KR930001296B1 - 보간용 시간이산 필터장치 - Google Patents

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KR930001296B1 KR1019850000052A KR850000052A KR930001296B1 KR 930001296 B1 KR930001296 B1 KR 930001296B1 KR 1019850000052 A KR1019850000052 A KR 1019850000052A KR 850000052 A KR850000052 A KR 850000052A KR 930001296 B1 KR930001296 B1 KR 930001296B1
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엔. 브이. 필립스 글로 아이람펜파브 리켄
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Abstract

내용 없음.

Description

보간용 시간이산 필터장치
제1도는 보간용 시간이산 필터장치의 이론적인 기능 구조를 도시.
제2도는 제1에서 도시된 필터장치에서 사용된 ″아나로그″필터의 유한 임펄스 응답을 도시.
제3도는 제1도의 필터장치를 설명하기 위한 시간선도.
제4도는 본 발명에 따른 보간용 시간이산 장치의 실시예를 도시.
제5도는 제4도에서 도시된 실시예에서 사용된 필터계수 발생기의 동작을 설명하기 위한 시간선도.
제6도는 임펄스 응답의 서로 다른형을 도시.
제7도는 임펄스 응답이 제6도에서 도시된 형을 갖는 경우로 제4도에서 도시된 필터계수발생기에서 이루어진 변형을 도시.
제8도는 사용하기 위한 시간이산 톱니파 발생기를 도시.
제9도는 필터계수발생기의 다른 실시예를 설명하기 위한 시간선도.
제10도는 제4도에서 도시된 필터장치에서 사용하기 위한 신호처리용 장치의 실시예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 아나로그 필터 2 : 샘플링장치
3 : 신호처리용장치 4 : 필터계수발생기
5 : 버퍼기억 6,7 : 클럭펄스 발생기
400 : 톱니파 발생기 401,402,403, 405,406 : 시프트 레지스터
404 : 제로(0)크로싱 검출기회로 407,408 : 감산용장치
409 : 가산기 410, 412 : 분할기단
411 : 마이크로컴퓨터 413, 414 : 배율기단
418 : 상향/하향 계수기 420 : 디지탈 저역통과필터
본 발명은 입력 샘플링 주파수 fi가 연관된 시간이산 입력신호를 출력 샘플링 주파수 fu가 입력 샘플링 주파수보다 더높이 연관된 시간이산 출력신호로 변환하는 보간시간이산 필터장치에 관한 것이다.
일반적으로 공지된 바와같이, 시간이산 신호는 일련의 신호 샘플로 구성된다. 이러한 신호에 연관된 샘플링 주파수는 이들 신호 샘플이 발생하는 속도를 표시한다. 신호 샘플 자체는 주어진 순간에서 신호의 크기를 표시한다. 어떤 정해진 범위내에서 이러한 신호샘플은 어떠한 값 또는 다수의 이산값중 하나만을 취할 수 있다. 후자의 경우에 디지탈 신호가 포함되어 신호 샘플은 다비트를 갖는 코드워드(code word)로 통상 표현된다.
이후 입력신호의 신호샘플은 입력샘플로 명명될 것이고 x(q) : q=…-2,-1,0,1,2,3,…으로 나타낼 것이다. 유사하게, 출력신호의 신호샘플은 출력샘플로 명명될 것이고 y(n) : n=…-2,-1,0,1,2,3,…으로 표시될 것이다.
상술된 형의 보간필터장치는 이미 수년동안 공지 되어져 왔다. 간단명료하게 나타내기 위해서, 일반관찰에서 절 C에서 목록되어있는 참조 1-6로 참조된다. 이러한 장치는 출력 샘플링 주파수와 입력 샘플링 주파수간의 비가 유리수인 값에 연관된 출력 샘플링 주파수의 시간이산 출력신호를 산출한다. 통상, 출력 샘플링 주파수는 입력 샘플링 주파수의 정수배이다.
보간필터의 실제적인 수행에 관해서는 예를들어 참조 3,4,5에서 상세히 기술된다. 시간이산 필터장치의 모든형과 같이 시간이산 입력신호와 또한 필터계수가 적용되는 신호처리용 회로를 구비한다. 공지된 바와같이, 이들 필터계수는 필터의 유한 임펄스 응답의 샘플을 표시하고 필터계수발생기에 의해 산출된다.
그러나, 실제로는 출력 샘플링 주파수는 입력 샘플링 주파수의 유리수배율이 아니고 예를들어
Figure kpo00001
인 것을 포함하는 경우도 있다는것이 알려져 있다. 이러한 경우는 예를들어 상호결합 되어져야만 되는 디지탈 오디오 기기와 디지탈 동조기, 디지탈 테이프 레코더, 디지탈 레코드 플레이어 등등에서 발견된다.
