JP2019522922A - サンプルのストリームのサンプリングレートを変換する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

サンプルのストリームのサンプリングレートを変換する方法及び装置第１サンプリングレートのサンプルのストリームを第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換する方法であって、前記第１サンプリングレートは公称値からずれやすく、第２サンプリングレートは、目標値により予め定められる再同期エラー係数の範囲内であり、前記第１サンプリングレートを計測し、計測された前記第１サンプリングレート、前記第２サンプリングレートの前記目標値、及び、再同期エラー係数に基づいて第１アップサンプリング係数を決定し、前記第１アップサンプリング係数は予め定められる整数値で整数乗し、参照セットのフィルター係数及び第１アップサンプリング係数と参照アップサンプリング係数の比率から、第１補間フィルターで用いられるフィルター係数の第１セットを抽出し、前記フィルター係数の参照セットは、予め定められる整数値で整数乗した値である方法。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に、第１サンプリングレートのサンプルのストリームを第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換する方法及び装置に関し、具体的には、しかし、限定せず、公称値からずれやすい第１サンプリングレートから、目標値から予め定められた再同期エラー係数内の第２サンプリングレートに適用できるように変換する。

サンプルデータの処理に関するデジタルシステムにおいて、１のサンプリングレートから他のサンプリングレートへのサンプルデータの変換が必要かもしれない。例えば、乗り物の加速度計等のセンサシステムでは、第１レートのデータをサンプルし、異なるレートのデータサンプルを処理するデジタル処理システムと接続されてもよい。センサ及びデジタルプロセッサのためのクロック信号は、それぞれ独立して動作する異なる発信器によって生成されてもよく、そのため、第１及び第２レートの正確な関係は把握されておらず、例えば、温度、装置間のばらつきによって変動しやすい。特に、センサは、例えば、RC又はLC発信器の使用によりその偏差は、公称値の±１０％又はそれ以上の可能性のある、精度の低い内部発信器を有してもよく、またデジタル処理システムは、水晶発信器からの非常に正確なクロックを生成する可能性がある。効果的なサンプルデータを処理するため、目標値から所定の再同期誤差要因内で再同期したサンプルデータを生成することが望まれる。

第１及び第２のサンプリングレートの両方の倍数の高いサンプリングレートにアップサンプリングし、アップサンプルされたデータを補間フィルターを用いてフィルタリングし、第２のサンプリングレートにダウンサンプルすることで、サンプルデータを第１サンプリングレートから第２サンプリングレートに変換することが知られている。しかしながら、サンプリングレートの比率は広いレンジで変動しやすい場合、このようなシステムを実現するためには、広いレンジのアップサンプリング及びダウンサンプリングの係数を調整する必要がある可能性があり、これは高いシステムの複雑性を引き起こす可能性がある。特に、アップサンプリング及びダウンサンプリングの係数の各組み合わせは、補間フィルターの異なるフィルター係数が求められ、また、これはメモリリソースの要求が厳しく、加えてシステムの複雑性も増す。

本発明の第１の態様によれば、第１サンプリングレートのサンプルのストリームを第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換する方法であって、
前記第１サンプリングレートは公称値からずれやすく、第２サンプリングレートは、目標値により予め定められる再同期エラー係数の範囲内であり、
前記第１サンプリングレートを計測し、
計測された前記第１サンプリングレート、前記第２サンプリングレートの前記目標値、及び、再同期エラー係数に基づいて第１アップサンプリング係数を決定し、前記第１アップサンプリング係数は予め定められる整数値で整数乗し、
参照セットのフィルター係数及び第１アップサンプリング係数と参照アップサンプリング係数の比率から、第１補間フィルターで用いられるフィルター係数の第１セットを抽出し、前記フィルター係数の参照セットは、予め定められる整数値で整数乗した値である。

これによれば、複雑性を軽減し、フィルター係数の記憶のためのメモリリソースを軽減することができる。特に、所定の整数値を整数乗（通常は、２の累乗）して第１アップサンプリング係数を抑制し、可能なアップサンプリング係数のレンジを制限し、それにより、システムの複雑性を軽減し、それもまた所定の整数値を整数乗した参照アップサンプリング係数のためのフィルター係数の参照セットから第１の補間フィルターに用いられるフィルター係数を抽出し、フィルター係数の記憶のためのメモリリソースの要求を軽減することが可能となる。

