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JPS6129168B2 - - Google Patents
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JPS6129168B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6129168B2
JPS6129168B2 JP9840177A JP9840177A JPS6129168B2 JP S6129168 B2 JPS6129168 B2 JP S6129168B2 JP 9840177 A JP9840177 A JP 9840177A JP 9840177 A JP9840177 A JP 9840177A JP S6129168 B2 JPS6129168 B2 JP S6129168B2
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JP
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addition
terminal
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JP9840177A
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Takao Nishitani
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はデイジタルフイルタの構成回路に関す
るものである。 デイジタルフイルタは高次のものでも係数精度
の問題から二次デイジタルフイルタで構成するの
が普通であり、二次デイジタルフイルタは二次の
極のみを持つもの、二次の零点のみを持つもの、
あるいは双方の組合せとして実現され、各々入力
を{x1}、内部変数を{w1}、出力を{y1}とすれ
ば、
The present invention relates to a configuration circuit of a digital filter. Even if the digital filter is a high-order one, it is usually constructed of a second-order digital filter due to the problem of coefficient accuracy.Secondary digital filters include those that have only second-order poles, those that have only second-order zero points, etc.
Or, if it is realized as a combination of both, where the input is {x 1 }, the internal variable is {w 1 }, and the output is {y 1 },

【表】 と数式で表現できる。 従来、このようなデイジタルフイルタを構成す
るにあたり、乗算回路を並列乗算器で構成する
と、あまりにも回路規模が大きくなりすぎるた
め、乗算回路として、いわゆる「加算とシフトに
よる乗算アルゴリズム」を用いた累算器を利用す
るのが普通で、高周波数領域まで使用する場合
や、高多重度を必要とする場合は式(1)に現われる
一乗算に対し、一累算器を利用する方法が用いら
れていた。ここで言う累算器とは、一般に言われ
ているように、一時刻前の結果を直接、もしくは
右シフト(2-1乗ずる)したものを加算入力と
し、被加算入力には被乗数に対応する数値または
ゼロを入力する加算器により構成されたものであ
る。 このような構造を持つ二次デイジタルフイルタ
の最小標本化周期(ナイキスト周期)Tは、累算
器の最高動作周期をT′、係数ビツト長(前記α
,α,β,β)をnとすれば、乗算に
nT′必要であり、他に前記式(1)の各々に表われた
加減算が必要であるため T≧nT′ (2) となる。等号が成立するのは累算器の他に加減算
回路を用いた場合である。係数のビツトパターン
が特殊な場合にはさらに最小標本化周期を短縮す
る可能性もあるが、デイジタルフイルタの設計段
階では係数ビツトパターンに依存する効果を期待
できないので、式(2)がこのような方式の限界と考
えてよい。 つまり、従来の方式に従うと、式(1)の各々に対
し、累算器2個をまた2極2零点を有するバイク
アツドデジタルフイルタでは4個を必要とし、標
本化周期も式(2)が限界であつた。 本発明の目的は、累算器の機能に減算を付加す
ることおよび内部レジスタなどの配線を工夫する
ことにより、累算器1個からなる簡単な構造であ
りながら高速な2極、2零点もしくは2極と2零
点を有するデイジタルフイルタを構成することに
ある。 第1の発明によるデイジタルフイルタの構造
は、入出力データを保持するレジスタ、内部変数
i-1,wi-2を格納するレジスタ、上記のレジス
タのいずれかを選択し、加減累算器入力とする回
路、加減累算器、および加減累算器出力と入力レ
ジスタのいずれか一方を内部変数格納レジスタに
接続する回路から構成される。 本発明の原理は2項乗算手法を利用すること
と、式(1)の各式の類似性を利用することにある。 2項乗算手法とは、変数x1,x2,係数A1,A2
(固定係数)に対して P=A1x1+A2x2 (3) とほぼ係数ビツト長の累算操作で処理する方法で
ある。 いま、 とすると、式(3)は次のように変形できる。 ここで fj∈{0,1} cj∈{1,0,−1} ・は論理否定 を示す。 式(4)から式(5)への展開方法は後に述べるとして
(5)式を累算形式で求める方法は次式に示す漸化式
に従うとよい。
[Table] It can be expressed as a mathematical formula. Conventionally, when configuring such a digital filter, configuring the multiplication circuit with parallel multipliers would result in too large a circuit scale, so the multiplication circuit used an accumulation algorithm using the so-called "addition and shift multiplication algorithm." When using up to a high frequency range or when a high degree of multiplicity is required, a method is used in which one accumulator is used for one multiplication appearing in equation (1). Ta. The accumulator referred to here is, as is generally said, the input for addition is the result from one time ago, either directly or right-shifted (multiplyed by 2 -1 ), and the augend input corresponds to the multiplicand. It consists of an adder that inputs a numerical value or zero. The minimum sampling period (Nyquist period) T of a secondary digital filter having such a structure is the maximum operating period of the accumulator T', the coefficient bit length (the above α
1 , α 2 , β 1 , β 2 ) as n, then for multiplication
