 나오며 이와 같은 구현이 가능한 것에 대해서는 도 6과 도 7에서 상세하게 설명하기로 한다.Referring to Table 1, the array of filter coefficient values by which the non-zero filter input values of the
본 발명에 따른 FIR필터는 이상에서 설명한 것을 기본 원리로 하여 동작한다. 그리고 본 발명의 제1실시예에 따른 FIR필터는 도 5에 도시된 바와 같이 각 지연부(502,504)를 다시 2부분으로 분리하여 최하위 2비트들[x(n-L/2+2),x(n-L/2+1)] [x(n-L+2),x(n-L+1)]을 각각 제3롬뱅크(524) 및 제4롬뱅크(526)의 메모리어드레스로서 사용하였고, 나머지 L/2-2비트들은 각각 제1신호처리부(506)과 제2신호처리부(508)를 거쳐 제1롬뱅크(510)와 제2롬뱅크(512)들의 메모리어드레스를 생성하는데 이용하였다. 이 경우 제1롬뱅크(510)와 제2롬뱅크(512)의 총 용량은 각각 2L/2-2가 되어야 하지만 실제로는 1/2이 줄어든 2L/2-3을 사용하고 있다. 이러한 동작은 제1신호처리부(506)와 제2신호처리부(508)를 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 배타적 논리합회로들로서 구성함으로써 가능하다.The FIR filter according to the present invention operates on the basic principle described above. In the FIR filter according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. / 2 + 1)] [x (n-L + 2), x (n-L + 1)] were used as memory addresses of the third and
도 6을 참조하면, 제1신호처리부(506) 및 제2신호처리부(508)는 각각의 제어신호(CONT10,CONT20)에 따라 통과 또는 1의 보수화 동작을 수행한다. 즉, 지연부(502)에 의한 최초 지연출력[x(n)]을 제어신호(CONT10)로 하는 제1신호처리부(506)는 상기 제어신호(CONT10)를 각 배타적 논리합회로들의 공통입력으로 하고, 지연부(502)에 의해 결정되는 어드레스들의 값들을 각 배타적 논리합회로들의 다른 입력으로 하여 상기 제어신호가 2L/2-3보다 큰 어드레스를 나타낼 시("하이"레벨을 나타낼 시) 상기 결정된 어드레스의 값들에 대한 1의 보수화 동작을 수행한다. 또한 지연부(504)에 의한 최종 지연출력[x(n-L+1)]을 제어신호(CONT20)로 하는 제2신호처리부(508)는 상기 제어신호(CONT20)를 각 배타적 논리합회로들의 공통입력으로 하고, 지연부(504)에 의해 결정되는 어드레스들의 값들을 각 배타적 논리합회로들의 다른 입력으로 하여 상기 제어신호(CONT20)가 2L/2-1보다 큰 어드레스를 나타낼 시("하이"레벨을 나타낼 시) 상기 결정된 어드레스의 값들에 대한 1의 보수화 동작을 수행한다.Referring to FIG. 6, the first
이때 필터계수값들과 곱해지는 실제값들은 ±1이기 때문에 이진 어드레스를 구성하는 L/2-2비트의 이진 데이터 값들이 2L/2-3값을 중심으로 대칭인 것을 고려하면, 2L/2-3이상의 어드레스에 의해 지정되는 메모리 저장값들은 2L/2-3미만의 어드레스에 의해 지정되는 메모리 저장값들의 2의 보수를 계산함으로써 구할 수 있음을 알 수 있다. 그러므로 메모리 용량을 다시 한번 줄일 수 있게 된다.In this case, since the actual values multiplied by the filter coefficient values are ± 1, considering that the binary data values of L / 2-2 bits constituting the binary address are symmetric about 2 L / 2-3 values, 2 L / It can be seen that the memory stored values designated by addresses of 2-3 or more can be obtained by calculating the two's complement of the memory stored values designated by addresses less than 2 L / 2-3 . Therefore, the memory capacity can be reduced once again.
