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JP2004165945A - Fir digital filter - Google Patents

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JP2004165945A
JP2004165945A JP2002329042A JP2002329042A JP2004165945A JP 2004165945 A JP2004165945 A JP 2004165945A JP 2002329042 A JP2002329042 A JP 2002329042A JP 2002329042 A JP2002329042 A JP 2002329042A JP 2004165945 A JP2004165945 A JP 2004165945A
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signal
output
clock
digital filter
input
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JP2002329042A
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Shinji Watanabe
慎二 渡辺
Yoichi Tanaka
洋一 田中
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NEC Corp
NEC Engineering Ltd
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NEC Corp
NEC Engineering Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a FIR digital filter whose circuit size can be made small. <P>SOLUTION: A selector 51 selectively outputs an input data signal and a signal output from a delay element 61 under the control from a switching control unit 101, and supplies it to a delay element 61. The data signal from the delay element 61 is output to a data signal output terminal 14 as a data signal sampled with the same frequency as an input clock signal via a latch 41. A tap coefficient signal is output from a memory 112 under the output timing control from a memory control unit 111. A multiplier 71 multiplies the output from the delay element 61 by the tap coefficient signal. The output data from the multiplier 71 is output as a tap output signal g1 via an adder 81 and a latch 43, and output to a filter signal output terminal 13 via a latch 42. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はFIRディジタルフィルタに関し、特にFIR(Finite Impulse Response)ディジタルフィルタの回路規模の削減に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、FIRディジタルフィルタにおいては、図4に示すように、遅延素子200〜20m(mは正の整数)と、乗算器210〜21n(nは正の整数、n=m+1)と、加算器220〜220mとから構成されている。
【0003】
上記のFIRディジタルフィルタでは、データ信号入力端子とデータ信号出力端子との間に複数の遅延素子200〜20mを直列に接続し、各接続にタップを形成している。
【0004】
各タップにはタップ係数H0〜Hnを乗算するための複数の乗算器210〜21nが接続され、各乗算器210〜21nの出力端は複数の加算器220〜220mに接続され、乗算結果の総和が算出されて出力されるものである(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−177378号公報(第2,3頁、図5)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のFIRディジタルフィルタでは、良好な特性を得ようと、FIRディジタルフィルタのタップ数を増大していくと、タップ数と同等の数の乗算器とタップ数より1個少ない数の加算器とが必要となる。
【0007】
例えば、1000タップのディジタルフィルタの場合、乗算器が1000個、加算器が999個必要となる。多タップ数のフィルタを構成すると、上記のように乗算器と加算器とが多数必要となるため、回路規模が膨大となり、集積回路化するのに非常に困難である。
