JP4049720B2 - High-speed convolution approximation method, apparatus for implementing this method, program, and storage medium - Google Patents
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Description
この発明は、高速畳み込み近似方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体に関し、特に、デジタル信号と有限長インパルス応フィルタとの畳み込み演算を近似的に高速に実行する高速畳み込み近似方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体に関する。 The present invention relates to a high-speed convolution approximation method, an apparatus, a program, and a storage medium for performing the method, and in particular, a high-speed convolution approximation method for performing a convolution operation between a digital signal and a finite-length impulse response filter at approximately high speed. The present invention relates to an apparatus, a program, and a storage medium for executing the method.
デジタル信号と有限長インパルス応答フィルタ(FIRフィルタ)との畳み込み演算を高速に実行することは、反響消去の如く大規模な畳み込み演算を必要とする適応信号処理を効率的に実現する上において有用である。この畳み込み演算は、一例として非特許文献1に記載されるoverlap-save手法に基づいて実現することができる。
このoverlap-save手法による高速畳み込み演算装置の従来例を図7を参照して説明する。
High-speed execution of a convolution operation between a digital signal and a finite impulse response filter (FIR filter) is useful in efficiently realizing adaptive signal processing that requires a large-scale convolution operation such as echo cancellation. is there. This convolution operation can be realized based on the overlap-save method described in
A conventional example of a high-speed convolution operation device using this overlap-save method will be described with reference to FIG.
図7において、101はインパルス応答周波数特性保持部である。このインパルス応答周波数特性保持部101は、有限の長さL以下のフィルタインパルス応答の配列hの後半に全体として長さ2Lとなる様に零配列を結合して得られる配列に(高速)離散フーリエ変換(FFTまたはDFT)を適用して得た2L個の係数を保持する部位である。
In FIG. 7,
102は入力信号周波数特性保持部である。この入力信号周波数特性保持部102は、入力信号xの過去2L点に遡り蓄積された配列を、離散周波数変換して得られた2L個の係数を保持する部位である。
103は合成信号周波数特性生成部である。この合成信号周波数特性生成部103は、インパルス応答周波数特性保持部101が保持する係数と、入力信号周波数特性保持部102が保持する係数とを各離散周波数毎に乗算して2L個の合成信号周波数変換係数を生成する部位である。
104は合成信号配列逆変換部である。この合成信号配列逆変換部104は、合成信号周波数特性生成部103において生成された合成信号周波数変換係数を、例えば、逆(高速)離散フーリエ変換(IFFT、IDFT)により、逆離散周波数変換する部位である。
105は窓かけ重畳部である。この窓かけ重畳部105は、合成信号配列逆変換部104から得られる2L点の合成信号の配列に、前半L点を零倍、後半L点をl倍する2L点の窓関数を乗じ、後半L点の合成信号を得、L点過去の入力信号に対して、同様に得られている合成信号の配列の後半L点と結合する部位であり、これにより出力信号yを得る。
図8を参照するに、これも図7の従来例とほぼ同様の他の従来例であり、合成信号周波数特性生成部103と合成信号配列逆変換部104との間に信号処理部106を接続、介在させてここにおいて雑音除去その他の信号処理を実現したものに相当する。なお、この信号処理を実施することにより出力歪みを生ずる場合があるが、窓かけ重畳部105で滑らかに1ステップ前の出力信号と重畳させることにより、この歪みは低減することができる。この滑らかな重畳の仕方自体は、類似技術として当該特許出願人の出願に関わる特許文献1に記載されている。
図7に示されるoverlap-save手法による高速畳み込み演算装置は、窓かけ重畳部105により、合成信号の前半L点に零を乗じていることから理解される様に、実際に必要な逆変換後の合成信号はL点である。それにもかかわらず、合成信号配列逆変換部104において、2L点の逆変換を行っているが、離散周波数変換における巡回畳み込みの影響を排除し、本来必要とされている線形畳み込みと出力を得るに、逆変換を2L点で行うことは避けられない。
As can be understood from the fact that the fast convolution operation device based on the overlap-save method shown in FIG. 7 multiplies the first half L point of the synthesized signal by the windowing
この発明は、上述した2L点の逆変換をL点の逆変換に置き換えても、精度の劣化が少ない高速畳み込み近似方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体を提供するものである。特に、図8.により図示説明される他の従来例は、合成信号周波数特性生成部103と合成信号配列逆変換部104との間に信号処理部106を付加し、ここにおいて雑音除去その他の信号処理を実施した際に生じる出力歪みを抑えるに、窓かけ重畳部105において、滑らかに、1ステップ前の出力信号と重畳させる場合に、より適した高速畳み込み近似方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体を提供するものである。
The present invention provides a high-speed convolution approximation method with little degradation in accuracy even when the above-described 2L point inverse transform is replaced with an L point inverse transform, and an apparatus, program, and storage medium for executing this method. In particular, another conventional example illustrated and described with reference to FIG. 8 adds a
