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JPS605087B2 - フイルタ - Google Patents

フイルタ

Info

Publication number
JPS605087B2
JPS605087B2 JP49139688A JP13968874A JPS605087B2 JP S605087 B2 JPS605087 B2 JP S605087B2 JP 49139688 A JP49139688 A JP 49139688A JP 13968874 A JP13968874 A JP 13968874A JP S605087 B2 JPS605087 B2 JP S605087B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
input
filter
samples
signal
Prior art date
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Expired
Application number
JP49139688A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5099448A (ja
Inventor
ニスボ−メル アンリ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPS5099448A publication Critical patent/JPS5099448A/ja
Publication of JPS605087B2 publication Critical patent/JPS605087B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0223Computation saving measures; Accelerating measures
    • H03H17/0225Measures concerning the multipliers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディジタル・フィル外こ係る。
ディジタル・フィル夕は入力信号xのサンプルを使用し
て出力信号y即ちフィル夕を通過した周波数のみを含む
スペクトルの信号のサンプルを発生する装置である。
信号xの時刻iでのサンプルをxiとし、xiに先行す
る第1番目、第2番目、………第k番目のサンプルを夫
々xi‐,,xi‐2,・・・・・・・・・xi‐kと
するならば、出力信号yのサンプルyiは式yi=さ,
ak‐又i−k ‘1}と書かれる演算を
遂行することによって得られる。
この演算はxi‐,とx;−nとの間の入力サンプルの
各々を一定の係数a,乃至anで重み付け、そして重み
付けられたサンプルの各々を加えることによってyiが
得られるということを意味する。この演算を遂行しうる
フィル夕はn係数トランスバーサル・フィル夕と呼ばれ
る。しかしながら、サンプルyiは又先行するサンプル
yi‐,,yi‐2,・・・・・・・・・を使用し、式
mのサンプルxi−ふと同様の方式でこれらのサンプル
を処理することによっても得られる。この場合にyiは
次式から導かれる。
式■を遂行しうるフィル夕はレカーシブ・フィル夕と呼
ばれ、p+q:nならばn個の係数を有する。xi−k
はxiに先行するk番目のサンプルであると上述したけ
れども、フィルタ機能は入力信号xのサンプルを繰返す
か又は飛越すことによって達成されるから、他の任意の
サンプルをそのように名付けてもよい。
フィル夕において、式【1}及び【2)のいずれかから
yiを導くためには、n回の乗算が必要とされる。
従って、フィル夕は与えられた時間内に出力yの各々の
サンプルを発生するためにn個の乗算器又はn回の乗算
を遂行し得る計算段を含まなければならず、従ってこれ
らの構成はコスト高であり、フィル夕の性能に厳しい制
限となる。それゆえ、yiを発生するのに乗算器数を最
小にすることが望ましい。過去においては、この問題を
解決するための解法が提案されている。これらのうちの
或るものは乗算の部分積を前もって貯えておくメモリを
使用することによってyのあらゆるサンプルを形成する
のに必要とされる乗算を完全に除くことから成る。しか
しながら、このような混み入った方式を使用することは
多くの用途において是認されない。乗算数を減少させる
のに提案されている他の幾つかの解法はフィルタ演算を
再構成することを要求している。本発明はこの方式に属
する。上記の問題に関する限り、式{1}及び■のいず
れを使用してもよい。
いずれの場合においても、電気信号の重み付けられたサ
ンプルの和が形成されなければならない。従って、その