本発明の実施形態では、 前記フィルター係数の第１セットを前記フィルター係数の参照セットから抽出する際、
前記第１アップサンプリング係数が前記参照アップサンプリング係数より大きいとき、前記参照セットのフィルター係数の間で線形補間し、
前記第１アップサンプリング係数が前記参照アップサンプリング係数と等しいとき、それらを、前記参照セットのフィルター係数と同一に設定し、
前記第１アップサンプリング係数が前記参照アップサンプリング係数より小さいとき、参照セットのフィルター係数から均一に間引きし、均一な間引きの間引き係数は、前記参照アップサンプリング係数と前記第１アップサンプリング係数の整数比と等しい。

これにより、線形補間及び統一したダウンサンプリングを簡単にすることで、メモリリソースの軽減が要求されるときには、補間フィルターのフィルター係数を抽出する計算的に効率の良い方法を提供することができ、これは、参照フィルター係数のセットの単一系列の係数のみがメモリに記憶されることによる。

本発明の実施形態では、前記予め定められる整数値は２である。

これにより、非常に効果的な実行を提供する。

本発明の実施形態では、前記第１補間フィルター及び前記参照補間フィルターは多相フィルターである。第１補間フィルターは、第１アップサンプリング係数と等しい複数の相を有し、参照補間は、参照アップサンプリング係数と等しい複数の相を有する。

これにより、効果的な実行を提供する。

本発明の実施形態では、その方法は、計測された前記第１サンプリングレート、前記第２サンプリングレートの前記目標値、及び前記予め定められる再同期エラー係数から、第１ダウンサンプリング係数を決定し、前記第１ダウンサンプリング係数は整数値であり、
前記第１アップサンプリング係数でアップサンプリングし、前記第１補間フィルターのための前記フィルター係数の第１セットを用いてフィルタリングし、かつ前記第１ダウンサンプリング係数でダウンサンプリングする処理によって、前記第１サンプリングレートの前記サンプルのストリームを前記第２サンプリングレートの前記サンプルのストリームに変換する。

アップサンプリングレートを含む第１ダウンサンプリングレートの決定は、アップサンプリング及びダウンサンプリングレートの選択を許容し、第２サンプリングレートの目標値の予め定められる再同期エラー係数内でのサンプルレート変換を提供することができる。

本発明の実施形態は、前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリング係数を決定する際、
前記第２サンプリングレートの前記目標値と測定した前記第１サンプリングレートの比率を決定し、
前記第２サンプリングレートの目標値と前記第１サンプリング係数との比率と、前記第１アップサンプリング係数と前記第１ダウンサンプリング係数との比率の前記エラー係数が前記予め定められる再同期エラー係数より小さいとき、前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリング係数の値を選択する。

本発明の実施形態は、 前記第１アップサンプリング係数の予備値を選択し、
前記第２サンプリングレートの目標値と前記計測された第１サンプリングレートの前記決定された比率と、選択された前記第１アップサンプリング係数の予備値に基づいて前記第１ダウンサンプリング係数の予備値を決定し、
前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリング係数の前記予備値に基づいて、再同期エラー係数を算出し、
前記再同期エラー係数が閾値より大きいとき、前記第１アップサンプリング係数の前記予備値及び前記第１ダウンサンプリング係数の前記予備値を繰り返しインクリメントし、再同期エラー係数を算出し、
前記再同期エラー係数が閾値より小さくなる又は同一になるように値がインクリメントされた前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリングをそれぞれ選択する。

これによると、繰り返してアップサンプリング及びダウンサンプリング係数を決定する効果的な方法を提供する。

本発明の実施形態では、前記第１サンプリングレートの前記公称値からのずれは、±１％以上であり、好ましくは、±１０％以上である。

本発明の第２の態様によれば、第１サンプリングレートのサンプルのストリームを第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換する装置であって、前記第１サンプリングレートは公称値からずれやすく、第２サンプリングレートは、目標値により予め定められる再同期エラー係数の範囲内である。

