NL8203520A

NL8203520A - Digitale filterinrichting.

Info

Publication number: NL8203520A
Application number: NL8203520A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1982-09-10
Filing date: 1982-09-10
Publication date: 1984-04-02
Also published as: US5081605A; EP0104693B1; DE3362546D1; EP0104693A1; JPH0342729B2; JPS5966214A

Description

PHN 10.440 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Digitale filterinrichting.

A. Achtergrond van de uitvinding.

A(1) Gebied van de uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een digitale filterinrichting met een eindige impulsresponsie, bevattende middelen voor het ontvangen 5 van aangeleverde digitaal gecodeerde signaalmonsters van een ingangssignaal, middelen voor het opslaan van filtercoëfficiënten, middelen voor het vormen van producten tussen ontvangen signaalmonsters en opgeslagen filtercoëfficiënten en middelen voor het vormen van een som van een aantal van de genoemde producten voor het verschaffen van een gecodeerd signaal-10 monster van een uitgangssignaal.

A(2) Beschrijving van de stand van de techniek.

Voor ieder uitgangsmonster van een digitaal filter van het type met eindige impulsresponsie (FIR-filter) moet een som van producten van filtercoëfficiënten en ingangsmonsters berekend worden.

15 Wanneer slechts weinig kloktijdstippen ter beschikking staan om het uitgangsmonster uit te rekenen en bovendien weinig materiaal (hardware) ter beschikking staat, zal het moeilijk zijn om te voldoen aan hoge fil-tereisen.

Het is reeds bekend uit het US octrooiscbrift 3.965.338 een 20 bitpositieverschuivingsinrichting toe te passen in de plaats van een vermenigvuldiger teneinde de benodigde hardware te reduceren. Het is verder bekend uit het US octrooischrift 3.988.606 om de filtercoëfficiënten als een combinatie van zo weinig mogelijk machten van het grondtal 2 te coderen, waardoor het aantal benodigde kloktijdstippen voor het berekenen 25 van een uitgangsmonster wordt gereduceerd.

Gebruikmakende van de principes volgens deze octrooischriften laat zich bijvoorbeeld in 62 klokpulsen een uitgangsmonster van een filter met 40 filtercoëfficiënten (40-punts filter) berekenen door de keuze dat 18 coëfficiënten een macht van het grondtal 2 zijn en 22 coëfficiënten een 30 combinatie van twee machten van het grondtal 2 zijn. In de praktijk kan blijken, dat deze codering van de filtercoëfficiënten te grof is on de gestelde filtereisen te realiseren.

8203520 PHN 10.440 2 B. Samenvatting van de uitvinding.

De uitvinding beoogt een digitale filter inrichting van het aangegeven type te verschaffen/ velke bij een gelijkblijvend aantal van de voor de berekening van een signaalmonster beschikbare klokpulsen en 5 slechts een geringe toename van de hardware een meer nauwkeurige codering van de filtercoëfficiënten toelaat, waardoor aan strengere filtereisen kan worden voldaan.

De digitale filterinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de filtercoëfficiënten worden gevormd door combinaties van 10 de vorm :

Kl.2m + K2.2n , waarin.n en m gehele getallen zijn en de factoren K1 en K2 positieve of negatieve getallen zijn, en voor tenminste êên coëfficiënt geldt, dat : 1 < |K1| <2 en K2 = 0 of 1 of : 1<|K-1| < 2 en 1 <|K2| <2 , 15 waarbij de middelen voor het vormen van de producten, middelen bevatten voor het op combinatorische wijze vermenigvuldigen van een ontvangen signaalmonster met de factor |K1| , |K2| welke ligt tussen 1 en 2.

C. Korte beschrijving van de figuren.

Figuur 1 toont het blokschema van een digitale filterinrichting 20 volgens de uitvinding;

Figuur 2 is een tabel van de waarden van de monsters van een impulsresponsie, welke volgens de uitvinding gecodeerd zijn;

Figuur 3 toont een voorbeeld van een combinatorische schake-25 ling voor de vermenigvuldiging van een getal met de factor 1.5, voor toepassing in de filterinrichting volgens figuur 1;

Figuur 4 toont het blokschema van een alternatieve combinatorische schakeling voor vermenigvuldiging van een 30 signaalmonster met een factor 1.5, 1.25 of 1.125.

D. Beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden.

Een blokschema van een digitale filterinrichting waarin de uitvinding is toegepast, is weergegeven in figuur 1.

Het betreft hier bij wijze van voorbeeld een interpolerend digi-35 taal filter met eindige impulsresponsie (FIR-filter) met een ingangs-bemonsterfrequentie van 8 kHz, een interpolatiefactor van 4, een uit-gangsbemonsterfrequentie van 32 kHz, een interne klokfrequentie van 512 kHz en een irtpulsresponsie welke gekarakteriseerd wordt door 48 coëfficiënten (48-punts filter).

8203520 PHN 10.440 3

Monsters van een analoog ingangssignaal worden in de getalnota-tie net teken-grootte (S/M) en exponent (E) toegevoerd aan de ingang 1.

De notatie S/M wordt in blok 2 omgezet in de 2-complement notatie (2-C).

Het monster wordt vervolgens vermenigvuldigd met de modulus van de fac-5 tor K1 respectievelijk K2 in blok 3 en daarna vindt de vermenigvuldiging met het teken +/“ van de factor K1 respectievelijk K2 plaats in het blok 4.

De exponent E van het monster wordt gecombineerd met de exponent m respectievelijk n, welke geassocieerd is met de factor K1 respectievelijk 10 K2, in het blok 5. Het resultaat m + E respectievelijk n + E verschuift het uitgangsgetal van blok 4 over een corresponderend aantal bitposities in blok 6, voor het verwezenlijken van een vermenigvuldiging van het uitgangsgetal met het grondtal 2 verheven tot de macht m + E respectievelijk n + E.

15 Het uitgangsgetal van blok 6 wordt gebufferd in blok 7 en wordt vervolgens geaccumuleerd in blok 8.

De coëfficiënten van het filter zijn gecodeerd volgens de formule : coëfficiënt = K1.2m + K2.2n .

20 De coëfficiënten zijn opgeslagen in een ROM-geheugen 9.

Volgens het systeem volgens het eerder genoemde US octrooischrift 3.988.606 geldt voor de coëfficiënten dat : |K1|= 1, |K2| = 1 of |K1| = 1 , K2 = 0 .

In dit geval is de vermenigvuldiger 3 niet benodigd.

25 Volgens de uitvinding is ter verhoging van de nauwkeurigheid tenminste één van de coëfficiënten zodanig gecodeerd, dat : 1<|K1|< 2 en|K2|= 0 of 1, of 1<|K1J< 2 en 1 <|K2(<2 .

In de tabel van Figuur 2 zijn de coëfficiënten van een 48-30 punts filter weergegeven waarop het bovenstaande van toepassing is. Voor 32 coëfficiënten is K2 = 0 en 16 coëfficiënten zijn gecodeerd als een combinatie van twee machten van het grondtal 2 (K1 f 0, K2 / 0 ).

Het aantal vermenigvuldigingen in blok 3 in een ingangsbemonsterperiode bedraagt hierbij 32+ 2.16 = 64. De vermenigvuldiger 3 is volgens de 35 uitvinding uitgevoerd als een combinatorische schakeling voor het op commando vermenigvuldigen van het uitgangsgetal van blok 2 net |K1| respectievelijk |K2| of het ongewijzigd laten van het uitgangsgetal. Hierbij is ervoor gezorgd dat voor alle coëfficiënten waarvoor K|K1|, |K2}< 2 8203520 ΡΗΝ 10.440 4 ί de absolute waarde van de factoren K1 en K2 voor al deze coëfficiënten dezelfde is.

Een voorbeeld van een combinatorische schakeling voor het vermenigvuldigen van een ingangsgetal met het getal 1.5 is weergegeven in 5 Figuur 3.

Het ingangsgetal is een getal net vier bits A0, A1, A2, A3, welke bits tezamen met de negaties daarvan AON, A1N, A2N, A3N worden aangeleverd. Het commando wordt door de bit K en de negatie daarvan KN gerepresenteerd, waarbij K = 1 het commando vermenigvuldigen met 1.5 betekent.