nT' is necessary, and since addition and subtraction shown in each of the above equations (1) are also required, T≧nT' (2). The equality is established when an addition/subtraction circuit is used in addition to the accumulator. If the coefficient bit pattern is special, it is possible to further shorten the minimum sampling period, but at the digital filter design stage, we cannot expect effects that depend on the coefficient bit pattern, so Equation (2) This can be considered a limitation of the method. In other words, according to the conventional method, two accumulators are required for each of equations (1), and four biquad digital filters with two poles and two zeros are required, and the sampling period is also as shown in equation (2). was the limit. The purpose of the present invention is to add subtraction to the function of the accumulator and to improve the wiring of internal registers, etc., so as to realize a high-speed two-pole, two-zero, or The object of the present invention is to construct a digital filter having two poles and two zero points. The structure of the digital filter according to the first invention is such that a register for holding input/output data, a register for storing internal variables w i-1 and w i-2 , and any one of the above registers are selected, and an addition/subtraction accumulator is input. It consists of a circuit for , an addition/subtraction accumulator, and a circuit for connecting either the output of the addition/subtraction accumulator or the input register to an internal variable storage register. The principle of the present invention is to use the binomial multiplication method and to take advantage of the similarity of each equation in equation (1). The binomial multiplication method consists of variables x 1 , x 2 , coefficients A 1 , A 2
(for a fixed coefficient), P=A 1 x 1 + A 2 x 2 (3) This is a method of processing by accumulating approximately the coefficient bit length. now, Then, equation (3) can be transformed as follows. Here, f j ∈{0,1} c j ∈{1,0,−1} indicates logical negation. The expansion method from equation (4) to equation (5) will be described later.
To obtain equation (5) in cumulative form, it is best to follow the recurrence formula shown in the following equation.

【表】 式(6)が式(5)になることは、式(6B)の右辺に
式(6C)を順次代入して行けば容易に証明でき
るであろう。 式(6C)はCj,fjの値により、さらに次のよ
うに展開できる。
[Table] It can be easily proven that equation (6) becomes equation (5) by sequentially substituting equation (6C) into the right-hand side of equation (6B). Equation (6C) can be further expanded as follows depending on the values of C j and f j .

【表】 本式に従えば、部分積和Pj-1のシフト(2-1
と、x1またはx2の加減算1回により新しい部分積
和を求められ、PoはPpから数えてn+1回目に
求まることがわかる。つまり、2項積和は、この
ようなPj-1からPjを求めて行くために減算を付
加したPjを毎回計算するための累算器を利用す
ることによつて(n+1)T′で処理される。こ
のため、2項積和が一乗算と同程度の処理時間で
可能となる。 式(4)から式(5)に必要な{fj},{Cj}を決定す
る方法は2,3考えられるが、最も効率のよい
(つまり{fj},{Cj}のビツト長がn+1とな
る)付号化法を次に示す。 {Cj}{fj}を構成するには次の各ステツプ
(step)を実行することにより得られる。ただ
し、最初のステツプ1で定まるビツト位置から
LSBまで双方の係数とも0の場合は、LSBを双方
とも1ビツト拡張し、新しいLSBに異なる値(一
方0で一方1)を入れるものとする。 ステツプ1、両係数(A1,A2)をLSB側から
MSB側へ調べて行き、同時に1となるビツト位
置(p)を検出する。 ステツプ2、両係数をビツト位置pからLSB側
へ調べて行き、最初に1となるビツト位置(q)
を持つAk(k=0,1)に対しa からa p−1

−1に、a を0に、さらにAkに対しp+1ビツ
ト目に算術的に+1する。 ステツプ3、MSBまでステツプ1、ステツプ
2をくり返し{a },{a }を三値係列{α
},
{α }へ変換する。 ステツプ4、{fj}を{fj|fj=|α |}で
定義する。ここで|・|は絶対値を示す。 {Cj}を{Cj|Cj=α 〓α }で定義する

ここで〓はビツト毎加算(diadic addition)とす
る。 以上の構成法はまた、2つの係数A1,A2から
{Cj},{fj}へ展開が可能であることを証明し
ており、また、ステツプ2による算術加算のため
最大1ビツトMSB側に拡張されることがある。
よつて{fj},{Cj}はn+1ビツト長を見てお
けば充分である。 例としてA1=110110102,A2=101110012の場
合について{fj},{cj}を得る手段について述
べる。まず、ステツプ1により、A1,A2をLSB
側から同時に検査を始めると、LSB側から第4ビ
ツト目が同時に1となり、P=4が得られる。ス
テツプ2により第4ビツト目よりLSB側に向つて
A1,A2同時に検査を始めると、A1の係数のLSB
側から第2ビツト目に1がある。このため、q=
2であり、A1に対して第2ビツト目から第3ビ
ツト目を−1に、また、第4ビツト目を0にし、
さらに、第5ビツト目に算術的に1を加える。つ
まり、A1は次の様になる。
[Table] According to this formula, the shift of the sum of partial products P j-1 (2 -1 )