本発明の第３の態様によれば、乗り物のための計測システムであって、
第１サンプリングレートのサンプルのストリームを生成するMEMSセンサと、
第２サンプリングレートのサンプルのストリームが入力されるデータ処理システムと、
第１サンプリングレートのサンプルストリームを第２サンプリングレートのサンプルストリームに変換する上記装置と、を備える。

本発明のさらなる特徴及び効果は、後述する単なる本発明の実施例の単なる例示から明らかである。

本発明の実施形態に係るサンプリングレート変換システムを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る適応分数サンプリングレート変換器の機能的模式図である。 本発明の実施形態に係るアップサンプリング係数が参照アップサンプリング係数よりも小さい場合の多相フィルター係数の間引きによるずれを説明する模式図である。 本発明の実施形態に係るアップサンプリング係数が参照アップサンプリング係数と同一である場合の多相フィルター係数のずれを説明する模式図である（この例では、Ｍ_ref/Ｍ＝２）。 本発明の実施形態に係るアップサンプリング係数が参照アップサンプリング係数よりも大きい場合の多相フィルター係数の補間によるずれを説明する模式図である（この例では、Ｍ_ref/Ｍ＝２）。 本発明の実施形態に係る補間を説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る多相フィルターの動作を説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る設定可能な係数Pを変更することで、フレキシブルな出力サンプリングレートを提供するサンプリング変換システムを説明する模式図である。 本発明の実施形態に係るアップサンプリング係数の決定及びセットのフィルター係数の選択を含むサンプリングレート変換の方法のフローチャートである。 本発明の実施形態に係るサンプリングレート変換の方法のフローチャートである。 本発明の実施形態に係る他のサプリングレート変換の方法のフローチャートである。

例として、本発明の実施形態について、乗り物のための加速度計測システムという観点で説明する。これは、第１サンプリングレートのサンプルのストリームを生成するMEMS（micro electromechanical system：マイクロマシン技術）を備え、データ処理システムは、第２サンプリングレートのサンプルのストリームが入力される。本発明の実施形態は、他の他に適用でき、本発明の実施形態は乗り物又はMEMSでの使用に限定されないことが理解されるであろう。実施形態は、サンプリングレート変換に関わる他のデータ処理システムに関連する。

図１は、本発明の実施形態に係るサンプリングレート変換システムを示す。MEMS加速度センサ２は、適応分数サンプリングレート変換器１を介してシステムデータ処理機能３に接続される。図２に、適応分数サンプリングレート変換器を、さらに詳細に示す。第１ダンプリングレートのサンプルのストリームは、アップサンプリング係数Mによってアップサンプル７され、アップサンプルされたサンプルのストリームは、多相フィルターである補間フィルター８に出力され、第２サンプリングレートでダウンサンプリング係数Ｎにダウンサンプル９される。このように、第１サンプリングレートのサンプルのストリームは、第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換される。

第１サンプリングレートは、公称値からずれやすく、それは、公称値から±１％以上、かつ、±１０％以上であってもよい。第２サンプリングレートは、目標値から予め定められた再同期エラー係数の範囲内で設定される。

例えば、第１サンプリングレートは、１３４４Hz±１０％で、かつ、第２サンプリングレートの目標公称値２００Hzである。予め定められた再同期エラー係数は、公称値に関しては、例えば、係数１０〜１００百万分の１、いわゆる１０^-5〜１０^-4であってもよい。エラー係数は、これらの値に限定されず、通常は、第１サンプリングレートからの周波数偏差より低い値が設定される。

図１に示すように、適応分数サンプリングレート変換器１及びシステムデータ処理部３は、リアルタイム処理されてもよく、これは、言い換えると、処理は、MEMSから受信したデータのストリームが第１データレートでの処理が継続されるのに十分なレートで実行される。