【0008】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、回路規模を小さくすることができるFIRディジタルフィルタを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によるFIRディジタルフィルタは、入力データ信号をサンプリングした入力クロック信号からm倍(mは正の整数)した第1のクロックと前記入力クロック信号に対して位相制御を行った第2のクロックとを発生するクロック発生器と、前記第1のクロックに基づいて前記入力データ信号に対して所定のフィルタ係数の演算処理を行ってタップ出力信号を出力する積和演算器と、前記積和演算器からのタップ出力信号を前記第2のクロックでサンプリングする第1のラッチとを備えている。
【0010】
すなわち、本発明のFIR(Finite Impulse Response)ディジタルフィルタは、入力データ信号をサンプリングした入力クロック信号からm倍(mは正の整数)した第1のクロックと入力クロック信号に対して位相制御を行った第2のクロックとを発生するクロック発生器と、第1のクロックに基づいて入力データ信号に対して所定のフィルタ係数の演算処理を行う積和演算器と、積和演算器の出力信号を第2のクロックでサンプリングするラッチとを備えている。
【0011】
積和演算器は、入力信号を(m−1)段遅延させる遅延素子と、その遅延素子の出力信号と入力データ信号とを切替えるセレクタと、そのセレクタの切替えを行う切替制御部と、タップ係数信号を格納するメモリと、そのメモリの出力制御を行うメモリ制御部と、このメモリから出力されるタップ係数信号と遅延素子からの出力信号とを乗算する1個の乗算器と、タップ係数信号と遅延された出力信号とを乗算させた結果を逐次累算して出力する1個の累算器と、遅延素子からの出力信号を入力クロック周波数でサンプリングするためのラッチとを備えている。
【0012】
累算器は乗算器からの出力信号とラッチから出力されるタップ出力信号とを加算する1個の加算器と、乗算器からの出力信号と加算器からの加算結果とを切替えるセレクタと、そのセレクタの切替えを行う切替制御部と、そのセレクタの出力信号を保持するためのラッチとから構成されている。
【0013】
上記のように構成することで、本発明のFIRディジタルフィルタは、回路規模の大幅な削減が可能となるので、従来よりも小規模の集積回路によって実現可能になるとともに、FIRディジタルフィルタが有する良好な特性を維持することも可能となる。
【0014】
また、本発明のFIRディジタルフィルタは、mタップのフィルタを構成する場合、クロックをm倍にすれば実現可能となる。つまり、本発明のFIRディジタルフィルタは、タップ数を増大させる場合、クロック発生部で入力クロックの倍数mを大きくすることで、多タップ数のフィルタが実現可能となる。この場合にはmがタップ数となり、例えばm=2000とすると、2000タップ数のフィルタが実現可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態によるFIR(Finite Impulse Response)ディジタルフィルタの構成を示すブロック図である。図1において、本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタはデータ信号入力端子12から入力される入力データ信号d1をサンプリングしかつクロック信号入力端子11から入力される入力クロック信号a1からm倍したクロックb1と入力クロック信号a1の位相制御したクロックc1,h1とを発生するクロック発生部21と、フィルタの演算処理を行う積和演算器31と、積和演算器31内から出力されるタップ出力信号g1を入力クロック周波数(クロックc1)でサンプリングするためのラッチ42とを備えている。
【0016】
積和演算器31は入力信号を(m−1)段遅延させる遅延素子61と、その遅延素子61の出力信号e1と入力データ信号d1とを切替えるセレクタ51と、そのセレクタ51の切替えを行う切替制御部101と、タップ係数信号f1を格納するメモリ112と、そのメモリ112の出力制御を行うメモリ制御部111と、このメモリ112から出力されるタップ係数信号f1と遅延素子61からの出力信号e1とを乗算する1個の乗算器71と、タップ係数信号f1と遅延された出力信号e1とを乗算させた結果を逐次累算して出力する1個の累算器91と、遅延素子61の出力信号e1を入力クロック周波数(クロックh1)でサンプリングするためのラッチ41とを備えている。
【0017】
累算器91は乗算器71からの出力信号m1とラッチ43から出力されるタップ出力信号g1とを加算する1個の加算器81と、乗算器71からの出力信号m1と加算器81からの加算結果n1とを切替えるセレクタ52と、そのセレクタ52の切替えを行う切替制御部102と、そのセレクタ52の出力信号q1を保持するためのラッチ43とから構成されている。
【0018】
図2は本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタの動作を示すタイミングチャートである。図2はm=4の場合を例にしたタイミングを示しており、これら図1と図2とを用いて本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタの動作について説明する。
【0019】
クロック信号入力端子11から入力クロック信号a1が入力され、この入力クロック信号a1はデータ信号入力端子12からの入力データ信号d1をサンプリングしているクロックである。したがって、データ信号入力端子12から入力されるデータ信号d1は入力クロック信号a1でサンプリングされている。上記の入力クロック信号a1と入力データ信号d1とのタイミング関係は図2に示す通りである。
【0020】
クロック発生部21は入力クロック信号a1をm倍したクロックb1として出力しており、積和演算器31ではこのm倍したクロックb1に基づいてフィルタの演算処理を行っている。例えば、m=4の場合のクロック発生部21から出力される4倍したクロックb1と入力クロック信号a1とのタイミング関係は図2に示す通りである。
【0021】
また、上記のクロック発生部21ではラッチ41にクロックh1を供給し、ラッチ42にクロックc1を供給している。上記の各クロックc1,h1は入力クロック信号a1と同じサンプリング周波数のクロックであるが、上記の各ラッチ41,42に入力されるデータ信号とのタイミングを合わせるために、入力クロック信号a1の位相を制御して生成され、それぞれのラッチ41,42へ出力されている。