請求項1:入力されたディジタル信号列と、有限長インパルス応答列との畳み込み演算を高速に近似する高速畳み込み近似方法において、前記有限長インパルス応答列に基づいて2L点の離散周波数変換係数を求め、前記ディジタル信号列に基づいて2L点の離散周波数変換係数を求め、前記有限長インパルス応答列の離散周波数変換係数と前記ディジタル信号列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して2L点の合成信号周波数変換係数を生成し、前記合成信号周波数変換係数からなる要素数2Lの配列において最も低い離散周波数を偶数番目とし、前記合成信号周波数係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる要素数Lの奇数番目離散周波数係数配列の最も低い離散周波数に対応する係数から順に0、1、2、...、L−1番目とするとき、0番目の要素は、前記奇数番目離散周波数係数配列の0番目の係数の虚部に相当する値を実部としたものであり、l(ただし、lは1、2、...、L−1とする)番目の要素は、前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の実部の値から前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の実部の値を差し引いた値の1/2に相当する値を虚部とし、前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の虚部の値と前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の虚部の値との和の1/2に相当する値を実部としたものである、要素数Lの新たな配列を求め、この新たな配列と、前記合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算することにより、要素数Lの加算配列を得て、前記加算配列の逆離散周波数変換を実行し、前記加算配列の逆離散周波数変換結果の信号列に窓かけ処理した後、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行なって近似畳み込み演算出力信号列を生成する高速畳み込み近似方法を構成した。
In a high-speed convolution approximation method for fast approximation of a convolution operation between an input digital signal sequence and a finite-length impulse response sequence, a 2L point discrete frequency transform coefficient is obtained based on the finite-length impulse response sequence. the calculated discrete frequency transform coefficients of 2L point based on the digital signal sequence, by multiplying the discrete frequency transform coefficients of the digital signal sequence and the discrete frequency transform coefficients of the finite impulse response series for each corresponding discrete frequency generates a composite signal frequency transform coefficients of 2L point, the discrete frequency sequence Te odor lowest of the combined signal consisting of a frequency conversion
そして、請求項2:入力されたディジタル信号列と有限長インパルス応答列との畳み込み演算を高速に近似する高速畳み込み近似装置において、前記有限長インパルス応答列の2L点の離散周波数変換係数を保持するインパルス応答周波数特性保持部101と、前記ディジタル信号列の2L点の離散周波数変換係数を保持する入力信号周波数特性保持部102と、前記有限長インパルス応答列の離散周波数変換係数と前記ディジタル信号列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して2L点の合成信号周波数変換係数を生成する合成信号周波数特性生成部103と、前記合成信号周波数変換係数からなる要素数2Lの配列において最も低い離散周波数を偶数番目とし、前記合成信号周波数係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる要素数Lの奇数番目離散周波数係数配列の最も低い離散周波数に対応する係数から順に0、1、2、...、L−1番目とするとき、0番目の要素は、前記奇数番目離散周波数係数配列の0番目の係数の虚部に相当する値を実部としたものであり、l(ただし、lは1、2、...、L−1とする)番目の要素は、前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の実部の値から前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の実部の値を差し引いた値の1/2に相当する値を虚部とし、前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の虚部の値と前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の虚部の値との和の1/2に相当する値を実部としたものである、要素数Lの新たな配列を得る奇数成分虚数部抽出部107と、この新たな配列と、前記合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算することにより、要素数Lの加算配列を得て、前記加算配列の逆離散周波数変換を実行する加算配列逆変換部108と、前記加算配列逆変換部108から得られる信号列に窓かけ処理した後、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い、近似畳み込み演算出力信号列を生成する窓かけ重畳部105’と、を具備する高速畳み込み近似装置を構成した。
Then, according to
また、請求項3:コンピュータを請求項2記載の高速畳み込み近似装置の各構成部として機能させるための高速畳み込み近似プログラムを構成した。 A third aspect of the present invention provides a high-speed convolution approximation program for causing a computer to function as each component of the high-speed convolution approximation apparatus according to the second aspect.