2의 보수화 동작은 제3신호처리부(518) 및 제4신호처리부(520)에서 처리되는데, 상기 제3신호처리부(518) 및 제4신호처리부(520)는 각각의 제어신호(CONT10, CONT20)에 따라 2의 보수화 동작을 수행한다. 즉, 지연부(502)에 의한 최초 지연출력값[x(n)]을 제어신호(CONT1)로 하는 제3신호처리부(518)는 상기 제어신호(CONT1)가 2L/2-3보다 큰 어드레스를 나타낼 시("하이"레벨을 나타낼 시) 제1멀티플렉서(514)에 의해 선택되는 제1롬뱅크(510)로부터의 메모리 출력값을 2의 보수화 처리한다. 그리고 지연부(504)에 의한 최종 지연출력값[x(n-L+1)]을 제어신호(CONT20)로 하는 제4신호처리부(520)는 상기 제어신호(CONT2)가 2L/2-3보다 큰 어드레스를 나타낼 시 제2멀티플렉서(516)에 의해 선택되는 제2롬뱅크(512)로부터의 메모리 출력값을 2의 보수화 처리하여 출력한다. 이러한 동작 이외에도 제3신호처리부(518)와 제4신호처리부(520)는 제3멀티플렉서(528)와 제4멀티플렉서(530)에 의해 각각 선택된 제2롬뱅크(524)와 제4롬뱅크(526)들의 출력값들을 제1멀티플렉서(514)와 제2멀티플렉서(516)들에 의해 선택된 후 2의 보수화 과정을 거친 데이터들과 합하여 출력하는 동작을 더 수행한다.The complementary operation of 2 is processed by the third
이상에서 설명한 본 발명의 필터링이 도 5의 구성과 연관되어 어떻게 동작하는지를 좀더 쉽게 이해할 수 있도록 48탭(Tap) FIR필터(L=12,m=4)를 예로들어 설명하기로 한다. 48탭 FIR필터의 경우 각 m의 값에 대해 입력데이터와 곱해지는 필터계수값들의 위치는 고정되어 있다. 이것은 <표 4>에 나타나 있으며, <표 5> 및 <표 6>은 상기 <표 4>를 도 5와 같이 구성되는 본 발명의 동작 구성에 맞게 재구성한 것이다.The 48-tap FIR filter L = 12, m = 4 will be described as an example to more easily understand how the filtering of the present invention described above works in conjunction with the configuration of FIG. 5. In the case of a 48-tap FIR filter, the position of the filter coefficient values multiplied by the input data is fixed for each value of m. This is shown in <Table 4>, and <Table 5> and <Table 6> are reconstructed according to the operation configuration of the present invention configured to the <Table 4> as shown in FIG.
상기 <표 5>는 각 지연부(502,504)의 최하위 2비트를 제외했을 때 사용되는 필터계수값들의 위치를 나타낸 것이고, <표 6>은 롬어드레스 중에서 가장 많이 변하는 최하위 2비트들에 대응하는 필터계수값들에 관한 것이다. 여기서 최하위 2비트라 함은 제1지연부(502)로부터의 최종 2비트 지연출력인 x(n-L/2+2),x(n-L/2+1)과, 제2지연부(504)로부터의 최초 2비트 지연출력인 x(n-L/2), x(n-L/2-1)이다.Table 5 shows the positions of the filter coefficient values used when the least two bits of the
본 발명의 기본개념 및 6비트(L/2=12/2=6) 지연부(502,504)의 데이터가 어떻게 롬뱅크의 메모리어드레스로 분류되어 사용되는지에 대해 정리하면 다음의 <표 7>에 도시된 바와 같다. 이 <표 7>은 48탭 FIR필터를 예로들어 나타낸 것이다.The basic concept of the present invention and how the data of the 6-bit (L / 2 = 12/2 = 6)
상기 <표 7>을 살펴보면, 64개의 6비트 지연부 데이터는 상위 4비트와 하위 2비트로 각각 나누어진다. 64개의 6비트 데이터중 하위 2비트를 제외한 상위 4비트의 데이터를 비교해보면 16개(#0∼#15)의 4비트 데이터로 그룹지어진다. 이렇게 그룹지어진 데이터의 값은 제1신호처리부(506)와 제2신호처리부(508)로 입력되어 각 제어신호(CONT10,CONT20)에 의해 배타적 논리합회로를 통과하여 최종적으로 3비트(000∼111)의 롬어드레스로서 생성된다. 즉 1000∼1111사이의 롬뱅크 저장값은 000∼111사이의 롬뱅크(510,512) 저장값들만을 갖고, 신호처리부(506,508,518,520)와 제어신호(CONT10,CONT20)에 의해 발생시키는 것이 가능한 것이다. 또한 각 지연부 64개의 6비트 데이터중 하위 2비트는 가장 빈번하게 변하지만 그 조합수가 단지 4개에 불과하기 때문에 이 성질을 이용하면 64개의 6비트 데이터를 16개의 4비트 데이터로, 또 다시 8개의 3비트 롬 용량만으로 구현이 가능하게 되는 것이다. 이들 하위 2비트는 제3롬뱅크(524)와 제4롬뱅크(526)의 어드레스로서 사용된다.As shown in Table 7, 64 six-bit delay data is divided into upper 4 bits and lower 2 bits, respectively. Comparing the upper 4 bits of the 64 6-bit data except the lower 2 bits, the data is grouped into 16 (# 0 to # 15) 4-bit data. The values of the grouped data are input to the first