【0022】
セレクタ51は入力データ信号d1と(m−1)段遅延される遅延素子61から出力されるデータ信号e1とを選択的に出力し、遅延素子61へ供給している。切替制御部101では、m回に1回、Highパルスを出力する切替制御信号r1をセレクタ51へ供給し、セレクタ51の切替えを行っている。例えば、m=4の場合の上記の遅延素子61と切替制御部101とセレクタ51とのタイミング関係は図2に示す通りである。
【0023】
図2において、切替制御部101の出力である切替制御信号r1は4回に1回、Highパルスとして出力される。セレクタ51では上記の切替制御信号r1がHighパルス時に入力データ信号(A,B,C,D)を選択し、上記の切替制御信号r1がLowパルス時に遅延素子61の出力データ[(X,Y,Z)、(Y,Z,A)、(Z,A,B)、(A,B,C)]を選択して出力する。
【0024】
上記のセレクタ51の出力データk1は遅延素子61に入力され、3段遅延された後、再びセレクタ51へ入力される。このように、セレクタ51と遅延素子61との間でのデータ処理は、巡回的に繰り返し行われ、上記の遅延素子61から出力されるデータ信号e1はラッチ41に供給される。
【0025】
上記のラッチ41に使用されるクロックh1は、図2に示すように、上記の遅延素子61から出力されるデータ信号e1とのタイミングを合わせるため、クロック発生部21で入力クロック信号a1が位相制御されて出力されるものである。したがって、上記のデータ信号e1はラッチ41を介して、入力クロック信号a1と同じ周波数でサンプリングされたデータ信号s1(ここではW,X,Y,Z)としてデータ信号出力端子14へ出力される。
【0026】
メモリ制御部111ではメモリ112からの出力タイミングを制御し、タップ係数信号f1を出力している。上記のタップ係数信号f1は、図4に示す従来例のタップ係数H0〜Hnに対応している。そして、このタップ係数は全てメモリ112に格納されており、メモリ制御部111の制御によってm倍したクロックb1で出力され、乗算器71へと供給されている。
【0027】
また、上記の遅延素子61から出力されるデータ信号e1も乗算器71へと供給されているので、上記の乗算器71は上記の遅延素子61からの出力に対して、タイミングを合わせて出力されたタップ係数信号f1との乗算を行う。上記の乗算器71への入力タイミングは、例えば、m=4の場合、図2に示す通りである。
【0028】
図2において、タップ係数信号f1は上記の遅延素子61から出力されるデータ信号e1を4個毎に[ここでは(X,Y,Z,A)とする]、タイミングを合わせ、4タップ分(ここでは、H3〜H0)を出力し、X*H3、Y*H2、Z*H1、A*H0と順々に乗算されている。この乗算器71による結果m1は、図2に示すように、Mb0〜Mb3として出力される。
【0029】
上記の乗算器71からの出力のうちの一方はセレクタ52へ直接供給される。上記の乗算器71からの出力のうちのもう一方は加算器81へ供給される。上記の加算器81は乗算器71からの出力m1とラッチ43から出力されるタップ出力信号g1との加算を行い、その加算結果をセレクタ52へ供給する。
【0030】
切替制御部102ではm回に1回、Highパルスを出力する切替制御信号p1としてセレクタ52の切替えを行っている。例えば、m=4の場合、上記のラッチ43と加算器81と切替制御部102とセレクタ52とのタイミング関係は図2に示す通りである。
【0031】
図2において、切替制御部102の出力である切替制御信号p1は、4回に1回、Highパルスが出力されている。セレクタ52では上記の切替制御信号p1がHighパルス時に乗算器71の出力データm1(Mb0,Mc0,Md0,Me0)を選択し、上記の切替制御信号p1がLowパルス時に加算器81の出力データn1(Ab1〜Ab3,Ac1〜Ac3,Ad1〜Ad3)を選択して出力している。
【0032】
上記のセレクタ52の出力データq1はラッチ43で1段遅延された後、再び加算器81へ入力される。このように、上記の切替制御部102と加算器81とセレクタ52とラッチ43とによって累算器91を構成しており、この累算器91は乗算された結果を逐次累算して出力している。
【0033】
尚、上記の累算器91はセレクタ52で乗算器71の出力データを選択することで、これまでの累算結果をクリアし、累算の初期値となって再び逐次累算を始める。ここまでの演算処理またはデータ処理は、上記のセレクタ51〜累算器91によって積和演算器31として構成されている。
【0034】
ラッチ42に使用されるクロックc1は、図2に示すように、上記の積和演算器31の累算器91から出力されるタップ出力信号g1とのタイミングを合わせるため、クロック発生部21で入力クロック信号a1が位相制御されて出力されるものである。したがって、タップ出力信号g1はラッチ42を介して、入力クロック信号a1と同じ周波数でサンプリングされたタップ出力信号t1(ここではAz3,Aa3,Ab3,Ac3)として、フィルタ信号出力端子13へ出力される。
【0035】
上述した如く、本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタは、回路規模を大幅に削減することができる。例えば、従来のFIRディジタルフィルタで1000タップ数の場合,1000個の乗算器と999個の加算器とが必要であるのに対し、本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタでは、m倍したクロックを1000倍に設定すると、1個の乗算器71と1個の累算器91とで済む。よって、これら回路規模の大幅な削減が可能であり、またFIRディジタルフィルタが有する良好な特性を維持することができる。
【0036】