結果はトランスバーサル・フィル夕及びレカーシブ・フ
ィル夕の両方に適用できる。簡単のために、本発明は式
(1ーを用いて説明する。yi=さ,ak・Xi−k
‘1}本発明の目的は、2つの項(その
一方の項は入力信号xのサンプルの和、他方の項はaで
表わされる係数の和)の夫々の積を加えて主項ziを形
成するための第1装置及び該第1装置から供給される結
果へ補正項を算術的に加える第2装置を使用することに
よってフィル夕された信号の各々の出力信号サンプルy
iを発生するディジタル・フィル夕を提供するにある。
各サンプルは式 で表わされ、この式‘1}はk‘こ奇数値を与えること
によって得られるyl/iと、k‘こ偶数値を与えるこ
とによって得られる項y2/iに分けることができる。
即ちy・=y÷十yき ここで、yま及びy多は ただしn:ah(mは整数) である。
ここでnはサンプルyiの個数であり、上述の如く偶数
であるが、もし実際の回路で奇数個のサンプルyiしか
得られない場合は、値が0のダミー・サンプルを便宜上
追加して偶数個のサンプルにすればよい。
一方、主頃ziは o/2 Zi=p茎.(a2p−・十a2p) (Xi−2p+,十×ト2p) ‘51
ただしn=2h(mは整数)によって定義され、この式
【即ま同様に Zi=Zチ十Zき 【6)と表わす
ことができる。
ここで、zまはpを奇数(即ちp=2q十1とした場合
のziの各項であり、z多‘まpを偶数、即ちp=幻と
した場合のziの各項である。まず、n/4が整数(即
ちn=41,1=1,2,3,・・・・・・・・・)の
場合を考えるととなり、これらの式【7}及び■は夫々
n/4の乗算を必要とする。
式{3’及び【4}はパラメータqで表わすように変形
することができる。
即ち、式脚は最初p=町十1とし、しかる後にp=幻と
することによって、と表わされる。
式■を同様にして変形すれば、式■は主項z;を得るの
に必要な乗算回数を半分に減少させるが、不所望な項が
導入されるのでこれを除かねばならない。従って補正項
が必要となる。この解法を使用に値し・するためには、
yi*を得る必要な総乗算回数がnよりも小さくなけれ
ばならない。zi及びyiの式の内の諸項を適切に選択
することによってこれを達成することを以下に示す。で
あるから、式‘7’及び■が選択的に使用しうる。
上記の式は又yi+3=Zま十3十… と書き表わされる。
式‘9’,{1■,(11)をみればわかるように、y
iの式(9}の頃a4q+.・xi‐4q−,はyMの
式側中にも現われており(矢印参照)、式側の項a4q
・xi‐牧十,もまた式(10}中に現われている。
(矢印参照)。従って、yの各々のサンプル(例えばy
i)を決定する過程でその次のサンプル(例えばyi+
,)を形成するのに使用される項の計算がなされ、これ
によって必要な総菜算回数を減らすことができる。即ち
、必要な総菜算回数は通常のフィル夕のn回の代わり‘
こ料+毒=奪回である。乗算回数はnの値に比例して減
少するので、nの大きなフィルタ程効果が大であること
は明らかである。
次にn/4が整数でなく、n/4−1/2が整数(即ち
n=41−2,1=1,2,3………)の場合について
考える。
この場合、zき,zZ,y手,y多を計算する各式にお
けるZ(サンメーション)のqの上限をすべてn/4−
1/2に変更する。従って式(9}‘こおいて、z≧は
(n/4一1/2)回の乗算を必要とし、第2項は(n
/4一1/2十1)回の乗算を必要とし、第3項は(n
/4一1ノ2)回の乗算を必要とするので、式【9}を
計算するのに要する総乗算回数は(知/4−1/2)回
になる。一方、式働においては、第1項(z^,)、第
2項、第3項を計算するのに夫々(n/4一1/2十1
)回、(nノ4−1/2十1)回、(n/4−1/2)
回の乗算を要とするので総乗算回数は(軌/4十1/2
)回になる。従って、式【9}と式皿に対する総菜算回
数の平均は{(軌/4−1/2)十(軌/4十1/2)
}×1/2=軌/4となる。
例えば、n=22の場合、式■に対しては16回の乗算
、式側に対しては17回の乗算を必要とするので、平均
では1サンプル当り16.5回の乗算回数になる。
実際の場合に、nの値が100のオーダになるというこ
とは決してまれではない。
しかしながら、説明のため、n=6とする。そうすると
、式‘71及び(8)‘ま夫々、Zま=(al+a2)
(Xi−・十Xト2)十(雀十熱)(xi−5十xi−
6)ZZ=(a3十a4)(Xi−3十Xi・4)とな
る。
式側乃至(11)は次に第1図を参照すると、本発明
のディジタル・フィル夕の実施例が図示されている。
このフィル外ま6つの係数(n=6)を有する。入力信
号xの夫々のサンプルは遅延線SRIへ供給される。フ
ィル夕が出力信号サンプル蛇を形成する時刻i=6にお
いては、貯蔵装置例えば遅延線はxの4つの入力信号サ
ンプル即ちx,,も,x3,及び×4をその貯蔵段に貯