It can be seen that a new sum of partial products can be found by adding or subtracting x 1 or x 2 once, and P o is found at the (n+1)th time counting from P p . In other words, the binomial sum of products can be calculated by (n+1)T by using an accumulator to calculate P j with subtraction added each time to obtain P j from P j-1 . ’ is processed. Therefore, it is possible to perform a binomial product sum in the same processing time as a single multiplication. There are a few ways to determine {f j } and {C j } necessary for formulas (4) to (5), but the most efficient method (that is, the method of determining the bits of {f j }, {C j }) is possible. The encoding method (length is n+1) is shown below. {C j }{f j } can be constructed by performing the following steps. However, from the bit position determined in the first step 1
If both coefficients up to the LSB are 0, both LSBs are expanded by 1 bit, and different values (one is 0 and the other is 1) are entered into the new LSB. Step 1, both coefficients (A 1 , A 2 ) from the LSB side
Examine the MSB side and detect the bit position (p) that becomes 1 at the same time. Step 2: Check both coefficients from bit position p to the LSB side, and find the bit position (q) where it becomes 1 first.
For A k (k=0,1) with a k q to a k p-1
is set to -1, a k p is set to 0, and the p+1th bit of A k is arithmetic +1. Step 3: Repeat steps 1 and 2 until MSB and convert {a 1 j }, {a 2 j } into three-value coefficient {α 1
j },
Convert to {α 2 j }. Step 4: Define {f j } as {f j |f j =|α 1 j |}. Here |·| indicates an absolute value. {C j } is defined as {C j |C j2 j 〓α 2 j }.
Here, 〓 is assumed to be diadic addition. The above construction method also proves that it is possible to expand the two coefficients A 1 and A 2 into {C j } and {f j }, and it is also possible to expand the two coefficients A 1 and A 2 into {C j } and {f j }. May be extended to the MSB side.
Therefore, it is sufficient to consider the length of n+1 bits for {f j } and {C j }. As an example, the means for obtaining {f j } and {c j } in the case of A 1 =11011010 2 and A 2 =10111001 2 will be described. First, in step 1, A 1 and A 2 are converted to LSB
If the test is started from the LSB side simultaneously, the fourth bit from the LSB side becomes 1 at the same time, and P=4 is obtained. From the 4th bit towards the LSB side by step 2
If you start testing A 1 and A 2 at the same time, the LSB of the coefficient of A 1
There is a 1 in the second bit from the side. For this reason, q=
2, and set the second to third bits to -1 for A1 , and set the fourth bit to 0,
Furthermore, 1 is arithmetically added to the 5th bit. In other words, A 1 becomes as follows.

【表】 −−
11100110
この場合、110110102も111001102も218を示し
ていることは容易に検証できよう。ステツプ3の
意味するところはステツプ1、ステツプ2をくり
返して、LSBからMSBまで非ゼロ要素が重なる
ビツトをなくすことである。新しいA1の表現と
A2を用いてステツプ1にもどると、この場合p
=6となる。ステツプ2に移り、p=6よりLSB
側へサーチすると、q=5となり、A2を変更す
ることとなる。この結果A2=110110012となる。
A1=111001102とA2=110110012に対し、ステツ
プ1を再び行なうとp=7となる。ステツプ2で
はq=6となり、A1に対して変更を行なう。こ
の結果、A1=1001001102となる。A1,A2は最初
8ケタで表示されていたが、この処理を行なつた
ために、9ケタとなる。A1,A2ともに9ケタ表
示を行なうと A1=1001001102 A2=0110110012 となり、A1,A2の同一ケタでは非ゼロが双方と
もに出現しない様にできている。 以上の様にしてステツプ3が実行され、 {α }={100100110} {α }={011011001} となる。 ステツプ4により求めるべき{fj},{cj}が
{α }と{α }とより次の様に定まる。 {fj}={100100110} {cj}={111111111} つまり、A1,A2を{α },{α }のように表現
してもA1,A2の値は不変であり、かつ、α がゼ
ロであればα iはゼロで積を求める式(5)では演
算する必要がない。一方の係数が非ゼロの時は必
ず他方はゼロとなつているため、9回(n+1
回)の部分積加算で2項積和が実行でき、A1X1
とA2X2から生成される部分積のうちどちらが使
用されるかは{fj}が示す。つまり、fj=1で
あればA1X1側がfi=0であればA2X2側もしくは
0が選択され、Cj=1であれば部分積を加算す
ることを、Cj=−1であれば部分積を減算する
ことを、さらに、Cj=0では加減算を行なわな
いことを示す様子が理解されよう。 以上により2項乗算手法が理解された。次にデ
イジタルフイルタを記述している式(1)の各式の類
似性と問題点を示す。式(1)を2項乗算手法が応用
可能であることを示すために次のように書き直
す。
[Table] ---
11100110
In this case, it can be easily verified that both 11011010 2 and 11100110 2 indicate 218. Step 3 means repeating Steps 1 and 2 to eliminate bits with overlapping non-zero elements from LSB to MSB. New A1 expression and
Returning to step 1 using A 2 , in this case p
=6. Move to step 2, LSB from p=6
When searching to the side, q=5, and A 2 will be changed. As a result, A 2 = 110110012 .