さらに、本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタでは、タップ数を増大させる場合、クロック発生部21で入力クロック信号a1の倍数mを大きくすることで、多タップ数のフィルタを実現することができる。つまり、mがタップ数となり、例えば、m=2000とすると、2000タップ数のフィルタが実現可能となる。
【0037】
図3は本発明の一実施例によるFIRディジタルフィルタの構成を示すブロック図である。図3において、本発明の一実施例によるFIRディジタルフィルタは、直列に5段接続した積和演算器31〜35と、各積和演算器31〜35からのタップ出力信号g1〜g5を加算する加算器121と、クロック発生器21と、ラッチ42とから構成されている。尚、クロック発生器21の動作は上述した本発明の実施の形態と同様であるため、その動作についての説明は省略する。
【0038】
データ信号入力端子12から入力される入力データ信号d1は、1段目の積和演算器31へ供給され、上述した積和演算器31の動作によって、積和演算器31からデータ信号s1が出力され、2段目の積和演算器32へと供給される。以下、この動作と同様に、3段目の積和演算器33、4段目の積和演算器34、5段目の積和演算器35で動作が行われる。
【0039】
また、上記の各積和演算器31〜35から出力されるタップ出力信号g1〜g5は、最終的な累算結果を算出するために加算器121へと供給される。上記の加算器121の出力である加算結果u1は、上述した通り、ラッチ42を介して、入力クロック信号a1と同じ周波数でサンプリングされたタップ出力信号t1としてフィルタ信号出力端子13へ出力される。
【0040】
本実施例は、m倍したクロック信号が、ディジタルフィルタ内で周波数制限された場合でも、積和演算器31〜35を直列接続することで、従来のディジタルフィルタよりも回路規模を大幅に削減することができることを示した例である。例えば、従来のFIRディジタルフィルタで1000タップ数の場合、1000個の乗算器と999個の加算器とが必要であるのに対し、本実施例では、積和演算器31〜35内の最大クロック周波数が入力クロックの200倍と制限されていても、積和演算器31〜35内の5個の乗算器及び5個の累算器と1個の加算器121とで済む。したがって、これら回路規模の削減が可能であり、またFIRディジタルフィルタが有する良好な特性を維持することができる。
【0041】
さらに、タップ数を増大させる場合には、積和演算器の数をn段接続することで多タップ数のフィルタが可能となる。つまり、上記のようなディジタルフィルタ内で最大クロック周波数が制限されている場合、m×nがタップ数となり、例えば、m=200、n=10とすると、2000タップ数のフィルタが実現可能となる。
【0042】
このように、本実施例によるFIRディジタルフィルタでは、回路規模の大幅な削減が可能であり、またFIRディジタルフィルタが有する良好な特性を維持することもできる。
【0043】
さらに、本実施例によるFIRディジタルフィルタでは、タップ数を増大させる場合、クロック発生器21における入力クロック信号a1の倍数mを大きくすることで、多タップ数のフィルタを実現することができる。この場合にはmがタップ数となるので、例えば、m=2000とすると、2000タップ数のフィルタが実現可能となる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、入力データ信号をサンプリングした入力クロック信号からm倍(mは正の整数)した第1のクロックと入力クロック信号に対して位相制御を行った第2のクロックとを発生するクロック発生器と、第1のクロックに基づいて入力データ信号に対して所定のフィルタ係数の演算処理を行ってタップ出力信号を出力する積和演算器と、積和演算器からのタップ出力信号を第1のクロックでサンプリングするラッチとを備えることによって、回路規模を小さくすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態によるFIRディジタルフィルタの動作を示すタイミングチャートである。
【図3】本発明の一実施例によるFIRディジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【図4】従来のFIRディジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 クロック信号入力端子
12 データ信号入力端子
13 フィルタ信号出力端子
14 データ信号出力端子
21 クロック発生部
31〜35 積和演算器
41〜43 ラッチ
51,52 セレクタ
61 遅延素子
71 乗算器
81 加算器
91 累算器
101,102 切替制御部
111 メモリ制御部
112 メモリ
121 加算器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an FIR digital filter, and more particularly, to a circuit size reduction of a FIR (Finite Impulse Response) digital filter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an FIR digital filter, as shown in FIG. 4, delay elements 200 to 20m (m is a positive integer), multipliers 210 to 21n (n is a positive integer, n = m + 1), an adder 220 To 220 m.
[0003]
In the above-mentioned FIR digital filter, a plurality of delay elements 200 to 20m are connected in series between a data signal input terminal and a data signal output terminal, and a tap is formed at each connection.