えており、1つの入力信号サンプル梅をその入力段に受
取っている。
遅延線SRIはその入力段、中間段及び出力段に夫々等
間隔で設けられた3つのタップを有す・る。
一般的に言うと、例示の遅延線でなく後述のようにシフ
ト・レジス夕で貯蔵装置を構成するときは、遅延線の入
力段は第1の貯蔵段として教え、そこから1つおきの段
にタップを設ける。例示の第1のタップは乗算器MIの
2つの入力の内の1つへ懐線されており、他の2つのタ
ップは夫々2個の乗算器M2及びM3の夫々の2つの入
力の内の1つの入力へ接続されている。MIの第2入力
はクロック信号TIが論理的な1のレベル(TI=1)
にあるとき動作されるアンド・ゲ−トAI及びオア回路
01を経て係数a,又はクロック信号TI=0(即ちT
I=1)のとき動作されるアンド・ゲートAI及びオア
回路01を通して係数−a2のいずれか一方を受け取る
。同様に、乗算器M2はTI=1であるときアンド・ゲ
ートA2及びオア回路02を通して係数−a4又はTI
=1のときアンド・ゲートA′2及びオア回路02を通
して係数a3のいずれか一方を受け取る。又、乗算器M
3はTI:1であるときアンド・ゲートA3及びオア回
路03を怪て係数a5又はTI=1のときアンド・ゲー
トA′3及びオア回路03を通して係数一触のいずれか
一方を受け取る。これらの乗算の出力は乗算器SI及び
S2で一緒に加えられる。加算器S2の演算結果は直接
に、又は反転器1及び1つのサンプルを貯える遅延器D
Lのいずれか一方により第3加算器S3へ供給される。
今説明したフィル夕の部分(入力×からS3の出力まで
の部分)の目的は式zの補正項を形成することにあり、
これは主項と加え合わされて出力信号yの所望のサンプ
ルを与える。
フィル夕は更に加算器Adを含み、この加算器はSRI
の入力段に受取られたサンプルと第1の貯蔵段に貯蔵さ
れているサンプルとの和(図示の例では均十鶴)を形成
する。
この和はこの例では、1つの入力段と4個の貯蔵段を有
する遅延線SR2へ供給される。和×5十x4は又、T
I=1のとき動作されるアンド・ゲートA4及びオア回
路04を経て乗算器M4の1つの入力へ供給される。T
I=1のとき、アンド・ゲートA′4及びオァ回路04
を経てSR2の第2貯蔵段に貯えられている和を受け取
る。M4の第2入力はTI=1のとき係数(a,十も)
を、又TI=1のとき係数(a3十a4)を受取る。S
R2の出力段(最終貯蔵段)からの和は乗算器M5の2
入力の内の1つの入力へ供給され、他方の入力はTI=
1のときアンド・ゲートA6を経て(魚十を)を受け取
る。M4及びM5からの出力は加算器S4で一緒に加え
られて主項を発生する。主頃を補正項へ加えることによ
ってフィル夕の出力Yで得られるyの所望のサンプルが
得られる。
動作において、時刻i:6において、前の諸演算から発
生されている和良0ち(x4十為)、(梅十杉)、(均
十×,)及び(x,十為)を貯蔵段に含むSR2の入力
段へ(x5+均)が供給される。
その時刻に、TI=1となり、従ってM4は項z奪=(
a3十a4)(x3十柚)を発生する。乗算器M1,M
2及びM3は夫々a,x5,一a4×3及び年〆,を発
生する。
結果として、加算器S2はa,x5−a4×3十a5×
,を形成する。遅延線DLはy5が形・成された時刻に
遂行された演算の反転した結果、即ちa嫌4一aが2十
を〆oを含む。S3によって形成される補正項はa,x
5一a4×3十年〆・十a2均一a3×2十a6&とな
る。
この項をz鰍こ加算器B5で加えれば、均i(a3十a
4)(×3十&)十a,*+a2均一a4×3−a3×
2十年X,十熱×。
ニa,X5十aが4十a3×3十a4×2十も×,十熱
×o が得られる。
次の時刻則ちi=7において、信号TI=1となり、z
を形成する回路はzラニ(a,十a2)(ね+X6) 十(雀十も)(×2十×.) を発生する。
S3によって発生される補正項は 一a2×6一a,×5十a3×4 十a4×
3一念×2一も×,となる。
S5の出力から得られるyのサンプルは y7ニ(a,十a2)(x5十為) 十(鶴十a6)(×,十×2) 一aが6一a,X5十a3×4十a4×3‐秘2‐聡l =a,×6十角卒5十a3×5 十a4X3十鱗2十体, となる。
上述の過程がyの他のサンプルを相継いで発生するよう
に繰返される。
第1図は遅延線(若しくはシフト・レジスタ)SRI及
びSR2の入力段及び貯蔵段に含まれる各ワード対(例
えばSRIに於ては(x,,私),(柚,x4)・・・
…、SR2に於ては(x,十神,x2十x,),(&+
柚,為十杉)、……)の内の一方のワードのみが各時刻
TI若しくはTIに実際に使用されることを示している
本発明は単一のフィル夕を使用して2つの異なる信号を
処理したい場合(この場合には各々の信号のサンプルが
多重化技法の原理に従ってSRIへ選択的に供給されね
ばならない。)用途に於ては特に有用である。しかしな