If step 1 is repeated for A 1 = 111001102 and A2 = 110110012 , p=7. In step 2, q=6 and changes are made to A1 . As a result, A 1 = 1001001102 . A 1 and A 2 were initially displayed as 8 digits, but after this process, they are now 9 digits. When both A 1 and A 2 are displayed in 9 digits, A 1 = 100100110 2 A 2 = 011011001 2 , and non-zero does not appear in both A 1 and A 2 in the same digit. Step 3 is executed as described above, and {α 1 j }={100100110} {α 2 j }={011011001}. {f j } and {c j } to be found in step 4 are determined from {α 1 j } and {α 2 j } as follows. {f j }={100100110} {c j }={111111111} In other words, even if A 1 and A 2 are expressed as {α 1 j } and {α 2 j }, the values of A 1 and A 2 are If it is unchanged and α i j is zero, α i j X i is zero and there is no need to calculate the product in equation (5). When one coefficient is non-zero, the other is always zero, so 9 times (n+1
binomial product sum can be performed by adding partial products (times), and A 1 X 1
{f j } indicates which of the partial products generated from and A 2 X 2 is used. In other words, if f j = 1, the A 1 X 1 side is selected; if f i = 0, the A 2 It will be understood that -1 indicates subtraction of partial products, and C j =0 indicates no addition or subtraction. From the above, the dyadic multiplication method was understood. Next, we will show the similarities and problems of each equation in equation (1) that describes the digital filter. Equation (1) is rewritten as follows to show that the binomial multiplication method is applicable.

【表】 式(8)において、各々の括弧内は2項乗算手法が
利用でき、かつ、変数は内部変数wi-1と、wi-2
である。これに対し、2項乗算手法以外の項は
各々wi,xiであり、wiは次の標本時刻において
内部変数となるのに対し、xiは直接次の標本時
刻における内部変数ではなく、演算結果が内部変
数となる。つまり、デイジタルフイルタにおい
て、極を有するものと零点を有するものでは内部
変数の設定が異なる。このため、内部変数入力段
に極を有するデイジタルフイルタか否かにより
各々累算器出力と、入力レジスタのいずれかを選
択する手段が必要となる。その他の構造は同じで
よい。 以上の構成によると、2項乗算のために前記
(n+1)T′時間、またwiまたはxiを加算する
ためにT′時間必要となるため、本発明に従う
と、累算器1個によるデイジタルフイルタにもか
かわらず(n+2)T′の処理時間でよく、極の
み、もしくは、零点のみのフイルタを実現する場
合は従来の方式と処理時間(式(2)参照)と比べほ
ぼ等しいものが実現でき、かつデイジタルフイル
タの特性(極を有するものか、零点を有するもの
か)による構成の違いも容易に変更できる。また
2極と2零点を持つバイクアツドデイジタルフイ
ルタも演算部を時分割多重使用することで実現で
きる。 本発明の実施例を第1図に示す。第1図は累算
レジスタ1、加減算回路2、シフト回路3により
構成された加減累算器10と第1の内部レジスタ
4、第2の内部レジスタ5、Oレジスタ6、入力
レジスタ7、出力レジスタ8、選択回路9からな
る。端子11はクロツク信号の入力端子、端子1
2は標本化時間と同期した信号の入力端子、端子
13は主として2項乗算手法による制御信号{C
j}に従つた信号を加える端子、端子14は主と
して2項乗算手法による制御信号{fj}に従つ
た信号を加える端子、端子15は2項乗算実行
中、シフト回路3にシフトを要求する信号を加え
る端子、端子16は選択回路9にこの回路が極を
持つデイジタルフイルタを実行しているのか否か
により、累算レジスタ1の出力と入力レジスタ7
の出力のいずれかを選択させる制御信号端子であ
る。端子17は入力データの端子、端子18は出
力データの端子である。 第1図の詳細な説明を、極を有するデイジタル
フイルタを実現している場合、つまり、端子16
に加えられた直流信号により、選択回路9は常に
累算レジスタ1の出力を第1の内部レジスタ4に
加えている場合で、式(8)の下の式を実現している
場合について述べる。 標本化信号に同期した信号が端子12に加えら
れると、累算レジスタ1の内容が第1の内部レジ