[0004]
A plurality of multipliers 210 to 21n for multiplying tap coefficients H0 to Hn are connected to each tap, and an output terminal of each of the multipliers 210 to 21n is connected to a plurality of adders 220 to 220m. Is calculated and output (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-177378 (pages 2, 3; FIG. 5)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional FIR digital filter, when the number of taps of the FIR digital filter is increased in order to obtain good characteristics, the number of multipliers is equal to the number of taps and the number of adders is one less than the number of taps. Is required.
[0007]
For example, in the case of a digital filter having 1000 taps, 1000 multipliers and 999 adders are required. When a filter with a large number of taps is configured, a large number of multipliers and adders are required as described above, so that the circuit scale becomes enormous and it is very difficult to form an integrated circuit.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an FIR digital filter capable of reducing the circuit scale.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The FIR digital filter according to the present invention includes a first clock which is m times (m is a positive integer) times an input clock signal obtained by sampling an input data signal, and a second clock which performs phase control on the input clock signal. , A product-sum calculator that performs a predetermined filter coefficient calculation process on the input data signal based on the first clock, and outputs a tap output signal, and the product-sum calculator And a first latch that samples the tap output signal from the second clock with the second clock.
[0010]
That is, the FIR (Finite Impulse Response) digital filter of the present invention performs phase control on the first clock and the input clock signal, which are m times (m is a positive integer) the input clock signal obtained by sampling the input data signal. A clock generator for generating a second clock, a product-sum calculator for performing a predetermined filter coefficient calculation process on the input data signal based on the first clock, and an output signal of the product-sum calculator. And a latch for sampling with a second clock.
[0011]
The product-sum operation unit includes a delay element for delaying an input signal by (m-1) stages, a selector for switching between an output signal of the delay element and an input data signal, a switching control unit for switching the selector, and a tap coefficient. A memory for storing signals, a memory control unit for controlling output of the memory, one multiplier for multiplying a tap coefficient signal output from the memory by an output signal from the delay element, It has one accumulator for sequentially accumulating the result of multiplying the delayed output signal and outputting the result, and a latch for sampling the output signal from the delay element at the input clock frequency.
[0012]
The accumulator has one adder for adding the output signal from the multiplier and the tap output signal output from the latch, a selector for switching between the output signal from the multiplier and the addition result from the adder, It comprises a switching control unit for switching the selector, and a latch for holding the output signal of the selector.
[0013]
With the above-described configuration, the FIR digital filter of the present invention can greatly reduce the circuit scale. Therefore, the FIR digital filter can be realized by a smaller integrated circuit than before, and the FIR digital filter has Characteristics can be maintained.
[0014]
Further, the FIR digital filter of the present invention can be realized by configuring the filter with m taps by multiplying the clock by m times. That is, in the FIR digital filter of the present invention, when the number of taps is increased, a filter having a large number of taps can be realized by increasing the multiple m of the input clock in the clock generator. In this case, m is the number of taps. For example, if m = 2000, a filter having 2,000 taps can be realized.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a FIR (Finite Impulse Response) digital filter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an FIR digital filter according to an embodiment of the present invention samples an input data signal d1 input from a data signal input terminal 12 and clocks the input data signal a1 input from a clock signal input terminal 11 by m times. a clock generator 21 that generates b1 and clocks c1 and h1 of which the phase of the input clock signal a1 is controlled, a product-sum calculator 31 that performs a filter calculation process, and a tap output signal output from the product-sum calculator 31 and a latch 42 for sampling g1 at the input clock frequency (clock c1).
[0016]
The product-sum calculator 31 delays the input signal by (m-1) stages, a selector 51 that switches between the output signal e1 of the delay element 61 and the input data signal d1, and a switch that switches the selector 51. A control unit 101, a memory 112 for storing a tap coefficient signal f1, a memory control unit 111 for controlling the output of the memory 112, a tap coefficient signal f1 output from the memory 112, and an output signal e1 from the delay element 61 , A single accumulator 91 for sequentially accumulating the result of multiplying the tap coefficient signal f1 and the delayed output signal e1, and outputting the result. A latch 41 for sampling the output signal e1 at the input clock frequency (clock h1).
[0017]
The accumulator 91 includes one adder 81 for adding the output signal m1 from the multiplier 71 and the tap output signal g1 output from the latch 43, and the output signal m1 from the multiplier 71 and the output signal from the adder 81. The selector 52 includes a selector 52 for switching the addition result n1, a switching control unit 102 for switching the selector 52, and a latch 43 for holding the output signal q1 of the selector 52.
[0018]
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the FIR digital filter according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows timings in the case where m = 4 as an example. The operation of the FIR digital filter according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
An input clock signal a1 is input from a clock signal input terminal 11, and this input clock signal a1 is a clock that samples an input data signal d1 from a data signal input terminal 12. Therefore, the data signal d1 input from the data signal input terminal 12 is sampled by the input clock signal a1. The timing relationship between the input clock signal a1 and the input data signal d1 is as shown in FIG.