更に、請求項4:請求項3に記載される高速畳み込み近似プログラムを記憶した記憶媒体を構成した。 Further, a storage medium storing the high-speed convolution approximation program according to claim 4 is configured.
この発明による高速畳み込み近似方法、この方法を実施する装置、プログラム、記憶媒体は、所望の畳み込み演算を、各離散周波数領域において乗算、または、より小さな次数の畳み込み演算として実行した後、従来技術より、少ない点数で逆離散周波数変換して近似的に出力を得ることにより、演算量少なく、畳み込み結果を近似的に出力することができる。また、合成信号周波数特性生成部の出力に奇数成分虚数部抽出部の処理を与えることと、窓掛け部における窓係数の選定により、近似誤差の影響を最大限抑えた、精度のよい出力を得ることができる。 The high-speed convolution approximation method according to the present invention, the apparatus, the program, and the storage medium for executing the method perform the desired convolution operation in each discrete frequency domain, or after executing it as a lower-order convolution operation. By performing inverse discrete frequency conversion with a small number of points and obtaining an output approximately, the result of convolution can be output approximately with a small amount of computation. In addition, by giving the output of the odd component imaginary part extraction unit to the output of the composite signal frequency characteristic generation unit and selecting the window coefficient in the windowing unit, a highly accurate output with the effect of approximation error being suppressed to a maximum is obtained. be able to.
発明を実施するための最良の形態を図1の実施例を参照して説明する。
図1の実施例において、インパルス応答周波数特性保持部101、入力信号周波数特性保持部102、合成信号周波数特性生成部103は、先の従来例と同様の構成を有している。
図1の実施例の先の従来例と異なる点は、合成信号周波数特性生成部103から得られる2L個の合成信号周波数変換係数に、周波数の低い方から0,1,2,....,2L−1と番号を付与し、奇数番目の係数に対して、奇数成分虚数部抽出部部107を設ける点である。奇数成分虚数部抽出部107は、以下の通りに実現される。奇数番目の係数の配列をYo(l)、(l=0,1,2,....,L−1)とする。Yo(l)に対して、
Z(0)=imag(Yo(0))
Z(l)=j(−Yo(l)+Yo(L−l)* )/2、
(但し、l=1,2,....,L−1)・・・・・・・(式1)
として、Z(l)、(l=0,1,2,....,L−1)を得、これを奇数成分虚数部抽出部107の出力とする。ここで、j2=−1、imag(x+jy)=y、(x、y
は実数)、*は共役を表す。
The best mode for carrying out the invention will be described with reference to the embodiment of FIG.
In the embodiment of FIG. 1, the impulse response frequency
1 differs from the prior art example of the embodiment of FIG. 1 in that 2L synthesized signal frequency conversion coefficients obtained from the synthesized signal frequency
Z (0) = image (Yo (0))
Z (l) = j (-Yo (l) + Yo (L-1) * ) / 2,
( Where l = 1, 2,..., L-1 ) (1)
Z (l), (l = 0, 1, 2,..., L−1) is obtained, and this is used as the output of the odd component imaginary
Is a real number), * represents a conjugate.