ススタ4、および出力レジスタ8へ、第1の内部
レジスタ4の内容が第2の内部レジスタ5へ転送
され、端子17に到達していた入力データが入力
レジスタ7へ転送される。また累算レジスタの内
容がクリヤされる。この結果第1の内部レジスタ
4にwi-1,第2の内部レジスタ5にwi-2、入力
レジスタ7にxi、出力レジスタにwi-1、が転送
されたとして以降の動作を説明する。 この後(n+1)クロツクの間、加減累算器1
0、Oレジスタ6、第1および第2の内部レジス
タ4および5により、2項乗算−α1wi-1−αwi-
が実行される。つまりクロツクjでは累算レジ
スタ1は(6)式Pjを、シフト回路3はこの間累算レ
ジスタ1のPjをシフトするように働き加減算回
路13の被加減端子にPj×2-1を端子13には
(−α,−α)より導出された{Cj}に基づ
いた制御信号により加減算の決定を、また端子1
4には(−α,−α)より導出された{fj
とCj=0に基づいた制御信号により加減算回路
入力として第1の内部レジスタ4のwi-1、第2
の内部レジスタ5のwi-2、Oレジスタの内容ゼ
ロのいずれか一つを選択するため、次のクロツク
では式(7)に相当するPj+1が累算レジスタ1に格
納され、クロツクnにおいて累算レジスタ1には P=Po=−α1wi-1−α2wi-2 (9) が計算されている。 次のクロツクが端子11に与えられる前に、端
子15に加えられた制御信号はシフト回路3に対
しシフトせずに直接累算レジスタ1の内容を加減
算回路2へ伝えるよう指定し、また、端子13に
加えられた制御信号13は加算を指定し、端子1
4に加えられた制御信号は入力レジスタ7を選択
する。このため、加減算回路2の出力はxi−α
1wi-1−α2wi-2=wiを計算しており、この結果が
次のクロツクと同期して累算レジスタ1に格納さ
れる。次に、端子12から標本化信号に同期した
信号が入力されると、最初にもどり新しいwi-
、wi-2、xiに対し、演算がくり返される。 以上式(8)の下の式に対応するデイジタルフイル
タを説明したが、零点を持つデイジタルフイルタ
を構成する場合は、端子16に加えられた直流信
号で選択回路9に入力レジスタ7の内容を第1の
内部レジスタ4に伝えるようにすればよいことが
容易に理解されよう。前述した2極を持つフイル
タと2零点を持つフイルタの動作を、1標本化周
期内で組み合わせることにより、2極と2零点を
持つバイクアツドフイルタも第1図で実現できる
ことも明きらかであろう。 以上見て来たように、第1図に示した構成に従
えば、2次の極を有するデイジタルフイルタもし
くは2次の零点を有するデイジタルフイルタのみ
を独立に扱い、これに必要な2乗算を1加減累算
器で構成することにより、従来の2つの累算器に
よるデイジタルフイルタと同じ処理速度を有する
デイジタルフイルタを実現できる。また、2次の
極を有するデイジタルフイルタと2次の零点を有
するデイジタルフイルタの区別は単に外部制御信
号により設定できる。さらに、2極、2零点を有
するデイジタルフイルタや高次デイジタルフイル
タも第1図に示された構成あるいは第2図を参照
して後述する構成に例示された本発明のアーキテ
クチユアを持つ回路をつなぎ合わせるだけで構成
できるデイジタルフイルタのLSI化、VLSI化に適
した構造を提供している。 本発明において、入力レジスタへのデータ転送
を予め布線により1/2乗ずるようにさせておき、
累算レジスタから出力レジスタへの転送も予め布
線により2倍させ、シフト回路をなくし、相対的
に、入力レジスタの内容を加算する場合はシフト
しない制御を自動的に行なわせるものも本発明の
一部である。 また選択回路9を除き、予め第1の内部レジス
タ4と入力レジスタ7を直結しまたは第1の内部
レジスタ4と累算レジスタ1を直結し、各々零点
を有するデイジタルフイルタ、極を有するデイジ
タルフイルタとするのも本発明のうちである。 ところで、第1図に示した構成においては、デ
イジタルフイルタは入出力、内部演算ともにビツ
トパラレルに行なわれていたが、これを多くの通
信システムで利用されているビツトシリアルな形
式の入出力にできれば外部システムとの入出力の
整合をよくできる。 従来、このような目的のためには、シリアルパ
ラレル変換器を利用していたが、このようなシリ
アルパラレル変換器を第1図の入出力端子に付け
ると、1語分(1標本時間分)の変換遅延を生
じ、また変換用金物を必要とする。 本発明の第2の実施例では、従来必要とした1
語分の変換遅延をなくすとともに入出力回路を第
1の発明よりさらに簡単化することにある。第2
の実施例の構成は大部分が第1図と同一であり入
力レジスタ、出力レジスタを1つの入出力シフト
レジスタとする点のみが異なる。 第2の実施例では、式(8)の括弧の部分を2項乗
算手法で行なうには(n+1)クロツク必要であ
るのに対し、括弧以外の項(wiもしくはxi)の
加算に対しては1クロツクのみ必要であるため、
2項乗算中にビツトシリアルに入出力することに
ある。 次に本発明の第2の実施例を第2図に示す。第
2図において参照数字1〜6,9〜16は第1図
と同じものであり、参照数字70は入出力シフト
レジスタ、参照数字170はビツトシリアル入力
端子、参照数字180はビツトシリアル出力端子
であり、参照数字110はシフトクロツク入力端
子である。標本化信号と同期した信号が端子12
に加えられると、累算レジスタ1の内容(wi
たはki)が入出力シフトレジスタ70に転送さ
れる。(n+1)クロツクの間、加減累算器1
0、第1の内部レジスタ4、第2の内部レジスタ
5は2項乗算に使用されこの間に、端子110か
ら加えられた外部クロツクにより入出力シフトレ
ジスタの内容が1ビツトづつシフトされ、端子1
80にシフトアウト出力が、端子170からはシ
フト入力が加えられる。端子11に加えられた
(n+1)クロツクの後には入出力シフトレジス
タ70の内容は入力データ(xiまたはwi)とな
つており、2項乗算部以外の演算が加減算回路1
0で行なえる。データ語長が(n+1)ビツトの
場合は端子11と端子110を共通にしてよい。 以上見て来たように第2の発明に従えば第1の