また、図１に示すように、適応分数サンプリングレート変換器１の制御のためのパラメータは、オフライン処理で演算されてもよい。それはいわゆる、非リアルタイムで、潜在的に、リアルタイム処理よりも遅いレートの処理を含む。例えば、リアルタイム処理は、例えば、プログラマブルゲートアレイのような、ファームウェアにより実行され、オフライン処理は、例えば、マイクロコントローラーのような制御処理装置で実行されるソフトウェアの等のソフトウェアにより実行される。デジタル信号処理装置は、リアルタイム機能を実行するようプログラムされてもよい。制御処理装置及びロジック、及び／又は、デジタル信号処理装置は、特定用途向け集積回路(ASIC：Application Specific Integrated Circuit)に一体化されてもよい。代わりに、本発明の実施形態は、本発明の実施形態に係る発明を実行するための少なくとも１つの処理装置を実現する実行可能なコードのソフトウェアが記憶された記憶媒体を含み、種々の他の方法を用いて実行されてもよい。

図１に示すように、適応分数サンプリングレート変換器１を制御するパラメータは、アップサンプリング係数M、ダウンサンプリング係数N、及び、補間フィルターｈ₁〜ｈ_nのフィルター係数を含む。図１に示すように、第１サンプリングレートは、計測される４。これは、例えば、既知の時間間隔内でMEMSセンサ化入力された集計サンプルにより実行されてもよい。既知の時間間隔は、例えば、精密な水晶発振器等のデータ処理システムのクロックに基づいて、算出されてもよい。アップサンプリング係数Mは、計測された第１サンプリングレート、第２サンプリングレートの目標値及び再同期エラー係数を含む基準から決定される。

本発明の実施形態で、アップサンプリング係数は、予め定められる整数値の整数乗にされる。例えば、図１に示すように、予め定められる整数値は２であり、これにより、アップサンプリング係数は２の整数乗になる。後述するように、アップサンプリング係数が可能なレンジを少なくすることで、実行の複雑さを大幅に軽減することができ、補間フィルターのレンジのバリエーションを要求される程度に少なくすることができる。記憶媒体で記憶されるフィルター係数のバリエーションのレンジが低減され、記憶媒体で必要なリソースを低減する。

同様に図１に示すように、フィルター係数ｈ₁〜ｈ_hの第１セットは、フィルター係数の参照セットによる補間フィルターの使用のために導かれる。フィルター係数の参照セットは、参照アップリング係数に用いられ、これは、予め定められた整数値の整数乗で、この例では、２の累乗である。フィルター係数の参照セットからフィルター係数の第１セットを導く方法は、アップサンプリング係数と参照アップリング係数との比率によって決まる。

図３、４及び５は、様々なアップサンプリング係数と参照アップサンプリング係数の比率によって、フィルター係数の参照セットから、フィルター係数の第１セットの導出を図示し、例えば、あらかじめ定められる整数係数が２の場合である。図３は、アップサンプリング係数が、参照アップサンプリング係数よりも大きい場合を図示するものであり、フィルター係数の第１セットは、参照フィルター係数の線形補間により定められ、すなわち、フィルター係数の参照セットである。図４は、アップサンプリング係数が参照アップサンプリング係数と同一の場合を図示するものであり、フィルター係数の第１セットは、参照フィルター係数と同一として定められる。図６は、アップサンプリング係数が参照アップサンプリング係数よりも小さい場合を図示するものであり、フィルター係数の第１セットは、参照フィルター係数からの均一な間引きにより定められ、間引き係数は、参照アップサンプリング係数とアップサンプリング係数の整数比率と等しい。これは、補間フィルターのためのフィルター係数のセットを導出する計算効率の良い方法を提供し、同時に、フィルター係数を記憶するためのメモリのリソースの条件を軽減することができる。

図６は、補間フィルターの工程を図示する。図示されるように、これは、入力サンプル１０ａ 〜１０ｈの第１サンプリングレートが、出力サンプル１１a〜１１ｆのサンプリングレートより遅い例である。入力サンプルの間に、ゼロ値サンプルを加えることにより、入力サンプリングレートが高い中間レートでアップサンプルされたように見える。補間フィルターの効果は、図示するように、入力サンプル間で滑らかに変化する値に埋める。出力サンプル１１ａ〜１１ｆは、第２サンプリングレートで、適切な補間値を含むように、後に選択される。補間フィルターは、典型的な有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルターで、多相フィルターであってもよい。