실제로, 이들 장치 각각은 요구되는 샘플링 펄스를 발생하는 자체의 클럭발생기를 구비한다. 이들 클럭펄스발생기의 주파수는 결코 정확하게 서로 동등하지는 않을것이다. 장치가 서로 함께 동작하도록 하기 위해서 제1장치에 의해서 산출된 디지탈 신호에 연관된 출력 샘플링 주파수는 제2장치에 의해서 수신된 입력 샘플링 주파수와 동등해야만 한다.
본 발명의 목적은 유리수 보간율을 갖는 보간 필터장치를 제공하는데에 있다.
본 발명에 따른 본 필터장치는 그러므로 a) 상기 입력샘플링 주파수 fi에서 나타나는 입력클럭펄스 ki(q)를 발생하는 제1수단, b) 상기 입력 샘플링 fu에서 나타는 출력클럭펄스 ku(n)를 발생하는 제2수단과, c) W필터계수의 군을 발생하는 필터 계수발생기를 구비하고 있으며, 발생기는 (l)입력클럭펄스와 출력클럭펄스가 인가되고 각 입력펄스 ki(q)에 응답하여 편차성분 d(q)를 발생하는 수단과, 이 편차성분 d(q)의 크기는 입력클럭펄스와 바로 선행되거나 바로 따라나오는 출력클럭펄스 사이에 위치된 시간간격 Td(q)와 두연속 출력클럭펄스 사이의 시간간격 Tu=1/fu 사이의 비에 비례하며, (2) 편차성분 d(q)에 응답하여 W 필터계수의 군을 발생하는 수단을 구비하며, 수 W를 갖는 필터계수는 a(d(q), w)와 동일하고
a(d(q), w)=h(d(q)Tu+wTu)
w=0,1,2,…W-1
의 표현식으로 정의되며, 여기서 h(V)는 FIR 필터의 임펄스 응답을 표시하고
Figure kpo00002
는 -∞＜V＜∞의 간격내에서 연속으로 변화하며, d) 상기 필터계수에서 선택된 계수로 입력샘플을 배율시키고 이와같이 얻어진 산출량을 함께 가산함으로써 출력샘플 y(n)을 발생하는 신호처리용 장치를 구비하고 있다.
종래 기술의 보간필터장치에서 필터계수의 동일군은 항상 사용된다는것에 주목해야 한다. 본 발명에 따른 필터장치에서 필터계수의 이군은 연속으로 변화한다. 또한 종래기술의 보간필터장치와 대비하여 새로운 출력샘플의 동일한 수는 각 새로운 입력샘플후에 공급되고, 두 입력샘플 사이에서 나타나는 출력샘플의 수는 본 발명에 따른 보간필터 장치에서 변화한다는 것에 주목해야 한다.
C참조
1. 보간에 따른 디지탈 처리 연구방법, 알. 더블유. 샤퍼, 엘. 알. 라비너 (R.W. Schafer, L.R. Rabiner), 1973년 6월 IEEE의 회보 책 61권 제6호의 692-702페이지
2. 이산신호를 이산 단측 대역신호주파수 다중신호로 그리고 그 역으로 변환하는 장치, 미합중국 특허 제41 31 764호(PHN 8731) 절 E(1,2)
3. 디지탈 필터, 미합중국 특허 제39.28.755호(PHN 6883)
4. 보간용 디지탈 필터, 미합중국 특허 제39.88.607호(PHN 7733)
5. 입력버퍼를 가진 보간용 디지탈 필터, 미합중국 특허 제39.97.773(PMN 7729)
6. 디지탈 샘플링 주파수를 증가 또는 감소시키는 보간-십진회로
7. 디지탈 신호처리의 이론 및 적용 엘. 알. 라비너, 비. 골드(B.Gold)
8. 디지탈신호 처리에서의 전문용어 엘. 알. 라비너씨와 그외 공동발명자 1972년 12월 오디오 및 전자음향학에 관한 IEEE 회보의 책 AU-20중 322-337페이지.