がら、同じ信号xから導かれる2つの信号Y及びWを同
時に発生するために、本発明の方式で2つのフィル夕の
夫々の係数を選択的に一緒に使用することが可能である
。用いられる用途の形式にかかわらず、必要とされる乗
算器の総数はTI=1の時に使用される乗算器の数とT
I=1の時に使用される乗算器の数と和に等しい。第2
図は2つの異なるフィルタ機能を使用して同じ入力信号
xを処理するように企図された本発明の実施例である。
それ故、この実施例は2つのフィル夕された信号Y及び
Wを発生する。第1の実施例の場合と同じように、xの
サンプルが遅延線SRIへ供給され、連続する2つのサ
ンプルの和が加算器Adから発生され、遅延線SR2へ
供給される。SRIは上述したように3つのタップを設
けられている。しかしながら、これらのタップは第1組
の乗算器M1,M2及びM3へ接続されるばかりでなく
第2組の乗算器M1,M2及びM3へ接続されている。
第1組の乗算器からの出力は乗算器SI及びS2で一緒
に加算され、又第2組の乗算器からの出力は他の2つの
加算器S′1及びS′2で一緒に加算される。S′2の
出力は反転器1′2及び1ワードを貯える遅延線DL′
2の夫々の入力へ接続されている。1′2の出力はTI
=1のとき動作されるゲートG3及びオア回路01!を
経て加算器S6の2入力の内の1入力へ、又TI=1の
とき動作されるゲートG8及びオア回路031を経て加
算器S′6の2入力の内の1入力へ接続されている。
S2の出力はTI=1のとき動作されるゲートG6及び
オア回路021を経てS6の第2入力へ、又TI=1の
とき動作されるゲートG9及びオァ回路041を経てS
′6の第2入力へ接続されており、又反転器12の入力
へ接続されている。反転器12の出力は1ワードの貯蔵
容量を有する遅延線DL2の入力へ接続されている。D
L2の出力はTI=1のとき動作されるゲートG5及び
オア回路021を経てS6の第2入力、又TI=1のと
き動作されるゲートGIO及びオア回路041を経てS
′6の第2入力へ接続されている。頃zを形成するため
の他の乗算器M′4がある。
M′4からの出力は乗算器S′4によってM4及びM5
からの出力へ加えられる。S4の出力はTI=1のとき
動作されるゲートGIを経て加算器S7の2入力の内の
1入力へ、又TI=1のとき動作されるゲートG2を経
て加算器S′7の第1入力へ接続されている。S6及び
S′6の出力は夫々S7及びS′7の第2入力へ接続さ
れている。S7及びS′7からの出力は夫々出力信号Y
及びWのサンプルを発生する。第1及び第2のフィルタ
演算に対応する係数は夫々a,乃至る及びQ乃至b6と
して示される。
これらの係数は後で定義されるシーケンスに従って乗算
器の入力CI乃至C9へ供給される。既述の諸式から次
式 yi:yざ十y; Zi=yl十yA,十y手−, が導かれる。
従って、次式のように書き表わし得る。
但し、z仙及びz(y)は夫々フィルタw及びyに関係
付けられる主項を表わしている。
そして演算過程は上述した方式で続く。
zを形成する演算装置の部分は関数Y及びWに選択的に
必要になり、そして係数“a”を使用してz(y)を、
それから係数“b”を使用してz(W)を選択的に形成
する。
同機に、補正項の内の偶係数項及び奇係数項を形成する
演算装置の部分は次のサンプルが形成されるまでこのよ
うに形成された項が貯えられるならばY及びWに選択的
に必要になる。次の表は係数及び加算器S′2及びS2
から発生される情報の時間に関しての分布を示している
例えば、時刻i十1におけるサンプルYi+,は次の方
式で形成される。S′2からの出力は1′2によって反
転され、一Y≧十2を形成し、これはTI=1になるこ
とによってS6の第1入力へ供給される。DL2の内容
、即た一y亨はS6の第2入力へ供給されS6の出力−
Y亀2−yNまS7の第2入力へ供給されS7の第1入
力はz偽)を受け取る。それ故、加算器S7はを発生す
る。
その間、DL′2からの出力、即ちW件,はS′6の第
1入力へ供給され、S′6の第2入力はS2からの出力
則ちW^,を受け取る。
S′7の第1入力は論理的な0のレベルにあるから、S
′6からの出力、即ちWi+,は変えられないままS′
7を通過する。従って、N個のn係数を有するフィル夕
を使用して単一の信号を処理したい場合には、本発明は
乗算数を総数でNn/4の乗算数だけ減少させることが
できるということが認められる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1つの実施例を示す図、第la図はク
ロック信号TIの動作を例示する波形図、第2図は本発
明の第2の実施例を示す図である。 SR1,SR2・・・遅延線、M1,M2,M3,M4
,M5・・・乗算器、SI,S2,S3,S4,S5・