図７は、多相フィルターの工程を図示する。アップサンプルされたデータストリーム１２が示され、入力サンプルＳ₁〜Ｓ₄の間にゼロ値サンプルが加えられている。アップサンプルされたデータストリームからの各サンプルは、それぞれフィルター係数ｈ₁〜ｈ₁₄（１４）が乗じられる（１３）。各乗算は、蓄積され（１５）、出力サンプルストリームが形成される。出力サンプルストリームは、続いて、ダウンサンプルされた第２サンプルレートにストリームに形成されてもよい。図７は、ある時間のスナップショットである。アップサンプルされたサンプルレートの次のクロックサイクルで、入力サンプルストリームは、１つ右に移動する。どの時点でも、乗算器の多くは０入力であるため、全ての乗算器がアクティブではない。これは、非ゼロサンプルのみを継続することと、すなわち、係数Ｍで登録されて要求されたサンプルを減少させること、出力するために係数ｈをサンプルに基づいて変更することと同等である。さらに、出力サンプルの演算は、ダウンサンプルの際に選択されたサンプルのサブセットにのみ実行される。多相フィルターは、したがって、信号処理のリソースの使用の観点から、効率的な実行を提供する。

本発明の実施形態において、第１補間フィルター及び参照補間フィルターは、多相フィルターである。第１補間フィルターは、通常、アップサンプリング係数と同数の複数の位相を有し、参照補間は、通常、アップサンプリング係数と同数の位相を有する。位相の数は、各入力サンプルについて、ゼロを追加するより１大きい。図７に示す例では、多相フィルターは、４の位相を有する。

本発明の実施形態では、ダウンサンプリング係数は、計測された第１サンプリングレート、第２サンプリングレートの目標値、及びあらかじめ定められた再同期エラー係数によって決定されてもよい。ダウンサンプリング係数は、整数値を有する。第１サンプリングレートのサンプルのストリームは、アップサンプリング係数によるアップサンプリング、補間係数の第１セットによる第１補間フィルターを用いたフィルタリング、及び、ダウンサンプリング係数によるダウンサンプリングを含む処理で、第２サンプリングレートのストリームに変換されてもよい。

アップサンプリング係数及びダウンサンプリング係数は、第２サンプリングレートの目標値と、計測された第１サンプリングレートの比率の決定と、アップサンプリング係数の値及びダウンサンプリング係数の選択により定めてもよい。第２サンプリングレートの目標値と第１サンプリングレートとの比率と、アップサンプリング係数とダウンサンプリング係数の比率との間のエラー係数が予め定められた再同期エラー係数より小さくなる。これは、例えば、後述する処理により実行される。アップサンプリング係数のトライアルが選択されてもよく、対応するダウンサンプリング係数のトライアル値が第２サンプリングレートの目標値と計測された第１サンプリングレートの比率及び選択されたサンプリング係数のトライアル値から決定されてもよい。再同期エラー係数は、アップサンプリング係数のトライアル値及びダウンサンプリング係数に基づいて算出され、再同期エラー係数が閾値より大きい場合、アップサンプリング係数のトライアル値はインクリメントされてもよく、それに伴い、ダウンサンプリング係数のトライアル値は再計算され、再同期エラー係数も再計算される。このアップサンプリング係数のインクリメントは、インクリメントされたアップサンプリング係数の値及びダウンサンプリング係数の値が選択され、再同期エラー係数が閾値より小さくなるまで又は同一になるまで、繰り替えされてもよい。アップサンプリング係数は、通常、２^Qで表され、演算２^Qは非常にシンプルなハードウェア又はソフトウェアの処理であるため、インクリメントは通常、Ｑの値の増加のみで実行される。