この実施例は、更に、加算配列逆変換部108を具備している。ここで、合成信号周波数特性生成部103から得られる2L個の合成信号周波数変換係数の内の偶数番目の係数の配列をYe(l)、(l=0,1,2,....,L−1)とし、これと先のZ(l)とをこの加算配列逆変換部108に入力する。この加算配列逆変換部108において、Z(l)とYe(l)とを対応するl毎に加算して得られるS(l)=Z(l)+Ye(l)、(l=0,1,2,....,L−1)をL点に対して逆離散周波数変換を施し、S(l)の逆変換信号s(k)、(k=0,1,2,....,L−1)を出力する。この実施例の窓かけ重畳部105’は、[特許文献1]の構成と同様であり、加算配列逆変換部108の出力s(k)に対して、窓係数w(k)、(k=0,1,2,....,L−1))を乗じてs(k)w(k)を得、前半L/2点については、1ステップ過去のs(k)w(k)の後半L/2点と加算してL/2点の出力信号yを出力する。また、現ステップで得られたs(k)w(k)の後半のL/2点については、次のステップにおいて得られるs(k)w(k)の前半L/2点に加算する信号として記憶保持される。以降、このステップが繰り返される。ここで、処理されるステップの間隔はL/2として説明したが、この間隔は、必ずしも、L/2でなければならないという訳ではない。
This embodiment further includes an addition array
ここで、上述した高速畳み込み近似装置の実施例の動作原理について説明する。
合成信号周波数特性生成部103において生成される合成信号周波数特性をY(l)、(l=0,1,2,....,2L−1)とすると、図2に示される様に、偶数番目の成分と、奇数番目の成分に分離した配列の和として表現される。元のY(l)、(l=0,1,2,....,2L−1)からなる配列の逆離散周波数変換は、前半L個の要素yc(k)、(k=0,1,2,....,L−1)と後半L個の要素yl(k)、(k=0,1,2,....,L−1)とで、異なる意味を持つ。即ち、yl(k)は高速畳み込み近似装置への入力信号xとフィルタインパルス応答hとの線形畳み込み演算と完全に一致する信号であるが、yc(k)は、巡回畳み込みの影響を受けた不要な信号である。図7の従来例の窓かけ重畳部105において、yc(k)に零を乗じてその影響を完全に抑圧していた。また、図2においては、Y(l)、(l=0,1,2,....,2L−1)の偶数番目成分のみを残し、奇数番目を零とした配列の逆離散周波数変換は、或るL点の信号列a(k)、(k=0,1,2,....,L−1)を2つ並べて、2L点とした配列になっている。同様に、Y(l)、(l=0,1,2,....,2L−1)の奇数番目成分のみを残し、偶数番目を零とした配列の逆離散周波数変換は、或るL点の信号列b(k)、(k=0,1,2,....,L−1)とその符号を反転させた−b(k)、(k=0,1,2,....,L−1)とを結合し、2L点とした配列となっている。ここで、yc(k)=a(k)−b(k)、yl(k)=a(k)+b(k)の関係が成り立つ。
Here, the operation principle of the embodiment of the high-speed convolution approximation apparatus described above will be described.
Assuming that the combined signal frequency characteristic generated by the combined signal frequency
さて、この実施例においては、L点の逆離散周波数変換により、yl(k)のみを求めることを考える。図3をも参照するに、Y(l)、(l=0,1,2,....,2L−1)の偶数番目の成分のみにより再構成したL点のYe(l)、(l=0,1,2,....,L−1)の、逆離散周波数変換は、a(k)、(k=0,1,2,....,L−1)そのものである。一方、Y(l)、(l=0,1,2,....,2L−1)の奇数番目の成分のみにより再構成したL点のYo(l)、(l=0,1,2,....,L−1)の、逆離散周波数変換は、b(k)、(k=0,1,2,....,L−1)の各要素にexp(−j(πk)/L)、(k=0,1,2,....,L−1)が乗じられたものとなり、b(k)そのものではない。そこで、この実施例は、exp(−j(πk)/L)・b(k)の虚数部に着目した。この虚数部であるsin((.πk)/L)・b(k)を用い、a(k)+b(k)、即ち、yl(k)の近似を、a(k)+sin((.πk)/L)・b(k)として得るというものである。sin((.πk)/L)の概形は図4の通りである。このため、逆離散周波数変換がsin((.πk)/L)・b(k)と一致する様に、予めYo(l)に対して、図1の奇数成分虚数部抽出部107において(式1)による前述の処理を行っている。この原理に基づいた数学的に等価な変形は、全てこの発明の意図した実施例となる。{a(k)+b(k)}と、{a(k)+sin((.πk)/L)・b(k)}との間の誤差は、{1−sin((.πk)/L)・b(k)}であり、図5に示される様な{1−sin((.πk)/L)}の形状に沿った誤差分布をとる。即ち、k=0,1,2,....,L−1の両端に誤差が集中する。しかし、窓かけ重畳部105’において、L/2点毎に.1ステップ前の出力と重ね合わせるために窓係数を乗じるので、その誤差の影響は更に低減されることになる。例えば、窓係数をハニング窓{0.5−0.5cos((2πk)/L)}、(k=0,1,2,....,L−1)とすれば、図6に示す誤差分布となり、誤差の絶対的な大きさも低減されることが認識される。