10 Een stip ( · ) duidt een logische EN-operatie aan. Een horizontale draad-verbinding tussen twee of meer verticale lijnen effectueert een logische OF-operatie, zoals bij de ingangen van de buffertrappen S0, ....... S5.

De overdrachten tussen de trappen zijn aangeduid door de negaties C1N.....

C4N.

15 Wanneer K = 1, dan wordt een optelling bewerkstelligd tussen het getal (A0, A1, A2, A3) en het over êên bitpositie verschoven zelfde getal (A1, A2, A3, 0), welke verschuiving overeenkomt met een ventenigvuldiging met de factor ½, zodat de totale operatie overeenkomt met de vermenigvuldiging met de factor 1 + \ = 1.5. Andere factoren waarvoor de vermenig-20 vuldiging op dezelfde eenvoudige wijze gerealiseerd kan worden zijn bijvoorbeeld de factoren 1.25 en 1.125.

Een alternatieve uitvoering voor vermenigvuldiger 3 is weergegeven in Figuur 4. Het ROM-geheugen 9 levert hier de waarden 1 - |K1|, 1 - |K2f welke of 1 of één of andere negatieve macht van het grondtal 2 zijn, 25 zoals bijvoorbeeld 1/4 of 1/8. In het laatste geval wordt het uit-gangsgetal van blok 2 in blok 10 over een corresponderend aantal bitposi-ties verschoven en vervolgens gebufferd in blok 11. Het uitgangsgetal van blok 2 wordt ongewijzigd gebufferd in blok 12 en wordt vervolgens opgeteld bij het getal van buffer 11 in blok 13. Het verschuiven van het 30 uitgangsgetal van blok 2 over êên, twee of drie bitposities in de richting van de minst significante bit (LSB) correspondeert met een vermenigvuldiging met de factor 1/4 of 1/8, zodat de totale operatie overeenkomt met de ventenigvuldiging met de factor 1.5, 1.25 of 1.125.

Het zal duidelijk zijn, dat de alternatieve uitvoeringsvorm volgens 35 Figuur 4 het op eenvoudige wijze mogelijk maakt te verken net absolute waarden van de factoren K1 en K2 voor de filtercoëfficiënten waarvoor 1<|K1J , |K2j<2, die gekozen zijn uit een stel waarden zoals 1.5, 1.25, 1.125.

8203520

Claims

1. Digitale filter inrichting met een eindige impulsresponsie bevat tende middelen voor het ontvangen van aangeleverde digitaal gecodeerde signaalmonsters van een ingangssignaal, middelen voor het opslaan van filtercoëfficiënten, middelen voor het vormen van producten tussen ont-5 vangen signaalmonsters en opgeslagen filtercoëfficiënten en middelen voor het vormen van een som van een aantal van de genoemde producten voor het verschaffen van een gecodeerd signaalmonster van een uitgangssignaal, net het kenmerk, dat de filtercoëfficiënten worden gevormd door combinaties van de vorm :

10 Kl*2m + K2.2n , waarin n en m gehele getallen zijn en de factoren K1 en K2 positieve of negatieve getallen zijn, en voor tenminste één coëfficiënt 1^jK1|< 2 en K2 = O of 1 of : 1 «<·|Κ1|<2 en 1 < |K2l<2, waarbij de middelen voor het vormen van de producten, middelen bevatten voor het op combina-15 torische wijze vermenigvuldigen van een ontvangen signaalmonster net de factor )K1| , |K2| , welke ligt tussen 1 en 2.

2. Digitale filter inrichting volgens conclusie 1, met het ken merk, dat de middelen voor het op combinatorische wijze vermenigvuldigen van een signaalmonster met de factor |K1| , |K2j welke ligt tussen 1 en 2 20 een bitpositieverschuivingsinrichting bevat, voor het verschuiven van een aangeboden getal over een aantal bitposities en middelen voor het optellen van het verschoven getal bij het aangeboden getal. 25 30 35 8203520