이제 본 발명의 동작원리를 하기의 수학식을 이용하여 설명한다. 이때의 동작은 m=0이고, 제1지연부(502)에 적용되는 경우를 예로하여 설명하고 있다.The operation principle of the present invention will now be described using the following equation. The operation at this time is m = 0 and has been described using an example where it is applied to the
= -{h[0]+h[4]+h[8]+h[12]} + {-h[16]-h[20]}=-{h [0] + h [4] + h [8] + h [12]} + {-h [16] -h [20]}
= -{제1롬뱅크출력[어드레스]} + {제3롬뱅크출력[어드레스]}=-{First rombank output [address]} + {third rombank output [address]}
= -{제1롬뱅크출력[000]} + {제3롬뱅크출력[11]}=-{First rombank output [000]} + {third rombank output [11]}
= 제3신호처리부(518) 출력= Output of the
= {h[0]+h[4]-h[8]+h[12]} + {-h[16]+h[20]}= {h [0] + h [4] -h [8] + h [12]} + {-h [16] + h [20]}
= {제1롬뱅크출력[어드레스]} + {제3롬뱅크출력[어드레스]}= {First rombank output [address]} + {third rombank output [address]}
= {제1롬뱅크출력[010]} + {제3롬뱅크출력[10]}= {First rombank output [010]} + {third rombank output [10]}
= 제3신호처리부(518) 출력= Output of the
위의 <수학식 1> 및 <수학식 2>에서 볼 수 있는 바와 같이 각각의 m의 값들에 대해 각각 64개의 메모리어드레스 조합은 8(2L/2-3=26-3=23)개의 용량을 가진 롬(510,512)과 4(22)개의 용량을 가진 롬(524,526)으로 구성할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 총 롬용량 12개만으로도 64개의 롬용량을 대체할 수 있는 것이다.As shown in
하기의 <표 8> 및 <표 9>는 각각 48탭 FIR필터에서 m=0인 경우에 제1롬뱅크(510)와 제2롬뱅크(512)의 저장값 및 제3롬뱅크(524)와 제4롬뱅크(526)의 저장값을 나타낸다.Tables 8 and 9 below show the stored values of the first and
전술한 바와 같은 동작을 요약하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 FIR필터는 1심볼구간동안 m배 오버샘플링된 신호가 입력될 시 2개의 지연라인을 통해 메모리 어드레스를 생성하고, 2개의 저장수단에 이미 저장되어 있는 필터출력값들중 상기 생성된 메모리어드레스에 대응하는 필터출력값을 선택하여 출력한다. 이에 따라 필터길이 L, 탭수 N, 오버샘플링비 m을 갖는 필터를 구현할 시 요구되는 메모리의 용량을 2L×m에서 (2L/2-3+ 22)×m으로 줄일 수 있었다.In summary, the FIR filter according to the first embodiment of the present invention generates a memory address through two delay lines when two times oversampled signals are input during one symbol period, and stores two memory addresses. A filter output value corresponding to the generated memory address is selected and output from among the filter output values already stored in the means. As a result, the memory capacity required for implementing the filter having the filter length L, the number of taps N, and the oversampling ratio m was reduced from 2 L × m to (2 L / 2-3 + 2 2 ) × m.