Now, in this embodiment, it is considered that only yl (k) is obtained by inverse discrete frequency transformation at point L. Referring also to FIG. 3, Y (l), Y (l) of L point reconstructed by only the even-numbered components of Y (l), (l = 0, 1, 2,..., 2L−1), ( l = 0, 1, 2,..., L-1), the inverse discrete frequency transform is a (k), (k = 0, 1, 2,..., L-1) itself. is there. On the other hand, Yo (l) of L point reconstructed only by odd-numbered components of Y (l), (l = 0, 1, 2,..., 2L−1), (l = 0, 1, 2,..., L-1) is an inverse discrete frequency transform that uses exp (−j for each element of b (k), (k = 0, 1, 2,..., L−1). (Πk) / L), (k = 0, 1, 2,..., L−1) and not b (k) itself. Therefore, this embodiment focuses on the imaginary part of exp (−j (πk) / L) · b (k). Using sin ((. Πk) / L) · b (k) which is the imaginary part, an approximation of a (k) + b (k), that is, yl (k) is expressed as a (k) + sin ((. Πk ) / L) · b (k). The outline of sin ((. πk) / L) is as shown in FIG. For this reason, the odd component imaginary
図1の窓かけ重畳部105’で用いる窓係数としては、先のハニング窓以外に、k=0,1,2,....,L−1の範囲の両端に近づく程小さくなる分布を持った任意の形状の窓係数を採用することができる。
そして、入力信号周波数特性保持部102に保持された入力信号の周波数特性は、2L点より少ない入力信号の配列に、零要素を加えて2L点の配列を構成し、離散周波数変換を行った結果とすることができる。また、窓かけ重畳部105’において、出力される配列の大きさはステップの間隔に依存し、L/2より少ない場合も、多い場合も、この発明の実施例に含まれる。
As the window coefficients used in the
The frequency characteristic of the input signal held in the input signal frequency
更に、フィルタインパルス応答の配列hがLよりも長い場合においても、以下の通りにこの発明を実施することができる。ここで、フィルタインパルス応答の配列hの長さが、NL+M(N、Mは、N≧1、0≦M<Lを満たす整数)とする。このとき、インパルス応答周波数特性保持部101は、hを長さL毎に分割し、N個の長さLの配列と1個の長さMの配列を得、それらそれぞれに対して、長さ2Lとなる様に零配列を結合し、離散周波数変換することにより得られる、N+1組の長さ2Lの周波数特性配列を保持する。一方、入力信号周波数特性保持部102は、現在のステップの入力信号周波数特性の配列と合わせて、Nステップ過去までの入力信号周波数特性の配列を保持、即ち、合計N+1組の長さ2Lの入力信号周波数特性の配列を保持する。これに対して、合成信号周波数特性生成部103は、インパルス応答周波数特性保持部101および入力信号周波数特性保持部102に保持されたN+1組の周波数特性配列それぞれの対応した配列毎に周波数番号毎の乗算処理を行い、得られたN+1組の乗算結果の配列を周波数番号毎に加算し、2L個の合成信号周波数変換係数を生成する。この合成信号周波数変換係数を用い、以下、上述した処理を行えば、フィルタインパルス応答の配列hがLよりも長い場合においても、この発明を実施することができる。
Furthermore, even when the filter impulse response array h is longer than L, the present invention can be implemented as follows. Here, the length of the array h of filter impulse responses is NL + M (N and M are integers satisfying N ≧ 1 and 0 ≦ M <L). At this time, the impulse response frequency
なお、入力信号xおよびフィルタインパルス応答の配列hが実数であるとすると、離散フーリエ変換を離散周波数変換に用いた場合、その変換係数の配列の対称性により、省略可能な計算が前述に含まれていることは自明であり、そのような計算省略を行った実施例もこの発明に含まれる。 Assuming that the array h of the input signal x and the filter impulse response is a real number, when the discrete Fourier transform is used for the discrete frequency transform, a calculation that can be omitted is included in the foregoing because of the symmetry of the array of transform coefficients. It is obvious that the embodiment omits such calculation and is also included in the present invention.