이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 시간이산 입력신호의 샘플링 주파수를 변화시키는 시간이산 필터장치의 이론적인 모델을 개략적으로 도시한것이다. 이 필터장치는 샘플링 장치(2)를 수반하는 ″아나로그″필터(1)를 구비하고 있다. 입력 샘플링 주파수 fi에서 발생하는 일련의 입력샘플 X(q),(q)=…-2,-1,0,1,2,3…에 의해서 형성된 시간이산 입력신호는 이 필터(1)에 인가된다. 이 필터는 소위 독립적인 출력신호로 불리는 Zx(q)(t)의 모든 합과 동일한 출력신호 Z(t)를 공급한다. 필터(1)가 입력샘플 X(q)에 응답하여 이러한 독립적인 출력신호를 발생시킨다. 공지된 바와같이, 이 독립적인 출력신호를 발생시킨다. 공지된 바와같이, 이 독립적인 출력신호는 이 입력샘플과 이 필터의 임펄스 응답과의 적과 동일하다. 만일 이 임펄스 응답이 함수 h(V)로 표현된다면, 이 독립적인 출력신호는 다음과 같이 수학적으로 표현될 수 있다.
Zx(q)(t)=x(q)h(t-tx(q))………………………………………(1)
여기서 tx(q)는 입력샘플 x(q)가 발생하는 순시를 표시한다. 이 순시에서
tx(q)=qTi……………………………………………………………(2)
Ti=1/fi를 갖는다고 가정하면
Zx(q)(t)=x(q)h(t-qTi)…………………………………………(3)
임펄스 응답 h(V)는 모든 V값에 대해서 한정되지만, 그러나 유한 간격에서만은 0와 같지않은 값을 취하는 것으로 가정될 것이다. 그러므로, 필터(1)는 때때로 FIR-필터(=유한 임펄스 응답-필터(Finite Impulse Response-filter)로도 명명된다. 이 임펄스 응답은 제2도에서 도시된 모양을 갖는다고 가정을하자. 만일 지금 입력샘플 x(q)가 제3도의 a에서 도시된 바와같이 순서 qTi에서 발생한다면, 모든 독립적인 출력신호는 공지되어 있다. 이들 독립적인 출력신호중 얼마간은 즉 q=-3,-2,-1,0,1,2에 대해서는 제3도의 b,c,d,e,f,g에서 도시된다. 여기서 독립가변 q의 모든값에 대해서 x(q)=1이라고 가정을 한다. 상술된 바와같이 이 필터(1)의 실제 출력신호 Z(t)는 모든 독립출력신호의 수학적 합으로 형성된다. 임펄스 응답이 유한하므로, 최종 출력신호 Z(t)에 기여하는 독립출력신호의 수도 또한 유한하다. M 독립출력신호에서 이 기여는 0와 같지않고 필터는 인과필터이고 필터에 마지막으로 인가된 입력신호 샘플은 수q를 갖는다고 가정을 하면
Figure kpo00003
t＜(q+1)Ti가 된다. 이 출력신호와 독립 출력신호의 어느것이라도 예를들어 제3도의 H에서 표시되고 2
Figure kpo00004
와 같도록 선택된 출력 샘플링 주파수 fu에서 발생하는 샘플링 펄스의 순차로 샘플링 장치(2)에서 지금부터 샘플된다. n번째 샘플링 펄스는 ku(n)으로 표시될 것이고 다음의 표현식으로 규정된 순시 tku(n)에서 발생한다. 즉
tku(n)=to+nTu……………………………………………………………………(5)
여기서 to는 임의 시정수를 표시하며 또한 o≤to＜tu로 가정될 것이다. 이와같이 샘플링 장치(2)는 일련의 출력샘플을 산출하고, n번째 샘플링 펄스 ku(n)에 응답하여 얻어진 출력 샘플은 y(n)으로 표시되고 다음의 표현식으로 규정된다. 즉
y(n)=Z(to+nTu)=
Figure kpo00005
×(q-m)h(to+nTu-(q-m)Ti)………………(6)
만일 더욱 상세하게는 fu가 fi보다 적다면 십진용 필터장치가 포함된다. 만일 비교해서 fu가 fi가 크다면 보간용 필터장치가 포함된다. 다음의 기술은 보간용 필터장치에 근거를 둔것이고 fu=Rfi R≥1 이라고 가정될 것이다. 이러한 관계에서 이 특성 R은 때때로 보간인자로서 표시된다.