発明の利点をそのまま残し、かつ、ビツトシリア
ルな入出力を余分な金物を必要とせず(むしろ、
第1の発明より簡単化された入出力レジスタで)
実現でき、通信システムなどにデイジタルフイル
タを導入する場合、データの受け渡しの整合のよ
いシステムが実現できる。 第2の発明において、変数語長が係数語長の2
倍程度となることはよく生じることであるため、
端子11と端子110を共通にし、かつ、シフト
入力、シフト出力を2ビツトづつとして、高速に
入出力を行なう方式も本発明の一部である。
[Table] In Equation (8), the binary multiplication method can be used in each parenthesis, and the variables are internal variables w i-1 and w i-2
It is. On the other hand, the terms other than the binary multiplication method are w i and x i respectively, and w i becomes an internal variable at the next sample time, whereas x i is not an internal variable directly at the next sample time. , the operation result becomes an internal variable. In other words, in a digital filter, internal variable settings are different between a digital filter having a pole and a digital filter having a zero point. Therefore, means is required to select either the accumulator output or the input register depending on whether the internal variable input stage is a digital filter having a pole or not. Other structures may be the same. According to the above configuration, the (n+1)T' time is required for the binary multiplication, and the T' time is required to add w i or x i . Even though it is a digital filter, the processing time is only (n+2)T', and when realizing a filter with only poles or only zeros, the processing time is almost the same as that of the conventional method (see equation (2)). In addition, the structure can be easily changed depending on the characteristics of the digital filter (whether it has a pole or a zero point). Furthermore, a biquad digital filter having two poles and two zero points can also be realized by time-division multiplexing the arithmetic section. An embodiment of the invention is shown in FIG. FIG. 1 shows an addition/subtraction accumulator 10 composed of an accumulation register 1, an addition/subtraction circuit 2, and a shift circuit 3, a first internal register 4, a second internal register 5, an O register 6, an input register 7, and an output register. 8 and a selection circuit 9. Terminal 11 is a clock signal input terminal, terminal 1
2 is an input terminal for a signal synchronized with the sampling time, and terminal 13 is for a control signal {C
Terminal 14 is a terminal that adds a signal according to the control signal {f j } mainly by the dyadic multiplication method. Terminal 15 requests a shift from the shift circuit 3 during execution of the dyadic multiplication. The terminal to which the signal is applied, terminal 16, is connected to the output of the accumulation register 1 and to the input register 7, depending on whether this circuit is implementing a digital filter with a pole or not.