101 インパルス応答周波数特性保持部 102 入力信号周波数特性保持部
103 合成信号周波数特性生成部 105’窓かけ重畳部
107 奇数成分虚数部抽出部 108 加算配列逆変換部
h 有限長インパルス応答列 x 入力信号
101 Impulse Response Frequency
Claims (4)
前記有限長インパルス応答列に基づいて2L点の離散周波数変換係数を求め、
前記ディジタル信号列に基づいて2L点の離散周波数変換係数を求め、
前記有限長インパルス応答列の離散周波数変換係数と前記ディジタル信号列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して2L点の合成信号周波数変換係数を生成し、
前記合成信号周波数変換係数からなる要素数2Lの配列において最も低い離散周波数を偶数番目とし、前記合成信号周波数係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる要素数Lの奇数番目離散周波数係数配列の最も低い離散周波数に対応する係数から順に0、1、2、...、L−1番目とするとき、
0番目の要素は、
前記奇数番目離散周波数係数配列の0番目の係数の虚部に相当する値を実部としたものであり、
l(ただし、lは1、2、...、L−1とする)番目の要素は、
前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の実部の値から前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の実部の値を差し引いた値の1/2に相当する値を虚部とし、
前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の虚部の値と前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の虚部の値との和の1/2に相当する値を実部としたものである、
要素数Lの新たな配列を求め、
この新たな配列と、前記合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算することにより、要素数Lの加算配列を得て、前記加算配列の逆離散周波数変換を実行し、
前記加算配列の逆離散周波数変換結果の信号列に窓かけ処理した後、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行なって近似畳み込み演算出力信号列を生成する、
ことを特徴とする高速畳み込み近似方法。 In a high-speed convolution approximation method that approximates a convolution operation between an input digital signal sequence and a finite impulse response sequence at high speed,
Determined discrete frequency transform coefficients of 2L point based on the finite impulse response series,
Based on the digital signal sequence, a 2L point discrete frequency conversion coefficient is obtained,
Generates a composite signal frequency transform coefficients of 2L point by multiplying the discrete frequency transform coefficients of the digital signal sequence and the discrete frequency transform coefficients of the finite impulse response series for each corresponding discrete frequency,
The synthesized signal frequency consists transform coefficients Te sequence odor number of elements 2L and even numbered the lowest discrete frequencies, the composite signal composed of coefficients corresponding to the odd-numbered discrete frequency in the sequence consisting of the frequency coefficient number of elements L , 0, 1, 2,... In order from the coefficient corresponding to the lowest discrete frequency in the odd-numbered discrete frequency coefficient array. . . , L-1
The 0th element is
A value corresponding to the imaginary part of the 0th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array is a real part,
l (where l is 1, 2, ..., L-1)
A value corresponding to ½ of a value obtained by subtracting the real part value of the l-th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array from the real part value of the (L−1) -th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array. Imaginary part,
A value corresponding to ½ of the sum of the value of the imaginary part of the l-th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array and the value of the imaginary part of the (L-1) th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array is realized. Is a part,
Find a new array with element number L ,
By adding the this new arrangement, the sequence consisting of coefficients corresponding to the even-numbered discrete frequencies in the combined signal frequency transform coefficients, with the addition sequence of a main prime L, inverse discrete frequency transform of the adding sequence Run
After the windowing in the signal sequence of inverse discrete frequency transform result of the addition sequence processing, similarly to produce an operational output signal sequence convolution approximation by performing superimposition processing the windowed processed signals in the past,
A fast convolution approximation method characterized by that.