지금까지 설명한 FIR필터는 도 5에 도시된 바와 같이 심볼레이트(CLK1)의 2배 클럭(CLK2)의 속도로 구현된 예로서, 이렇게 구현된 FIR필터의 경우에 요구되는 메모리의 용량을 현저하게 줄이는 방법에 대해 설명하고 있다. 한편 심볼레이트의 4배 이상의 클럭속도를 사용하여 FIR필터를 구현하는 경우에도 요구되는 메모리의 용량을 감소시킬 수 있는 FIR필터 및 필터링 방법도 고려해 볼 필요가 있다. 하기의 도 6과 도 7은 이러한 원리에 따라 구현된 FIR필터의 구성을 보여주는 도면이다. 즉, 도 6 및 도 7은 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)을 사용하는 FIR필터의 구성을 보여주는 도면으로, 이들에 도시된 FIR필터는 FIR필터의 구현시 요구되는 메모리의 용량을 도 5에 도시된 FIR필터보다 더욱 현저하게 줄일 수 있는 방법을 제공한다. 하기에서 도 6 및 도 7에 도시된 FIR필터의 기본 원리에 대해서는 도 5에 도시된 FIR필터와 동일하기 때문에 중복하여 설명하지 않음에 유의하여야 한다.As illustrated in FIG. 5, the FIR filter described so far is implemented at a speed of twice the clock rate CLK2 of the symbol rate CLK1. Thus, in the case of the FIR filter implemented as described above, the required memory capacity is significantly reduced. The method is described. On the other hand, even when the FIR filter is implemented using a clock speed four times higher than the symbol rate, it is necessary to consider the FIR filter and the filtering method that can reduce the required memory capacity. 6 and 7 show the configuration of the FIR filter implemented according to this principle. That is, FIGS. 6 and 7 show the configuration of the FIR filters using the clock four times the symbol rate CLK3. The FIR filters shown in FIG. 5 show the memory capacity required for implementing the FIR filter in FIG. It provides a method that can be significantly reduced than the illustrated FIR filter. It should be noted that since the basic principle of the FIR filter shown in FIGS. 6 and 7 is the same as the FIR filter shown in FIG.
제2실시예Second embodiment
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 FIR필터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 9은 도 6에 도시된 제1신호처리부(608)의 구체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 12는 상기 제2실시예에 따른 FIR필터의 동작타이밍을 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an FIR filter according to a second embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed configuration of the first
도 6에 도시된 FIR필터는 도 5에 도시된 FIR필터와는 달리 심볼레이트(CLK1)의 4배 클럭(CLK3)을 사용하고 있으며, 이 클럭(CLK3)을 사용하여 각 롬뱅크에 공급되는 어드레스들을 멀티플렉싱하는 방법을 사용하고 있다. 또한 도 5에서 사용된 바와 같이 분리된 롬뱅크를 사용하지 않고 연결된 어드레스를 갖는 메모리로서의 룩업테이블(610)을 구성함으로써 도 5에서는 요구되었던 멀티플렉서들(514,516)들에 대한 필요성을 제거시켰다. 이에 따라 전체적인 하드웨어의 크기를 줄일 수 있도록 하고 있다.Unlike the FIR filter illustrated in FIG. 5, the FIR filter illustrated in FIG. 6 uses a clock CLK3 that is four times the symbol rate CLK1, and uses the clock CLK3 to supply an address to each ROM bank. I'm using a method of multiplexing them. In addition, the configuration of the lookup table 610 as a memory having a concatenated address without using a separate ROM bank as used in FIG. 5 eliminates the need for the