[0020]
The clock generator 21 outputs the input clock signal a1 as a clock b1 multiplied by m, and the product-sum calculator 31 performs a filter operation based on the clock b1 multiplied by m. For example, the timing relationship between the clock b1 quadrupled output from the clock generator 21 and the input clock signal a1 when m = 4 is as shown in FIG.
[0021]
The clock generator 21 supplies the clock h1 to the latch 41 and the clock c1 to the latch 42. The clocks c1 and h1 are clocks having the same sampling frequency as the input clock signal a1, but the phase of the input clock signal a1 is changed in order to match the timing with the data signals input to the latches 41 and 42. It is generated under control and output to the respective latches 41 and 42.
[0022]
The selector 51 selectively outputs the input data signal d1 and the data signal e1 output from the delay element 61 delayed by (m-1) stages, and supplies the data signal e1 to the delay element 61. The switching control unit 101 supplies a switching control signal r1 that outputs a High pulse to the selector 51 once every m times, and switches the selector 51. For example, the timing relationship among the delay element 61, the switching control unit 101, and the selector 51 when m = 4 is as shown in FIG.
[0023]
In FIG. 2, the switching control signal r1 output from the switching control unit 101 is output as a High pulse once every four times. The selector 51 selects the input data signal (A, B, C, D) when the switching control signal r1 is High pulse, and outputs the output data [(X, Y) of the delay element 61 when the switching control signal r1 is Low pulse. , Z), (Y, Z, A), (Z, A, B), (A, B, C)].
[0024]
The output data k1 of the selector 51 is input to the delay element 61, delayed by three stages, and input again to the selector 51. As described above, data processing between the selector 51 and the delay element 61 is repeatedly performed cyclically, and the data signal e1 output from the delay element 61 is supplied to the latch 41.
[0025]
As shown in FIG. 2, the clock h1 used in the latch 41 matches the timing of the data signal e1 output from the delay element 61. Is output. Therefore, the data signal e1 is output to the data signal output terminal 14 via the latch 41 as the data signal s1 (here, W, X, Y, Z) sampled at the same frequency as the input clock signal a1.
[0026]
The memory control unit 111 controls the output timing from the memory 112 and outputs the tap coefficient signal f1. The tap coefficient signal f1 corresponds to the tap coefficients H0 to Hn of the conventional example shown in FIG. The tap coefficients are all stored in the memory 112, output by the clock b 1 multiplied by m under the control of the memory control unit 111, and supplied to the multiplier 71.
[0027]
Since the data signal e1 output from the delay element 61 is also supplied to the multiplier 71, the multiplier 71 outputs the data signal e1 in synchronization with the output from the delay element 61. The multiplication with the tap coefficient signal f1 is performed. The input timing to the multiplier 71 is, for example, as shown in FIG. 2 when m = 4.
[0028]
In FIG. 2, the tap coefficient signal f1 is set to (X, Y, Z, A) every four data signals e1 output from the delay element 61, and the timing is adjusted to four taps ( Here, H3 to H0) are output, and are sequentially multiplied by X * H3, Y * H2, Z * H1, and A * H0. The result m1 of the multiplier 71 is output as Mb0 to Mb3, as shown in FIG.
[0029]
One of the outputs from the multiplier 71 is directly supplied to the selector 52. The other of the outputs from the multiplier 71 is supplied to an adder 81. The adder 81 adds the output m1 from the multiplier 71 and the tap output signal g1 output from the latch 43, and supplies the addition result to the selector 52.
[0030]
The switching control section 102 switches the selector 52 once every m times as a switching control signal p1 for outputting a High pulse. For example, when m = 4, the timing relationship among the latch 43, the adder 81, the switching control unit 102, and the selector 52 is as shown in FIG.
[0031]
In FIG. 2, the switching control signal p <b> 1 output from the switching control unit 102 outputs a High pulse once every four times. The selector 52 selects the output data m1 (Mb0, Mc0, Md0, Me0) of the multiplier 71 when the switching control signal p1 is a High pulse, and the output data n1 of the adder 81 when the switching control signal p1 is a Low pulse. (Ab1 to Ab3, Ac1 to Ac3, Ad1 to Ad3) are selected and output.
[0032]
The output data q1 of the selector 52 is delayed by one stage in the latch 43 and then input to the adder 81 again. As described above, the switching control unit 102, the adder 81, the selector 52, and the latch 43 constitute an accumulator 91. The accumulator 91 sequentially accumulates the multiplied results and outputs the result. ing.