보간용 필터장치로 인하여 출력 샘플링 주파수 fu가 입력 샘플링 주파수보다 크다면, 다수의 출력 샘플은 두 연속 입력샘플 x(q)와 x(q+1)사이에 위치된 시간간역 Tq에서 발생한다. 이 시간간격에서 발생하는 제1출력샘플의 수는 nq로 표시되고 그간격 에서의 r번째 출력샘플은 nq+r로 표시된다. 또한 만일 이 간격에서 제1출력샘플 y(nq)와의 바로 선행한 입력샘플 x(q) 사이의 거리가 Td(q)로 표시되면, 표현식(6)으로부터
Figure kpo00006
이 되면 여기서
Td(q-m)=to+nq-mTu-(q-m)Ti………………………………………………(8)
표현식(7)에서 W=(nq-nq--+R)인 양 h(Td(q-m)+wTu)는 시간이산 필터장치의 필터계수를 표시한다. 다음의 절에서 이들 필터계수는 간략히 표시하기 위해서 a(d(q),w)로 표시될 것이다. 양 d(q)은 편차성분으로 명명되고 다음과 같이 규정된다. 즉
d(q)=Td(q)/Tu………………………………………………………………(9)
선행된 절에서는 원칙적으로 보간인자는 1보다 크거나 1과 같은 임의의 양수값을 갖는다고 가정되었다. 본 절에서는 어떤 특정한 경우에 대해서 더욱 상세히 기술한 것이다.
제1경우에서 R=1이나 fu=fi이고 연속으로 Tu=Ti이라고 가정하면
r=o
q-m=nq-m
Td(q-m)=to…………………………………………………………………(10)
nq-nq-m=mTi
nq=q
를 갖으며 따라서 각 출력샘플은 다음의 표현식으로 정해진다. 즉
Figure kpo00007
표현식(11)으로 규정된 동작을 하는 시간이산 필터장치의 실시예는 다른 회보에서뿐만 아니라 참조 7의 9장과 참조 8에서 상세히 기술된다.
제2경우에서는 R＞1이라고 가정된다. 이제부터 구별은 R이 정수인 경우와 R이 정수가 아닌 경우와의 사이에서 이룽어질 수 있다.
만일 R이 정수이면 r=0,1,2,…R-1
Ti=RTu………………………………………………………………(12)
Td(q)=to를 포함하며 따라서 각 출력샘플은 다음의 표현식으로 규정된다.
Figure kpo00008
이러한 보간용 시간이산 필터장치의 실시예는 예를들어 참조 1,3,4에서 상세히 기술된다.
보간인수 R이 정수가 아니고 유리수인것으로 실현되는 경우에는, 예를들어 R=L/P인 두정수의 지수로서 표현될 수 있으며, 십진인수 P를 갖는 십진용 시간이산 필터장치는 보간인수 L을 갖는 보간용 시간 이산필터장치와 종속으로 배열될 수 있다. 이 형의 보간용 시간이산 필터장치는 예를들어, 참조 3,5,6에서 기술되어 있다.
보간인수 R이 정수가 아니고 무리수이다면 상황은 전혀 다르다. 이경우에 두연속 입력샘플간에서 발생하는 출력샘플의 수는 항상 같지는 않다. 이 수가 R'보다 크기 않다고 가정을 하면, 전체 W=MR' 필터계수 a(d(q),w)의 군은 모든 출력샘플을 계산하는데 이용되어야 한다. 표현식(7)에 따라, 이들 필터계수는 다음의 표현식에서 얻어진다. 즉,
a(d(q),w)=h(Td(q)+wTu)
w=0,1,2…MR'…………………………………………………………(14)
Td(q)가 입력샘플에서 출력샘플로 변화함에 따라, 군의 필터계수는 연속으로 값이 변화한다. 무리수 보간용 인수를 갖는 보간용 시간이산 필터장치의 실치예는 다음의 절에서 기술될 것이다.
제4도는 무리수 보간용 인수를 갖는 보간용 시간이산 필터장치의 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 공지된 방법에서는 신호처리용장치(3)와 필터계수발생기(4)를 구비하고 있다. 이 신호처리용장치(3)에 선행되는 것은 입력샘플 x(q)가 인가되는 버퍼기억(5)이다. 이러한 입력샘플 x(q)는 입력클럭펄스 ki(q)가 기록입력 WR에서 발생하는 순시에서, 이 버퍼기억에 기억된다. 출력클럭펄스 Ku(n)가 이 버퍼기억의 판독입력 R에 인가되는 순시에서 이 버퍼기억의 내용은 신호처리용(3)에 이가된다. 이 버퍼기억은 이것의 결과에 따라 리셋트된다고 지금부터 가정을 한다. 만일 지금 새로운 입력클럭펄스 Ki(q)가 발생되기전에 차후 출력클럭펄스 Ku(n)가 발생하며, 이 버퍼기억은 0값을 갖는 신호샘플을 공급한다. 입력클럭펄스 Ki(q)는 클럭펄스발생기(6)에 의해 산출되고 입력 샘플링 주파수 fi를 가져 발생된다. 출력클럭펄스 ku(n)는 클럭펄스 발생기(7)에 의해 산출되고 출력 샘플링 주파수 fu를 갖고 발생된다.