도 9를 참조하면, 어드레스들을 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)을 사용하여 멀티플렉싱하는 것과 어드레스들을 발생시키기 위해 외부의 모듈로-3 카운터(606)의출력값을 사용하는 것 이외에는 도 5의 제1신호처리부(506) 및 제2신호처리부(508)의 구현방식과 동일한 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 또한 도 6의 제2신호처리부(612)도 도 5의 제3신호처리부(518) 및 제4신호처리부(520)와 같은 기능을 수행하도록 구현된다. 한편 본 발명의 제2실시예에서는 롬뱅크(618) 한 개만을 가지고 도 5의 제3롬뱅크(524)와 제4롬뱅크(526)를 대체할 수 있도록 하기 위해, 멀티플렉서(MUX2)(622)를 구비시킨다. 이 멀티플렉서(MUX2)(622)는 4배 클럭(CLK3)에 따라 롬뱅크(618)의 출력데이터를 선택하는 동작을 수행한다.Referring to FIG. 9, the first of FIG. 5 is used except for multiplexing the addresses using the clock CLK3 four times the symbol rate and using the output of the external modulo-3
도 6에서 제1지연부(602)는 일련의 L/2개의 지연소자[x(n)∼x(n-L/2+1)]가 접속되어 이루어지며 각 지연소자는 입력되는 데이터를 소정 심볼레이트(CLK1)에 따라 순차적으로 지연시켜 출력한다. 제2지연부(604)는 상기 제1지연부(602)의 각 지연소자에 대해 대칭관계에 있는 일련의 L/2개의 지연소자로 이루어지며 각 지연소자는 상기 심볼레이트(CLK1)에 따라 상기 제1지연부(602)로부터의 지연출력을 순차적으로 지연시켜 출력한다. 카운터(606)는 상기 심볼레이트의 2배 클럭(CLK2)을 카운팅하고 그 카운팅결과를 나타내는 제1출력신호(OUT)와 역카운팅결과를 나타내는 제2출력신호(
제1멀티플렉서(MUX1)(620)는 상기 제1지연부(602)의 최종 2비트 지연출력[x(n-L/2+2),x(n-L/2+1)]과 상기 제2지연부(604)의 최초 2비트 지연출력[x(n-L/2), x(n-L/2-1)]을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 멀티플렉싱하여 출력한다. 롬뱅크(618)는 각각이 상기 제1멀티플렉서(MUX1)(620)의 출력에 의해 정해질 수 있는 어드레스에 대응하는 필터출력값들을 저장하고 있는 롬들(ROM #0∼#3)로 이루어진다. 이때 롬뱅크(618)의 각 롬들은 22의 용량을 갖는다. 제2멀티플렉서(MUX2)(622)는 상기 롬뱅크(618)로부터 출력되는 필터출력값을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 멀티플렉싱하여 출력한다.The first multiplexer (MUX1) 620 is a final 2-bit delay output [x (nL / 2 + 2), x (nL / 2 + 1)] of the
도 9에서, 2:1 MUX는 제1지연부(602)의 최초 지연출력[x(n)]과 제2지연부(604)의 최종 지연출력[x(n-L+1)]을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 멀티플렉싱하여 그 멀티플렉싱 결과를 제어신호(CONT30)로서 출력한다. 또한 도 9에는 다수의 멀티플렉서들이 도시되어 있는데, 이때 초기의 멀티플렉서는 제1출력신호(OUT)와 제2출력신호(
도 6에서, 룩업테이블(610)은 2(L/2-1)의 용량을 가지는 것으로 탭수(N)에 따른 필터출력값들을 저장하고 있으며, 제1신호처리부(608)에 의해 생성되는 (L/2-1)비트의 어드레스에 의해 억세스되는 필터출력값을 출력하게 된다. 제2신호처리부(612)는 룩업테이블(610)로부터 출력되는 필터출력값들을 제어신호(CONT30)에 따라 선택적으로 2의 보수화처리를 행한다. 제2신호처리부(612)는 제어신호(CONT30)가 "하이"레벨인 경우에는 룩업테이블(610)로부터 출력되는 필터출력값을 2의 보수화처리하여 출력하고, 상기 제어신호(CONT30)가 "로우"레벨인 경우에는 룩업테이블(610)로부터 출력되는 필터출력값을 직접 출력하게 된다. 또한 상기 제2신호처리부(612)는 상기 룩업테이블(610)로부터 출력된 후 처리된 필터출력값과 제2멀티플렉서(MUX2)(622)로부터 인가된 필터출력값을 합하여 출력한다. 상기 제2신호처리부(612)로부터의 출력은 레지스터(614)로 인가되어 일시적으로 저장되게 된다. 그리고 가산기(616)는 상기 레지스터(614)에 의해 일시적으로 저장된 필터출력값과 제2신호처리부(612)에 의해 처리된 필터출력값을 가산하여 필터 출력데이터(FO)로서 출력한다.In FIG. 6, the lookup table 610 has a capacity of 2 (L / 2-1) and stores filter output values according to the number of taps N, and is generated by the first signal processing unit 608 (L / The filter output value accessed by the address of the bit 2-1) is output. The