[0033]
The accumulator 91 clears the accumulated result by selecting the output data of the multiplier 71 by the selector 52, and becomes the initial value of the accumulation, and starts the successive accumulation again. The arithmetic processing or data processing up to this point is configured as the product-sum calculator 31 by the selectors 51 to accumulator 91 described above.
[0034]
As shown in FIG. 2, the clock c1 used in the latch 42 is input to the clock generator 21 in order to match the timing with the tap output signal g1 output from the accumulator 91 of the product-sum calculator 31. The clock signal a1 is output with its phase controlled. Therefore, the tap output signal g1 is output to the filter signal output terminal 13 via the latch 42 as the tap output signal t1 (here, Az3, Aa3, Ab3, Ac3) sampled at the same frequency as the input clock signal a1. .
[0035]
As described above, the FIR digital filter according to the embodiment of the present invention can significantly reduce the circuit scale. For example, when the number of taps is 1000 in the conventional FIR digital filter, 1000 multipliers and 999 adders are required. On the other hand, in the FIR digital filter according to the embodiment of the present invention, the clock multiplied by m is used. Is set to 1000 times, only one multiplier 71 and one accumulator 91 are required. Therefore, the circuit scale can be significantly reduced, and the good characteristics of the FIR digital filter can be maintained.
[0036]
Furthermore, in the FIR digital filter according to the embodiment of the present invention, when the number of taps is increased, a filter having a large number of taps can be realized by increasing the multiple m of the input clock signal a1 in the clock generation unit 21. . That is, m is the number of taps. For example, if m = 2000, a filter having 2,000 taps can be realized.
[0037]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the FIR digital filter according to one embodiment of the present invention. In FIG. 3, the FIR digital filter according to one embodiment of the present invention adds product-sum calculators 31 to 35 connected in series in five stages and tap output signals g1 to g5 from the respective product-sum calculators 31 to 35. It comprises an adder 121, a clock generator 21, and a latch 42. Since the operation of the clock generator 21 is the same as that of the above-described embodiment of the present invention, the description of the operation is omitted.
[0038]
The input data signal d1 input from the data signal input terminal 12 is supplied to the product-sum calculator 31 in the first stage, and the data signal s1 is output from the product-sum calculator 31 by the operation of the product-sum calculator 31 described above. Then, it is supplied to the product-sum calculator 32 in the second stage. Hereinafter, similarly to this operation, the operation is performed by the third-stage product-sum operation unit 33, the fourth-stage product-sum operation unit 34, and the fifth-stage product-sum operation unit 35.
[0039]
The tap output signals g1 to g5 output from the product-sum calculators 31 to 35 are supplied to the adder 121 to calculate a final accumulation result. As described above, the addition result u1 output from the adder 121 is output to the filter signal output terminal 13 via the latch 42 as the tap output signal t1 sampled at the same frequency as the input clock signal a1.
[0040]
In this embodiment, even when the frequency of the clock signal multiplied by m is limited in the digital filter, the circuit scale is greatly reduced as compared with the conventional digital filter by connecting the product-sum calculators 31 to 35 in series. It is an example showing that it can be performed. For example, in the case of a conventional FIR digital filter having 1,000 taps, 1000 multipliers and 999 adders are required. In the present embodiment, however, the maximum clock in the product-sum calculators 31 to 35 is used. Even if the frequency is limited to 200 times the input clock, only five multipliers and five accumulators in the product-sum calculators 31 to 35 and one adder 121 are required. Therefore, the circuit scale can be reduced, and good characteristics of the FIR digital filter can be maintained.
[0041]
Further, when increasing the number of taps, a filter with a large number of taps can be provided by connecting the number of product-sum operation units in n stages. That is, when the maximum clock frequency is limited in the digital filter as described above, m × n is the number of taps. For example, if m = 200 and n = 10, a filter having 2,000 taps can be realized. .
[0042]
As described above, in the FIR digital filter according to the present embodiment, the circuit scale can be significantly reduced, and the good characteristics of the FIR digital filter can be maintained.