前記有限長インパルス応答列の2L点の離散周波数変換係数を保持するインパルス応答周波数特性保持部と、
前記ディジタル信号列の2L点の離散周波数変換係数を保持する入力信号周波数特性保持部と、
前記有限長インパルス応答列の離散周波数変換係数と前記ディジタル信号列の離散周波数変換係数とを対応する離散周波数毎に乗算して2L点の合成信号周波数変換係数を生成する合成信号周波数特性生成部と、
前記合成信号周波数変換係数からなる要素数2Lの配列において最も低い離散周波数を偶数番目とし、前記合成信号周波数係数からなる配列中の奇数番目の離散周波数に対応する係数からなる要素数Lの奇数番目離散周波数係数配列の最も低い離散周波数に対応する係数から順に0、1、2、...、L−1番目とするとき、
0番目の要素は、
前記奇数番目離散周波数係数配列の0番目の係数の虚部に相当する値を実部としたものであり、
l(ただし、lは1、2、...、L−1とする)番目の要素は、
前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の実部の値から前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の実部の値を差し引いた値の1/2に相当する値を虚部とし、
前記奇数番目離散周波数係数配列のl番目の係数の虚部の値と前記奇数番目離散周波数係数配列のL−1番目の係数の虚部の値との和の1/2に相当する値を実部としたものである、
要素数Lの新たな配列を求める奇数成分虚数部抽出部と、
この新たな配列と、前記合成信号周波数変換係数において偶数番目の離散周波数に対応する係数からなる配列とを加算することにより、要素数Lの加算配列を得て、前記加算配列の逆離散周波数変換を実行する加算配列逆変換部と、
前記加算配列逆変換部から得られる信号列に窓かけ処理した後、同様に過去に窓かけ処理された信号との重畳処理を行い、近似畳み込み演算出力信号列を生成する窓かけ重畳部と、
を具備することを特徴とする高速畳み込み近似装置。 In a high-speed convolution approximation device that approximates a convolution operation between an input digital signal sequence and a finite-length impulse response sequence at high speed,
An impulse response frequency characteristic storage unit storing discrete frequency transform coefficients 2L point of the finite impulse response series,
An input signal frequency characteristic holding unit that holds discrete frequency conversion coefficients at 2L points of the digital signal sequence;
A synthetic signal frequency characteristic generation unit for generating a composite signal frequency transform coefficients of the finite impulse response series of discrete frequency transform coefficients and the digital signal sequence of discrete frequency transform coefficients and the multiplied for each corresponding discrete frequency 2L point ,
The synthesized signal frequency consists transform coefficients Te sequence odor number of elements 2L and even numbered the lowest discrete frequencies, the composite signal composed of coefficients corresponding to the odd-numbered discrete frequency in the sequence consisting of the frequency coefficient number of elements L , 0, 1, 2,... In order from the coefficient corresponding to the lowest discrete frequency in the odd-numbered discrete frequency coefficient array. . . , L-1
The 0th element is
A value corresponding to the imaginary part of the 0th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array is a real part,
l (where l is 1, 2, ..., L-1)
A value corresponding to ½ of a value obtained by subtracting the real part value of the l-th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array from the real part value of the (L−1) -th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array. Imaginary part,
A value corresponding to ½ of the sum of the imaginary part value of the l-th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array and the imaginary part value of the (L−1) -th coefficient of the odd-numbered discrete frequency coefficient array is realized. Is a part,
An odd component imaginary part extraction unit for obtaining a new array of the number of elements L ;
By adding the this new arrangement, the sequence consisting of coefficients corresponding to the even-numbered discrete frequencies in the combined signal frequency transform coefficients, with the addition sequence of the number of elements L, inverse discrete frequency transform of the adding sequence An addition array inverse transform unit for executing
After the windowing in the signal sequence obtained from the addition sequence inverse converter process performs superimposition processing with similarly windowed processed signals in the past, and windowing superimposing unit for generating an approximate convolution operation output signal sequence,
The high-speed convolution approximation apparatus characterized by comprising.
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