표현식(7)에서 명백해진 바와같이, 필터계수 a(d(q),w)는 시간간격 Td(q)과 따라서 편차성분 d(q)가 알려질때까지 계산될 수 없다. 이미 언급된 바와같이, 이 편차성분은 입력샘플 x(q)와 바로다음의 출력샘플 y(nq)사이에 위치된 시간간격 Td(q)와 출력 샘플링 Tu간의 비 또는 동일하게 입력클럭펄스 ki(q)가 발생하는 순서 tki(q)와 바로다음의 출력클럭펄스 ku(nq)가 발생하는 사이에 위치된 시간간격과 두 연속출력 펄스간의 간격 Tu간의 비를 표시한다.
제4도에서 도시된 필터계수발생기(4)에서 이 편차성분 d(q)는 특정한 계수방식과 w 필터계수에 연관된 군을 참조하여 계산된다. 발생기는 주기 Ti를 갖는 주기적인 아나로그 톱니형 신호의 디지탈 엔코드 샘플을 속도 fu로 발생하는 디지탈 톱니파 발생기(400)를 구비한다. 이해를 돕기 위해서, 제4도에서 도시된 바와같이, 발생기 (400)는 입력클럭펄스 ki(q)로 제어되는 톱니파 발생기(400(1))를 구비하는 것으로 가정된다. 이 발생기는 예를들어 제5도에서 a로 도시된 아나로그 톱니파형 신호를 발생하고, 이 신호는 +E와 -E값 사이에서 변화하고 이 값은 입력클럭펄스 ki(q)가 발생하는 순시에서 +E에서 -E로 갑자기 변화한다. 간단히 표시하기 위해서, 이들 입력클럭펄스를 제5도의 b에서 도시한다. 아날로그 톱니파 신호는 이와같이 예를들어 제5도의 c에서 도시된 바와같이 순시 tku(n)에서 출력클럭펄스 ku(n)에 의해 샘플링장치(400(2))에서 샘플된다. 이 샘플링장치(400(2))는 제5도의 a에서 화살표로 도시되고 아나로그/디지탈 변환기(400(3))에서 디지탈로 엔코드되는 신호샘플 S(n)을 발생한다. 편차성분 d(q)이 어떻게 결정되는 것인가에 대해서는 지금부터 더욱 상세히 설명할 것이다.
주어진 입력클럭펄스 ki(q)가 두 연속 출력클럭펄스 ku(nq-1)와 ku(nq)사이에서 발생된다고 가정을 하면, 마지막에 언급된 이들 두 클럭펄스 사이의 거리는 Tu이다. ki(q)와 ku(nq)사이의 거리는 기대한 시간 간격 Td(q)이다. 만일 지금 순시 tku(n-1)와 tku(nq)에서 톱니파 신호에서 취해질 수 있는 신호샘플이 각각 S(nq-1)과 S(nq)를 갖는다면,
Td(q) : (Tu-Td(q)) = (E-│S(nq)│) : (E-│S(nq-1)│)
따라서
Figure kpo00009
상기식에서부터 편차성분 d(q)은 톱니파 신호의 신호샘플의 값으로 전부 결정될 수 있다. 더우기 제4도에서 도시된 바와같이, 이들 신호샘플 S(n)은 이러한 목적때문에 두개 시프트 레지스터 소자(401,402)의 종속배열과 시프트 레지스터 소자(403)에 인가된다. 이들 시프트 레지스터 소자의 내용은 출력 클럭펄스 ku(n)의 제어하에서 이동된다. 신호샘플 S(n)은 0크로싱 검출기 회로(404)에도 인가되며 이 회로(404)는 정극성의 신호샘플이 부극성의 심호샘플에 선행될때마다 검출펄스를 발생한다. 이 검출펄스는 두개 시프트 레지스터 소자(405,406)의 클럭펄스입력에 인가된다. 이들 소자(405,406)의 신호 입력은 각 시프트 레지스터 소자(402,403)의 신호출력에 연결된다. 이 검출펄스에 응답하여 시프트 레지스터 소자(405,406)의 내용은 S(nq-1)과 S(n)과 동일해진다. 감산용장치(407,408)에서 이들 신호샘플의 절대값은 E값에서 감산된다. 이와같이 얻어진 두차성분은 가산기장치(409)에서 함께 가산되고 이와같이 얻어진 합성분 0(nq)은 감산용장치(407)에 의해서 발생된 차성분으로 분할기단(410)에서 분할된다. 이와같이 얻어진 편차성분 d(q)은(예를들어 마이크로컴퓨터) 연산장치 (411)에 인가되고 이 장치 (411)는 표현식(14)에 따라 요구된 필터계수 a(d(q),w)(기술된 경우 4개)를 주어진 d(q)값에서 계산하도록 배열된다. 