[0043]
Furthermore, in the FIR digital filter according to the present embodiment, when the number of taps is increased, a filter having a large number of taps can be realized by increasing the multiple m of the input clock signal a1 in the clock generator 21. In this case, m is the number of taps. For example, if m = 2000, a filter having 2,000 taps can be realized.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first clock obtained by multiplying the input clock signal by sampling the input data signal by m (m is a positive integer) and the second clock obtained by performing phase control on the input clock signal are used. , A sum-of-products arithmetic unit for performing a predetermined filter coefficient arithmetic process on an input data signal based on a first clock and outputting a tap output signal, and a tap from the sum-of-products arithmetic unit By providing a latch for sampling the output signal with the first clock, an effect that the circuit scale can be reduced can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an FIR digital filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation of the FIR digital filter according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an FIR digital filter according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional FIR digital filter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Clock signal input terminal 12 Data signal input terminal 13 Filter signal output terminal 14 Data signal output terminal 21 Clock generators 31 to 35 Product sum calculators 41 to 43 Latches 51 and 52 Selectors 61 Delay elements 71 Multipliers 81 Adders 91 Cumulative Arithmetic units 101 and 102 switching control unit 111 memory control unit 112 memory 121 adder

Claims (8)

入力データ信号をサンプリングした入力クロック信号からm倍(mは正の整数)した第1のクロックと前記入力クロック信号に対して位相制御を行った第2のクロックとを発生するクロック発生器と、前記第1のクロックに基づいて前記入力データ信号に対して所定のフィルタ係数の演算処理を行ってタップ出力信号を出力する積和演算器と、前記積和演算器からのタップ出力信号を前記第2のクロックでサンプリングする第1のラッチとを有することを特徴とするFIRディジタルフィルタ。A clock generator that generates a first clock that is m times (m is a positive integer) times the input clock signal obtained by sampling the input data signal and a second clock that performs phase control on the input clock signal; A product-sum calculator that performs a predetermined filter coefficient operation on the input data signal based on the first clock and outputs a tap output signal; and outputs the tap output signal from the product-sum calculator to the A first latch sampling at two clocks. 前記積和演算器は、入力信号を(m−1)段遅延させる遅延素子と、前記遅延素子の出力信号と前記入力データ信号とを切替える第1のセレクタと、予めタップ係数信号を格納するメモリと、前記メモリから出力されるタップ係数信号と前記遅延素子からの出力信号とを乗算する乗算器と、前記乗算器の乗算結果を逐次累算して出力する累算器と、前記遅延素子からの出力信号を前記第2のクロックでサンプリングする第2のラッチとを含み、
前記累算器の出力を前記タップ出力信号として出力することを特徴とする請求項1記載のFIRディジタルフィルタ。
The product-sum operation unit includes a delay element that delays an input signal by (m−1) stages, a first selector that switches an output signal of the delay element and the input data signal, and a memory that stores a tap coefficient signal in advance. A multiplier that multiplies a tap coefficient signal output from the memory by an output signal from the delay element, an accumulator that sequentially accumulates and outputs a multiplication result of the multiplier, and A second latch that samples the output signal of the second clock with the second clock.
2. The FIR digital filter according to claim 1, wherein an output of said accumulator is output as said tap output signal.
前記第1のクロックを基に前記第1のセレクタの切替えを行う第1の切替制御手段を含むことを特徴とする請求項2記載のFIRディジタルフィルタ。3. The FIR digital filter according to claim 2, further comprising first switching control means for switching the first selector based on the first clock. 前記第1のクロックを基に前記メモリからの前記タップ係数信号の出力を制御するメモリ制御手段を含むことを特徴とする請求項2または請求項3記載のFIRディジタルフィルタ。4. The FIR digital filter according to claim 2, further comprising a memory control unit that controls output of the tap coefficient signal from the memory based on the first clock. 前記累算器は、前記乗算器からの出力信号と前記タップ出力信号とを加算する加算器と、前記乗算器からの出力信号と前記加算器からの加算結果とを切替える第2のセレクタと、前記第2のセレクタの出力信号を前記第1のクロックで保持するラッチとを含むことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか記載のFIRディジタルフィルタ。The accumulator, an adder for adding the output signal from the multiplier and the tap output signal, a second selector for switching between the output signal from the multiplier and the addition result from the adder, 5. The FIR digital filter according to claim 2, further comprising: a latch for holding an output signal of said second selector at said first clock. 前記第1のクロックを基に前記第2のセレクタの切替えを行う第2の切替制御手段を含むことを特徴とする請求項5記載のFIRディジタルフィルタ。6. The FIR digital filter according to claim 5, further comprising second switching control means for switching the second selector based on the first clock. 前記積和演算器を直列に複数段接続したことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか記載のFIRディジタルフィルタ。7. The FIR digital filter according to claim 1, wherein the multiply-accumulate units are connected in a plurality of stages in series. タップ数を増大させる場合に前記クロック発生器における前記入力クロック信号の倍数mを大きくすることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか記載のFIRディジタルフィルタ。The FIR digital filter according to any one of claims 1 to 7, wherein when increasing the number of taps, a multiple m of the input clock signal in the clock generator is increased.
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