参照アップサンプリング係数が決定されると、通常、設計段階では、想定されるレンジの第１サンプリングレートの値、及び第２サンプリングレートに関して期待される再同期エラー係数を考慮に入れ、参照アップサンプリング係数が予め定められた整数値で整数乗され、その値は、通常２である。参照アップサンプリング係数を動作させるための参照フィルター係数の具体的なセットは、その後、設計され、メモリに記憶させるために、サンプリングレート変換システムに入力される。

図８は、代替手段であり、ＦＩＲフィルター及び間引きの前段に適応分数サンプリングレート変換器があり、例えば、４：１等、間引きでは係数Ｐが設定可能であり、ＦＩＲフィルター及び間引きが続き、この間引きはさらに例えば、２：１等、設定可能な係数である。これにより、適応分数サンプリングレート変換器に要求される処理リソースを低減することができる。

図９は、本発明の実施形態に係る方法を示すフローチャートであり、アップサンプリング係数を決定し、フィルター係数のセットを選択するステップＳ９．１〜Ｓ９．３を含む。

図１０は、ステップＳ１０．１〜Ｓ１０．４により、本発明の実施形態に係るサンプリングレートの変換方法を示すフローチャートである。

図１１は、ステップＳ１１．１〜Ｓ１１．５により、さらに、本発明の実施形態に係るサンプリングレートの変換方法を示すフローチャートである。

本発明の実施形態は、入力信号の特徴が、サンプリングレート周波数の±１０％又はそれ以上の広がりで定義された場合でも、目標の精度に整合する同期性能を提供する。

本発明の実施形態は、通常のサンプリング周波数より大きい広がりを特徴とする取得システムにおいて、特に、±１０％程度の高いサンプリングレートの変動性に影響を受けやすい、ＭＥＭＳセンサにおいて有利である。このような高い変動性はシリコンに集積されたＭＥＭＳセンサに利用される発信器のタイプ、通常、ＬＣタイプ又はＲＣタイプに依存する。これら発信器のタイプは、通常、水晶発振器の精度と比較され、低精度として特徴づけられ、シリコンプロセスの広がりに依存する周波数の広がりである。さらに、サンプリング周波数のバリエーションは、気温等の動作状況や、経過年数等の他の要因に影響される。これらの要因は予測困難である。

本発明の実施形態は、再同期出力信号が、特定の周波数ｆ0で提供され、要求される再同期精度に合わせられ、期待された公称値から大きなずれが影響したサンプリングレートｆiで入力信号のサンプルが開始される。これは、制限されたハードウェア、及び／又は、ソフトウェアリソースを利用して、低複雑度のアルゴリズムで実行される。そのアルゴリズムは、利用可能な構造、及び、可能なメモリ及び演算リソース等の目標の構造のハードウェア及び／又はソフトウェアの可能性に応じて拡張性がある。技術は、ファームウェア及び／又はソフトウェアにより、リアルタイム処理又は後処理で容易に実行することができる。

本発明の実施形態では、多相フィルターは、補間のためのＦＩＲフィルターの実行に利用される。多相フィルタリング技術は、以下のように実行される。入力周波数ｆi及び出力周波数ｆoから、ｆi／ｆo＝Ｎ／Ｍのように、２つの互いに素の整数値［Ｍ，Ｎ］が識別され、多相のフィルターがひとそろいのＭフィルター位相を含む。各塊は、周期的なアルゴリズムである時間ｍに適用され、これにより、ｍの出力時間に対応する適用可能な塊が、ｍ，Ｎ及びＭの機能である。フィルターのバンド幅は、１／ｍａｘ（Ｍ，Ｎ）である（Ｍ倍のオーバーサンプルレート）。

通常、ｆiが高い変動性に影響される時、ｆ0は修正され、要求された出力周波数を表わし、ｆi／ｆoの比率は、単一の値でなく、所定間隔で導かれるセットの値でもよい。結果として、［Ｍ，Ｎ］の一組は、一意に定められず、したがって、単一のフィルタ及び単一の塊の選択のロジックが定義されない。必要とされるフィルターのセットは、それぞれ［Ｍ，Ｎ］の組であり、各々はそのバンド幅を有し、それぞれは、専用のロジックで実行される。したがって、潜在的に、適用可能な多相のフィルターの複雑さは、ｆiの高い変化性に応じて拡大する。それぞれについて［Ｍ，Ｎ］組の多くの多相フィルタを記憶する必要があるため、ｆi値のレンジの増加、また、必要性［Ｎ，Ｍ］セットの値の増加に伴い、要求されるメモリが増加する。