조금도 임펄스 응답 h(v)의 형태에 제한을 하지않는 제4도에서 도시된 실시예의 계수발생기에 따라 마이크로컴퓨터(411)를 사용하여 편차성분 d(q)의 계산된 값에서 시작하는 w(=4)필터계수를 계산할 수 있다. 특정용의 하드웨어는 특별히 형상된 임펄스 응답을 규정할때, 예를들어 임펄스 응답이 제6도에서 도시된 형상을 갖을때 유리하게 사용될 수 있으며 이 응답은 다음과 같이 규정된다. 즉
Figure kpo00010
.....................................................(16)
여기서 H는 상수를 나타낸다. 상기로부터 다음과 같은 것이 얻어진다. 즉
a(d(q)), 0=d(q)H
a(d(q)), 1=(1-d(q))H .................................(17)
a(d,q), 2=0
a(d(q)), 3=0
따라서, d(q)는 표현식(15)에서 얻을 수 있으며 다음과 같은 것을 갖는다. 즉
Figure kpo00011
다르게는, 이 경우에 인수 1-d(q)는 감산용장치(제 4 도 참조)의 출력신호를 합성분 0(nq)으로 분할함으로써 얻을 수 있다. 완벽을 기하기 위해서는, 이 모든것은 제7도에서 개략적으로 도시한다. 제7도에서 표시된 바와같이, 감산용장치(408)의 출력신호는 분할기단(412)에 인가되고, 또한 가산기장치(409)로부터 합성분 0(nq)을 수신한다. 두 분할기단(410,412)의 출력성분은 배율기단(413,414)에서 상수 H로 배율된다.
이 경우에 합성분 0(nq)은 d(q)와 1-d(q)로 표현되고, 교체로 다음과 같이 계속된다. 필터계수를 다음과 같이 선택한다. 즉
a(d(q)), 0=E-S(nq)
a(d(q)), 1=E-S(nq-1)
a(d(q)), 2=0
a(d(q)), 3=0
신호처리용장치(3)는 지금부터 출력샘플 y'(n)을 공급하며 이 샘플 y'(n)은 배율회로에 인가되고 H10(nq)로 배율되어 요구된 출력샘플 y(n)을 얻을 수 있다.
제4도에서 도시된 계수발생기에서 신호샘플 S(n)은 아나로그 톱니파 신호를 샘플하여서 얻어진다. 완전히 디지탈 방식으로 이들 신호샘플을 발생하는 톱니파 발생기를 제8도에서 도시한다. 발생기는 D형 플립플롭(414)을 포함하는 입력회로를 구비한다. 플립플롭(414)의 D입력은 연속적으로 논리값 “1”을 수신한다. 클럭입력 CL은 입력클럭펄스 ki(q)를 수신하고 리셋트 입력 R은 리셋트 신호를 수신한다. 이 D형 플립플롭(414)의 Q출력은 D형 플립플롭(415)의 D입력에 연결된다. 출력클럭펄스 ku(n)은 이 플립플롭의 클럭펄스입력 CL에 인가된다. D형 플립플롭(415)의 Q입력에서 나타나는 펄스와 반전기(416)에서 반전된 출력클럭펄스 ku(n)는 D형 플립플롭(414)의 리셋트 입력 R에 리셋트 펄스로서 인가된 출력펄스의 NAND게이트(417)에 인가된다. 두개의 D형 플립플롭으로 형성된 이 입력회로는 예를들어 시그네틱스 (signetics)로 표시된 “74”계열의 상대 D형 플립플롭일 수 있다.
n형 플립플롭(415)의 출력펄스는 디지탈 구성으로 이루어진 위상고정루프 (PLL)에 인가된다. 이 루프는 상향/하향계수기(418)를 구비하며 이 계수기(418)의 계수범위는 O-2E 범위내에 있다. D형 플립플롭(415)의 출력펄스는 상향계수용 입력 (+)에 인가된다. 이 계수기(418)의 계수위치는 감산용장치(419)를 통하여 디지탈 저역통과필터(420)에 간격 Tu를 갖고 인가된다. 감산용장치(419)에서 계수위치는 예를들어 계수기(418)의 범위(2E)의 절반(E)과 동일한 기준수 REF로 감소된다.