전술한 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 FIR필터는 2L/2-1의 용량을 가지는 룩업테이블과 22의 용량을 가지는 롬뱅크만이 요구되며, 이들의 동작은 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 의해 제어된다. 그러므로 도 5에 도시된 FIR필터에서 요구되는 메모리의 용량에 비해 그 요구되는 메모리의 용량이 절반으로 줄어들었음을 알 수 있다. 또한 도 5에 도시된 FIR필터의 경우에는 멀티플렉서들(514,516,528, 530)이 요구되지만 이러한 멀티플렉서들도 요구되지 않음을 알 수 있다. 결과적으로 본 발명의 제2실시예에 따른 FIR필터는 본 발명의 제1실시예에 따른 FIR필터에 비해 감소된 용량의 메모리와 간단화된 구성을 가지면서도 동일한 필터링 효과를 제공한다.As described above, the FIR filter according to the second embodiment of the present invention requires only a lookup table having a capacity of 2 L / 2-1 and a Rombank having a capacity of 2 2 . Controlled by the double clock CLK3. Therefore, it can be seen that the required memory capacity is reduced by half compared to the memory capacity required by the FIR filter shown in FIG. 5. In addition, in the case of the FIR filter illustrated in FIG. 5,
제3실시예Third embodiment
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 FIR필터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 10은 도 7에 도시된 제1신호처리부(708)의 구체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 13은 상기 제3실시예에 따른 FIR필터의 동작타이밍을 보여주는 도면이다.7 is a view showing the configuration of the FIR filter according to a third embodiment of the present invention, FIG. 10 is a view showing the specific configuration of the first
도 7은 도 5에 도시된 FIR필터와 유사한 구조를 가지고 있음을 알 수 있다. 본 발명의 제3실시예에 따른 FIR필터는 2개의 롬뱅크(722,712)와 두 개의 멀티플렉서(726,714)를 사용하고 있으며, 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)을 사용하여 롬뱅크(712)로 입력되는 어드레스들을 발생시키는 제1신호처리부(708)와 모듈로-3 카운터(706)의 출력값들을 멀티플렉싱하도록 하고 있다. 즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 FIR필터는 도 5에 도시된 FIR필터와 유사한 구조를 가지면서도 도 6과 같은 메모리 용량을 갖도록 구현되는 것이다. 또한 도 6에서와 마찬가지로 롬뱅크(722)의 출력데이터값들은 4배 클럭(CLK3)에 의해 제어되는 제2멀티플렉서(726)에 의해 선택된다. 이 롬뱅크(722)의 입력어드레스들은 각 지연부(702,704)의 하위 2비트들[x(n-L/2+2),x(n-L/2+1)][x(n-L/2),x(n-L/2-1)]에 의해 구성되며, 이 어드레스들 또한 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 의해 제어되는 2:1 멀티플렉서(724)에 의해 멀티플렉싱된다.FIG. 7 shows a structure similar to that of the FIR filter shown in FIG. 5. The FIR filter according to the third embodiment of the present invention uses two
도 7에서, 제1지연부(702)는 일련의 L/2개의 지연소자[x(n)∼x(n-L/2+1)]가 접속되어 이루어지며 각 지연소자는 입력되는 데이터를 심볼레이트(CLK1)에 따라 순차적으로 지연시켜 출력한다. 제2지연부(704)는 제1지연부(702)의 각 지연소자에 대해 대칭관계에 있는 일련의 L/2개의 지연소자[x(n-L/2)∼x(n-L+1)]로 이루어지며 각 지연소자는 상기 심볼레이트(CLK1)에 따라 제1지연부(702)로부터의 지연출력을 순차적으로 지연시켜 출력한다. 카운터(706)는 상기 심볼레이트의 2배 클럭(CLK2)을 카운팅하고 그 카운팅결과를 나타내는 제1출력신호(OUT)와 역카운팅결과를 나타내는 제2출력신호(