This is a control signal terminal for selecting one of the outputs. Terminal 17 is an input data terminal, and terminal 18 is an output data terminal. The detailed explanation of FIG.
A case will be described in which the selection circuit 9 always adds the output of the accumulation register 1 to the first internal register 4 due to the DC signal applied to the DC signal, and the lower equation of equation (8) is realized. When a signal synchronized with the sampling signal is applied to the terminal 12, the contents of the accumulation register 1 are transferred to the first internal register 4 and the output register 8, and the contents of the first internal register 4 are transferred to the second internal register 5. The input data that has reached the terminal 17 is transferred to the input register 7. Also, the contents of the accumulation register are cleared. As a result, assume that w i-1 is transferred to the first internal register 4, w i-2 is transferred to the second internal register 5, x i is transferred to the input register 7, and w i-1 is transferred to the output register. explain. After this, for (n+1) clocks, the addition/subtraction accumulator 1
0, O register 6, first and second internal registers 4 and 5, the binary multiplication −α 1 w i-1 −αw i-
2 is executed. In other words, at clock j, the accumulation register 1 works to shift equation (6) Pj, and the shift circuit 3 works to shift P j of the accumulation register 1 during this period, and outputs P j ×2 -1 to the addendum and subtraction terminal of the addition/subtraction circuit 13. In 13, addition/subtraction is determined by a control signal based on {C j } derived from (−α 1 , −α 2 ), and terminal 1
4 has {f j } derived from (−α 1 , −α 2 )
and C j =0, w i-1 of the first internal register 4, w i- 1 of the second
In order to select either w i-2 of internal register 5 or zero content of O register, at the next clock, P j+1 corresponding to equation (7) is stored in accumulation register 1, and the clock At n, the accumulation register 1 calculates P=P o =-α 1 w i-1 −α 2 w i-2 (9). Before the next clock is applied to terminal 11, a control signal applied to terminal 15 instructs shift circuit 3 to transmit the contents of accumulation register 1 directly to addition/subtraction circuit 2 without shifting; A control signal 13 applied to terminal 1 specifies the addition and
A control signal applied to 4 selects input register 7. Therefore, the output of the addition/subtraction circuit 2 is x i −α
1 w i-1 −α 2 w i-2 =w i is calculated, and this result is stored in the accumulation register 1 in synchronization with the next clock. Next, when a signal synchronized with the sampling signal is input from the terminal 12, the process returns to the beginning and a new w i-
The operation is repeated for 1 , w i-2 , and x i . The digital filter corresponding to the lower equation of equation (8) has been described above, but when configuring a digital filter with zero points, the contents of the input register 7 are sent to the selection circuit 9 by the DC signal applied to the terminal 16. It will be easily understood that the information may be transmitted to the internal register 4 of No. 1. It is also clear that a biquad filter with two poles and two zeros can be realized as shown in Figure 1 by combining the operations of the filter with two poles and the filter with two zeros mentioned above within one sampling period. Probably. As we have seen above, if the configuration shown in Figure 1 is followed, only the digital filter having a second-order pole or a digital filter having a second-order zero point will be handled independently, and the squaring required for this will be reduced to 1. By using an addition/subtraction accumulator, it is possible to realize a digital filter having the same processing speed as a conventional digital filter using two accumulators. Further, the distinction between a digital filter having a secondary pole and a digital filter having a secondary zero point can be simply set by an external control signal. Furthermore, digital filters and high-order digital filters having two poles and two zero points can also be connected to a circuit having the architecture of the present invention as exemplified in the configuration shown in FIG. 1 or in the configuration described later with reference to FIG. We offer a structure suitable for converting digital filters into LSI and VLSI, which can be configured simply by combining them. In the present invention, the data transfer to the input register is multiplied by 1/2 by wiring in advance,
The present invention also doubles the transfer from the accumulation register to the output register in advance by wiring, eliminates the shift circuit, and automatically controls not to shift when adding the contents of the input register. Part of it. In addition, except for the selection circuit 9, the first internal register 4 and the input register 7 are directly connected in advance, or the first internal register 4 and the accumulation register 1 are directly connected, and a digital filter having a zero point and a digital filter having a pole are used. It is also part of the present invention to do so. By the way, in the configuration shown in Figure 1, the input/output and internal calculations of the digital filter were performed in bit parallel, but if this could be done in the bit serial format used in many communication systems, it would be possible to do so. Improves input/output coordination with external systems. Conventionally, a serial-parallel converter has been used for this purpose, but if such a serial-parallel converter is attached to the input/output terminals shown in Figure 1, the power for one word (one sample time) will be reduced. This causes a conversion delay and requires conversion hardware. In the second embodiment of the present invention, one
It is an object of the present invention to eliminate the conversion delay of word portions and to further simplify the input/output circuit than the first invention. Second
The configuration of this embodiment is mostly the same as that in FIG. 1, except that the input register and output register are one input/output shift register. In the second embodiment, (n+1) clocks are required to perform the parenthesized part of equation (8) using the binary multiplication method, but for addition of the terms (w i or x i ) other than the parentheses, Since only one clock is required for
The purpose is to input and output bit serial data during binary multiplication. Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG. In Fig. 2, reference numerals 1 to 6 and 9 to 16 are the same as in Fig. 1, reference numeral 70 is an input/output shift register, reference numeral 170 is a bit serial input terminal, and reference numeral 180 is a bit serial output terminal. Reference numeral 110 is a shift clock input terminal. A signal synchronized with the sampling signal is connected to terminal 12.