1Hz보다 적은 대역폭을 갖는 저역통과필터(420)는 속도 fu로 가산기(421)와 지연시간 Tu과 동일한 지연회로망(422)으로 형성된 어큐뮬레이터에 인가되 출력수를 발생한다. 가산기(421)는 각각c와e로 표시된 두개 출력을 가진다. 출력c에서 (최상위) 자리올림비트는 가산기에서 발생된 워드에서 발생하고 이 워드의 나머지 비트는 출력e에서 발생한다. 출력c는 또한 상향/하향계수기(418)의 하향계수용 입력(-)에 연결되고 출력e는 동시에 톱니표 발생기의 출력을 표시한다.
상기에서 발생기(400(1))는 톱니파 신호를 발생하는 것으로 가정되었다. 그러나, 교체로 예를들어 제9도에서 도시된 방법으로 삭감으로 변화하는 신호를 발생하도록 이 발생기를 구성하는 것도 가능하다. 편차성분 d(q)을 결정하기 위해서 두 신호샘플 S(nq+2)와 S(qn+3)은 시작점일 수 있다. 이것은 또한 톱니형 신호가 포함되어진 제5도에서 개략적으로 도시된 경우에서 가능하다는 것이 주목된다. 이 경우에 0크로싱 검출기(404)는 정극성을 갖는 신호샘플이 이어지는 부극성을 갖는 신호샘플 각각에 대해 출력펄스를 발생해야만 한다.
필터계수발생기(4)는 다음과 같이 동작한다. 두 연속출력클럭펄스 ku(n)간의 시간간격 Tu는 무한대로 작은 부간격 Tuo의 무한수로 분배된다. 이후 이것은 두 연속출력클럭펄스 ku(n)와 입력클럭펄스 ki(q)가 위치되는 사이에서와 부간격에서 결정된다. 이 부간격의 수는 편차성분 d(q)되도록 고려될 수 있다. 지금 부간격의 수는 d(q)가 표시되어지는 비트의 수에 의하여 정해진다. 만일 이 비트의 수가 계수가능한 부간격수가 얻어지도록 선택되면, 다음의 절차가 따른다. 편차성분의 각 값에 연관된 MR 필터계수 a(d(q),w)는 미리 계산되어 기억매체에 기억된다. 편차성분은 16개의 다른값을 취한다고 가정을 하면, 이 기억매체는 예를들어 16MR' 필터계수를 포함한다. 편차성분이 인가되고 이 편차성분의 값에 좌우되는 선택기는 필터계수의 16개군에서 바람직한 군을 선택한다. 이러한 경우에 용어 “보기표”가 때때로 이용된다.
신호처리용장치에 특히 적합한 실시예는 참조 7의 제 9,10도에서 공지되어 있으며 완벽을 기하기 위해서 제10도에서 도시된다. 이것은 공지된 방식으로 각각 지연시간 Tu를 갖는 다수의 MR' 배율회로(30(.))(도시된 실시예에서는 4개)와, 다수의 가산기회로(31(.))와 다수의 지연회로(32(.))를 구비한다. 모든 배율회로는 입력에 의해서 신호처리용 장치의 입력(33)에 연결되어 입력샘플 x(q)를 동시에 수신한다. 또한 필터 계수입력을 통하여 제4도에서 도시된 필터계수발생기에 의해 발생된 필요한 필터계수를 수신한다. 요구된 출력샘플은 가산기회로(31(2))의 출력(35)에서 발생한다.
신호처리용장치(3)의 교체실시예는 참조 7의 제 9.1도에서 주요부분을 도시되고 완벽을 기하기 위해서, 제11도에서 도시된다. 이것은 각각 지연시간 Tu를 갖는 다수의 지연장치(36(.))(도시된 실시예에서는 3개)의 종속배열을 구비한다. 이 종속배열은 신호처리용 장치의 입력(33)에 연결된다. 지연장치(36(.))의 입력 및 출력은 배율회로 (30(.))를 통하여 가산기장치(37)의 입력에 연결되고, 이 장치(37)는 출력(35)에서 요구된 출력샘플 y(n)을 공급된다. 배율회로(30(.))는 그들의 필터계수입력을 통하여 요구된 필터계수를 수신한다. 편차성분의 주어진 값에 관련된 모든 필터계수가 제5도에서 도시된 바와같이 필터계수발생기(4)에 의해 동시에 공급되는 경우에는, 필터계수 a(d(q),0)는 배율회로(30(0))에 직접 인가되고, 필터계수 a(d(q),1)는 지연시간 Tu를 갖는 지연장치(38(1))를 통하여 배율회로(30(1))에 인가된다. 이와 유사하게, 필터계수 a(d(q),2)와 a(d(q),3)은 지연시간 2Tu와 3Tu를 각각 갖는 지연장치(38(2)) 및 (38(2))를 통하여 각 배율회로(30(2)) 및 (30(3))에 인가된다.