本発明の実施形態では、仮に、ｆi／ｆoが大きく変化するとしても、Ｍ_refと比較される単一の参照多相フィルタが記憶され、［Ｍ，Ｎ］の縮小された組のみが検討され、これは、制御下および環境条件内でアルゴリズムの複雑さを維持することが可能であり、依然として要求される再同期の精度に適合することが可能である。

本発明の実施形態では、Ｍ＝２ⁿ，ｎ＝［１，２，・・・ｎ_max］で減少された値Ｍのセットを利用してもよく、２^nmmaxは、最良の要求される再同期の精度に適合する。

本発明の実施形態では、参照多相フィルターから開始するある「Ｍ，Ｎ」組の多相フィルターを構成し、リアルタイムデータ処理によって、参照フィルター係数の、線形補間により、又は、値の間引きにより、サンプルを再構築する。この処理は、典型的に作用する非常に簡単な処理である。

比率の変換処理は、パラメータ［Ｍ，Ｎ］、アップサンプリング及びダウンサンプリング係数の計算を要求してもよい。Ｍ及びＮは、理想的には、Ｎ／Ｍ＝ｆ₁／ｆ₀となるような互いに素の整数値である。実際のシステムでは、これらの２つの周波数が有理の比率である可能性が低いため、Ｍ及びＮは後述するように定義される。Ｍ及びＮは、要求される近似値で、Ｎ／Ｍ比がfi周波数及びfo周波数の比率を表すような２つの互いに素の数である。

このような方法で、再同期エラーは、Ｍ及びＮの選択の定義に関連し、装置の設計段階において考慮される重要な性能パラメータになる。再同期エラーe_sは以下に示すように得られる。
e_s = | (f₀ − (M/N)f_i) / f₀ |

ＭＥＭＳセンサが、サンプリング周波数レート（例えば、±１０％）が大きく変化する特徴がある場合、使用されるリソースのタイプ及び作業温度及び経年等の環境条件に応じて、［Ｍ，Ｎ］は変化する。

本発明の実施形態は、ソース周波数評価モジュール及び関連ある［Ｍ，Ｎ］演算モジュール、サンプルレート変換器係数演算モジュール及びサンプルレート変換器コアモジュールを備えてもよい。ソース周波数評価モジュール及び関係ある［Ｍ，Ｎ］演算モジュールは、ＭをＭ＝２ⁿの方式で計算してもよく、Ｍ≦Ｍ_maxであって、Ｍ_maxは、［Ｍ，Ｎ］を変化させ、再同期は所定の下限値より小さいエラーｅ_sで達成される。
サンプルレート変換器係数演算モジュールは、一度［Ｍ，Ｎ］が計算された係数を演算する。この演算は、プロトタイプフィルターいわゆる、メモリに記憶される参照フィルターで演算されてもよい。これは、単に多相フィルター係数による、線形補間又は値の間引きにより、現在の係数を提供してもよい。サンプルレート変換器コアモジュールは、フィルタリングを実行するために、適応した方法で演算された係数及びパラメータを用いてプログラムされてもよい。

上述の実施形態は、発明の理解を助ける例によって理解される。一の実施形態において説明された特徴は、単独で又は開示された他の特徴と組み合わせて利用されてもよいし、また、一又は複数の他の実施形態の一又は複数の特徴と組み合わせて利用されてもよい。さらに、添付の請求の範囲に定義される本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上記に説明しない同等のもの及び改良されたものも採用される。

Claims (11)