, the contents of accumulation register 1 (w i or k i ) are transferred to input/output shift register 70 . During (n+1) clocks, add/subtract accumulator 1
0, the first internal register 4, and the second internal register 5 are used for binary multiplication, and during this time, the contents of the input/output shift register are shifted one bit at a time by an external clock applied from the terminal 110, and
A shift out output is applied to 80, and a shift input is applied from terminal 170. After the (n+1) clock applied to the terminal 11, the contents of the input/output shift register 70 are input data (x i or w i ), and operations other than the binary multiplication section are performed by the addition/subtraction circuit 1.
It can be done with 0. If the data word length is (n+1) bits, terminal 11 and terminal 110 may be used in common. As we have seen above, if the second invention is followed, the advantages of the first invention can be retained, and bit-serial input/output can be performed without the need for extra hardware (rather,
With input/output registers that are simpler than the first invention)
When a digital filter is introduced into a communication system, a system with good data exchange consistency can be realized. In the second invention, the variable word length is 2 of the coefficient word length.
It is common for the amount to double, so
A system in which the terminal 11 and the terminal 110 are shared, and the shift input and shift output are each 2 bits to perform input/output at high speed is also a part of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例で、累算レジスタ1、
加減算回路2、シフト回路3からなる加減累算器
10と第1の内部レジスタ4、第2の内部レジス
タ5、Oを保持しているOレジスタ6、入力レジ
スタ7、出力レジスタ8、選択回路9からなる。 第2図は本発明の第2の実施例で、参照番号7
0は入出力シフトレジスタである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which an accumulation register 1,
An addition/subtraction accumulator 10 consisting of an addition/subtraction circuit 2, a shift circuit 3, a first internal register 4, a second internal register 5, an O register 6 holding O, an input register 7, an output register 8, and a selection circuit 9. Consisting of FIG. 2 shows a second embodiment of the invention, reference numeral 7.
0 is an input/output shift register.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 累算結果を1ビツト右桁移動させて累算する
機能を有し、2つのフイルタ係数より導出される
係数により加算/減算の制御を行なう加減累算器
と、上記加減累算器出力に接続された出力レジス
タと、入力データを格納する入力レジスタと、上
記入力レジスタ出力あるいは上記加減累算器出力
のいずれか一方を選択して入力とする第1の内部
レジスタと、上記第1の内部レジスタに接続され
た第2の内部レジスタと、上記入力レジスタ、第
1の内部レジスタ、第2の内部レジスタのいずれ
か一つを前記2つの係数より導出される係数によ
り上記加減累算器の入力として選択する手段から
構成されることを特徴とするデイジタルフイル
タ。 2 前記入力レジスタ及び前記出力レジスタが、
1個の入出力シフトレジスタにより構成されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のデイ
ジタルフイルタ。
[Scope of Claims] 1. An addition/subtraction accumulator having a function of accumulating the accumulated result by shifting it one bit to the right, and controlling addition/subtraction by a coefficient derived from two filter coefficients; an output register connected to the output of the addition/subtraction accumulator, an input register for storing input data, and a first internal register for selectively inputting either the input register output or the output of the addition/subtraction accumulator. , a second internal register connected to the first internal register, and any one of the input register, the first internal register, and the second internal register, using the coefficients derived from the two coefficients. A digital filter comprising means for selecting as an input to an addition/subtraction accumulator. 2 the input register and the output register are
The digital filter according to claim 1, characterized in that it is constituted by one input/output shift register.
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