상기에서 만일 출력클럭펄스가 시작 입력샘플이 발생되어진 바로 직후에 발생되지 않는다면, 버퍼기억(5)(제4도 참조)은 발생된 각 출력클럭펄스에 대해서 0값을 갖는 입력샘플을 발생하는 것으로 가정하였다. 실제로, 그러나, 교체로 0값 대신으로 상기 입력샘플에 1값을 할당하는 것도 가능하다고 알려져 있다. 그러나 이것은 시작 임펄스 응답의 변형을 필요로 한다.
상기에서, 편차성분 d(q)를 계산하는 것은 입력클럭펄스 ki(q)와 바로 계속되는 출력클럭펄스 ku(n) 사이에 위치된 시간간격에 기초를 둔다. 그러나, 또한 이것은 입력클럭펄스 ki(q)와 바로 계속되는 출력클럭펄스 ku(n-1)사이에 위치된 시간간격과 두 연속 출력클럭펄스 사이의 시간간격 Tu간의 계수에 따라 이편차성분을 정하는 것도 가능하다.

Claims (5)

  1. 입력 샘플링 주파수 fi가 연관된 일련의 입력샘플 x(q),q=…,-2,-1,0,1,2,3,…로 형성된 시간이산 입력신호를 출력 샘플링 주파수 fu가 연관되고 입력 샘플링 주파수 fi보다 높은 R배인 일련의 출력 샘플 y(n),n=…,-2,-1,0,1,2,3,…으로 형성된 시간이산 출력신호로 변환하는 무리수 보간인수 R을 갖는 보간용 시간이산 필터장치에 있어서, a) 상기 입력 샘플링 주파수 fi에서 나타나는 입력클럭펄스 ki(q)를 발생하는 제1수단과, b) 상기 출력 샘플링 주파수 fu에서 나타나는 출력클럭펄스 ku(q)를 발생하는 제2수단과, c) w필터계수군을 발생하는 필터계수발생기와, 발생기는 c1) 입력클럭펄스 및 출력클럭펄스가 인가되고 각 입력클럭펄스 ki(q)에 응답하여 상기 입력클럭펄스 ki(q)와 바로 차후 또는 바로 계속되는 출력클럭펄스 사이에 위치된 시간간격 Td(q)과 두 연속 출력클럭펄스 사이의 시간간격 Tu=1/fu간의 관계에 비례하는 크기를 갖는 편차성분 d(q)을 공급하는 수단과, c2) 편차성분 d(q)에 응답하여w필터계수군을 발생하는 수단을 구비하고 있으며, 수w를 갖는 필터계수는 a(d(q),w)와 동일하고 표현식
    a(d(q),w)=h(d(q)Tu+wTu)
    w=0,1,2,……w-1
    으로 정의되며, 여기서 h(v)는 v가 -∞〈v〈∞ 간격에서 연속적으로 변화하는 경우에 FIR 필터의 임펄스응답을 표시하고, d) 입력샘플을 선택된 필터계수로 배율하고 이와같이 얻어진 산출물을 함께 가산함으로써 출력샘플 y(n)을 발생하는 신호처리용 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 보간용 시간이산 필터장치.
  2. 제1항에 따른 필터장치에 있어서, 편차성분을 공급하는 수단은 주기 1/fi를 갖고 두 한계값 사이에서 제때에 선형으로 변화하는 주기적인 신호로 특색을 이루는 신호샘플을 속도 fu로 발생하는 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 보간용 시간이산 필터장치.
  3. 제2항에 따른 필터장치에 있어서, 편차성분을 공급하는 수단은 또한 하나의 소정의 임계값 이상에 다른하나는 소정의 임계값 이하에 놓여진 이들 두 연속 신호샘플을 선택하는 선택수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 보간용 시간이산 필터장치.
  4. 제2항 및 제3항에 따른 필터장치에 있어서, 상기 주기적인 신호는 톱니형으로 이루어지고, 두 한계값은 정 및 부이고 상기 임계값은 0값인것을 특징으로 하는 보간용 시간이산 필터장치.
  5. 제4항에 따른 필터장치에 있어서, 편차성분을 공급하는 수단은 두차성분을 형성하는 감산용 수단과, 감산용 수단중 제1은 소정의 정한계값과 제1선택된 신호샘플의 절대값 사이의 차와 같으며 제2는 소정의 정한계값과 제2선택된 신호샘플의 절대값 사이의 차와 같으며, 합성분을 형성하는 두차성분을 함께 가산하는 가산기와 두차성분중 적어도 하나는 합성분으로 분할하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 보간용 시간이산 필터장치.
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