1. 第１サンプリングレートのサンプルのストリームを第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換する方法であって、
   前記第１サンプリングレートは公称値からずれやすく、第２サンプリングレートは、目標値により予め定められる再同期エラー係数の範囲内であり、
   前記第１サンプリングレートを計測し、
   計測された前記第１サンプリングレート、前記第２サンプリングレートの前記目標値、及び、再同期エラー係数に基づいて第１アップサンプリング係数を決定し、前記第１アップサンプリング係数は予め定められる整数値で整数乗し、
   参照セットのフィルター係数及び第１アップサンプリング係数と参照アップサンプリング係数の比率から、第１補間フィルターで用いられるフィルター係数の第１セットを抽出し、前記フィルター係数の参照セットは、予め定められる整数値で整数乗した値である
   方法。
2. 前記フィルター係数の第１セットを前記フィルター係数の参照セットから抽出する際、
   前記第１アップサンプリング係数が前記参照アップサンプリング係数より大きいとき、前記参照セットのフィルター係数の間で線形補間し、
   前記第１アップサンプリング係数が前記参照アップサンプリング係数と等しいとき、それらを、前記参照セットのフィルター係数と同一に設定し、
   前記第１アップサンプリング係数が前記参照アップサンプリング係数より小さいとき、参照セットのフィルター係数から均一に間引きし、均一な間引きの間引き係数は、前記参照アップサンプリング係数と前記第１アップサンプリング係数の整数比と等しい、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記予め定められる整数値は２である
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１補間フィルター及び前記参照補間フィルターは多相フィルターである
   請求項１乃至３のいずれか１に記載の方法。
5. 計測された前記第１サンプリングレート、前記第２サンプリングレートの前記目標値、及び前記予め定められる再同期エラー係数から、第１ダウンサンプリング係数を決定し、前記第１ダウンサンプリング係数は整数値であり、
   前記第１アップサンプリング係数でアップサンプリングし、前記第１補間フィルターのための前記フィルター係数の第１セットを用いてフィルタリングし、かつ前記第１ダウンサンプリング係数でダウンサンプリングする処理によって、前記第１サンプリングレートの前記サンプルのストリームを前記第２サンプリングレートの前記サンプルのストリームに変換する
   請求項１乃至４のいずれか１に記載の方法。
6. 前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリング係数を決定する際、
   前記第２サンプリングレートの前記目標値と測定した前記第１サンプリングレートの比率を決定し、
   前記第２サンプリングレートの目標値と前記第１サンプリング係数との比率と、前記第１アップサンプリング係数と前記第１ダウンサンプリング係数との比率の前記エラー係数が前記予め定められる再同期エラー係数より小さいとき、前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリング係数の値を選択する
   請求項５に記載の方法。
7. 前記第１アップサンプリング係数の予備値を選択し、
   前記第２サンプリングレートの目標値と前記計測された第１サンプリングレートの前記決定された比率と、選択された前記第１アップサンプリング係数の予備値に基づいて前記第１ダウンサンプリング係数の予備値を決定し、
   前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリング係数の前記予備値に基づいて、再同期エラー係数を算出し、
   前記再同期エラー係数が閾値より大きいとき、前記第１アップサンプリング係数の前記予備値及び前記第１ダウンサンプリング係数の前記予備値を繰り返しインクリメントし、再同期エラー係数を算出し、
   前記再同期エラー係数が閾値より小さくなる又は同一になるように値がインクリメントされた前記第１アップサンプリング係数及び前記第１ダウンサンプリングをそれぞれ選択する
   請求項６に記載の方法。
8. 前記第１サンプリングレートの前記公称値からのずれは、±１％以上である
   請求項１乃至７のいずれか１に記載の方法。
9. 前記第１サンプリングレートの前記公称値からのずれは、±１０％以上である
   請求項８に記載の方法。
10. 第１サンプリングレートのサンプルのストリームを第２サンプリングレートのサンプルのストリームに変換する装置であって、前記第１サンプリングレートは公称値からずれやすく、第２サンプリングレートは、目標値により予め定められる再同期エラー係数の範囲内であり、
    請求項１乃至９のいずれか１の方法を実行する装置。
11. 乗り物のための計測システムであって、
    第１サンプリングレートのサンプルのストリームを生成するMEMSセンサと、
    第２サンプリングレートのサンプルのストリームが入力されるデータ処理システムと、
    請求項１０に記載の装置と、
    を備える計測システム。

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