・・加算器、DL・・・遅延線。 FIG.l FIG.IQ C〕 く〇 一一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 各出力信号サンプルを一連の入力信号サンプルから
    導くフイルタにおいて、(a) 各入力信号サンプルの
    値を先行する入力信号サンプルの値へ加算して和(x_
    1+x_0,x_2+x_1,x_3+x_2,x_4
    +x_3,x_5+x_4,x+x_5,……)を作る
    加算手段と、上記加算手段で作られた和をクロツク信号
    T1及び@T1@毎にシフト貯蔵する貯蔵手段SR2と
    、上記貯蔵手段の1つおきの各段(x_1+x_0,x
    _3+x_2,x_5+x_4,x_7+x_6,……
    )から貯蔵内容を取出し得る取出手段と、クロツク信号
    T1毎に上記1つおきの段のうち各偶数番目の段から取
    出される貯蔵内容(x_3+x_2,x_7+x_6,
    ……)に対しフイルタ係数の和(a_3+a_4,a_
    7+a_8……)を夫々乗じて〔(a_3+a_4)(
    x_3+x_2),(a_7+a_8)(x_7+x_
    6),……〕重み付けし且つクロツク信号@T1@毎に
    上記1つおきの段のうち各奇数番目の段から取出される
    シフト後の貯蔵内容(x_2+x_1,x_6+x_5
    ,……)に対しフイルタ係数の和(a_5+a_6,a
    _1+a_2,……)を夫々乗じて〔(a_5+a_6
    )(x_2+x_1),(a_1+a_2)(x_6+
    x_5),……〕重み付けする乗算手段と、上記重み付
    けされた値をクロツク信号毎に夫々加算する加算手段と
    を含む主項を発生する装置と、(b) 上記フイルタの
    入力へ供給される入力信号サンプルの値(x_0,x_
    1,x_2,x_3,……)をクロツク信号T1及び@
    T1@毎にシフト貯蔵する貯蔵手段SR1と、上記貯蔵
    手段の1つおきの各段(x_1,x_3,x_5,……
    )から貯蔵内容を取出し得る取出手段と、クロツク信号
    T1毎に上記1つおきの段から取出される貯蔵内容(x
    _1,x_3,x_5……)に対しフイルタ係数(a_
    5,−a_4,a_1,……)を夫々乗じて(a_5x
    _1,−a_4x_3,a_1x_5,……)重み付け
    し且つクロツク信号@T1@毎に上記1つおきの段から
    取出されるシフト後の貯蔵(x_2,x_4,x_6,
    ……)に対しフイルタ係数(−a_6,a_3,−a_
    2,……)を夫々乗じて(−a_6x_2,a_3x_
    4,−a_2x_6,……)重み付けする乗算手段と、
    上記重み付けされたサンプルをクロツク信号毎に夫々加
    算する加算手段と、処理されつつあるサンプルに先行す
    るサンプルが形成されたクロツク信号時に上記重み付け
    られた各々のサンプルの加算値を貯える装置と、上記貯
    える装置の内容を反転して上記重み付けられた各々のサ
    ンプルの加算値に加える手段とを含む、補正項を発生す
    る装置と、(c) クロツク信号T1及び@T1@別に
    上記主項と上記補正項とを加え合わせる手段とを含むフ
    イルタ。
JP49139688A 1973-12-28 1974-12-06 フイルタ Expired JPS605087B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7347206 1973-12-28
FR7347206A FR2258060B1 (ja) 1973-12-28 1973-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5099448A JPS5099448A (ja) 1975-08-07
JPS605087B2 true JPS605087B2 (ja) 1985-02-08

Family

ID=9130048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP49139688A Expired JPS605087B2 (ja) 1973-12-28 1974-12-06 フイルタ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3906218A (ja)
JP (1) JPS605087B2 (ja)
DE (1) DE2456245C2 (ja)
FR (1) FR2258060B1 (ja)
GB (1) GB1485860A (ja)

Families Citing this family (6)

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