제1멀티플렉서(MUX1)(620)는 상기 제1지연부(602)의 최종 2비트 지연출력[x(n-L/2+2),x(n-L/2+1)]과 상기 제2지연부(604)의 최초 2비트 지연출력[x(n-L/2), x(n-L/2-1)]을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 멀티플렉싱하여 출력한다. 롬뱅크(722)는 각각이 상기 제1멀티플렉서(MUX1)(620)의 출력에 의해 정해질 수 있는 어드레스에 대응하는 필터출력값들을 저장하고 있는 롬들(ROM #0∼#3)로 이루어진다. 이때 롬뱅크(722)의 각 롬들은 22의 용량을 갖는다. 제2멀티플렉서(MUX2)(622)는 상기 롬뱅크(722)로부터 출력되는 필터출력값을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 멀티플렉싱하여 출력한다.The first multiplexer (MUX1) 620 is a final 2-bit delay output [x (nL / 2 + 2), x (nL / 2 + 1)] of the
도 10에서, 2:1 MUX는 제1지연부(702)의 최초 지연출력[x(n)]과 제2지연부(704)의 최종 지연출력[x(n-L+1)]을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 멀티플렉싱하여 그 멀티플렉싱 결과를 제어신호(CONT40)로서 출력한다. 또한 도 10에는 다수의 멀티플렉서들이 도시되어 있는데, 각 멀티플렉서들은 제1지연부(702)의 최초 지연출력을 제외한 나머지 (L/2-3)비트의 지연출력들[x(n-1)∼x(n-L/2+3)]과 이들 출력들에 대해 대칭관계에 있는 제2지연부(604)의 지연출력들[x(n-L+2)∼x(n-L/2-2)]을 상기 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 따라 각각 멀티플렉싱하여 출력한다. 그리고 상기 다수의 멀티플렉서의 후단에는 다수의 배타적 논리합회로가 연결되는데, 이 다수의 배타적 논리합회로는 다수의 멀티플렉서들의 각 출력과 제어신호(CONT40)를 배타적 논리합연산하여 이들 출력을 (L/2-3)비트의 어드레스로서 출력한다. 결과적으로 제1신호처리부(708)는 (L/2-3)비트의 어드레스를 생성하는 것이다.In FIG. 10, the 2: 1 MUX recalls the initial delay output [x (n)] of the
도 7에서, 제3멀티플렉서(MUX3)(710)는 제1출력신호(OUT)와 제2출력신호(
전술한 바와 같은 본 발명의 제2실시예에 따른 FIR필터는 2L/2-3의 용량을 가지는 롬뱅크와 22의 용량을 가지는 롬뱅크만이 요구되며, 이들의 동작은 심볼레이트의 4배 클럭(CLK3)에 의해 제어된다. 그러므로 도 5에 도시된 FIR필터에서 요구되는 메모리의 용량에 비해 그 요구되는 메모리의 용량을 절반으로 줄일 수 있다. 또한 도 5에 도시된 FIR필터의 경우에는 멀티플렉서들(514,516,528, 530)이 요구되지만 이러한 멀티플렉서들도 요구되지 않음을 알 수 있다. 결과적으로 본 발명의 제3실시예에 따른 FIR필터는 본 발명의 제1실시예에 따른 FIR필터에 비해 감소된 용량의 메모리와 간단화된 구성을 가지면서도 동일한 필터링 효과를 제공한다.As described above, the FIR filter according to the second embodiment of the present invention requires only a Lombank having a capacity of 2 L / 2-3 and a Lombank having a capacity of 2 2 . Controlled by the double clock CLK3. Therefore, the capacity of the required memory can be reduced by half compared to the capacity of the memory required by the FIR filter shown in FIG. In addition, in the case of the FIR filter illustrated in FIG. 5,
상술한 바와 같이 본 발명은 탭드지연라인방식과 룩업테이블방식을 혼용하여 FIR필터를 구현하는 경우에 2개의 지연라인 각각이 2개 또는 4개의 저장수단에 저장되어 있는 필터출력값을 억세스하기 위한 2개의 메모리 어드레스를 생성할 수 있도록 한다. 이에 따라 요구되는 메모리의 용량을 더 줄일 수 있으며, 또한 FIR필터의 구현에 요구되는 구성요소들의 수를 더 줄일 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, when the FIR filter is implemented using a mixed tap delay line method and a lookup table method, two delay lines each for accessing filter output values stored in two or four storage means are provided. Allows you to create memory addresses. Accordingly, the memory capacity required can be further reduced, and the number of components required for implementing the FIR filter can be further reduced.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
Claims (36)
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