JP2772225B2 - ディジタルフィルタ回路 - Google Patents

ディジタルフィルタ回路

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JP2772225B2
JP2772225B2 JP5255164A JP25516493A JP2772225B2 JP 2772225 B2 JP2772225 B2 JP 2772225B2 JP 5255164 A JP5255164 A JP 5255164A JP 25516493 A JP25516493 A JP 25516493A JP 2772225 B2 JP2772225 B2 JP 2772225B2
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はディジタルフィルタ回路
に関し、特にROMテーブルに予め格納されたフィルタ
演算結果を用いてフィルタ演算を行うテーブル参照方式
のディジタル変調用フィルタ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】伝送路に適合した搬送波の有するパラメ
ータ(振幅、周波数、位相等)を、情報となるディジタ
ル信号(0と1で構成される信号)に従って変化させる
ディジタル変調処理において、無線伝送に付帯するフェ
ージング(電波の電界強度[振幅]が時間的に変動する
こと)等の影響を少なくするため、位相変調方式(搬送
波の位相[角度]を変調パラメータとして使用し、振幅
の影響をできるだけ少なくした変調方式)がよく用いら
れる。
【0003】図8に位相変調方式の1つであるπ/4シ
フトQPSK変調の処理フローを示す。π/4シフトQ
PSK変調の処理は、始めに入力したディジタル信号か
ら差動符号値(時系列順に隣接するディジタル信号を組
合わせた符号値)を求める。
【0004】次に、その差動符号値に対応する位相(±
π/4、±3π/4の4種類)で搬送波の位相状態を示
す直交座標上の信号(I信号およびQ信号)を位相回転
させた後、離散的信号(図9の黒点で示される座標位置
の信号)からフィルタで連続信号(図10の軌跡で示さ
れる信号)を求める。そして、最後にこれらの連続信号
を搬送波に位相として付加させることにより変調を行
う。なお、離散的信号から連続信号を生成する際に発生
するスペクトラムノイズ(ひずみ)はフィルタで除去さ
れる。
【0005】ディジタル変調に位相変調方式(ここでは
π/4シフトQPSK変調方式)を使用すると、位相角
度の種類が決まるので、フィルタ回路の入力値(I信号
およびQ信号)の数も位相角度の示す直交座標位置(図
9で示される黒点位置)によって決まる。
【0006】ゆえに、従来は、入力値の個数が限定され
る場合、テーブル参照方式のフィルタ回路を用いること
が簡素となり一般的である。以下において、ディジタル
フィルタ回路はこのテーブル参照方式のフィルタ回路を
示す。
【0007】図6は公知例のディジタルフィルタ回路
(特開昭60−153214の第12図に示される)ブ
ロック図である。
【0008】このディジタルフィルタ回路は、2値のN
RZ信号を入力信号とする遅延回路1〜15からなるシ
フトレジスタ0と、少なくとも1個の記憶回路(RO
M)48とを備え、その遅延回路における各タップ出力
のビットパターンに対応する記憶回路48のアドレス
に、そのビットパターンに対応するフィルタ出力値を予
め記憶させておき、入力2値NRZ信号に応じて記憶回
路から入力2値NRZ信号に対応したフィルタ出力値を
選択して出力し、波形成形を行う様に構成されている。
【0009】次に、このディジタルフィルタの動作原理
について説明する。ディジタルフィルタ回路への入力
は、2値NRZ信号であり、“0”または“1”の値し
かとらないので、この入力値に対応する所望のタップ数
分のインパルス応答を簡単に求めることができる。この
求められた各インパルス応答の総和が、フィルタ出力値
となるので、このインパルス応答の総和値を記憶回路
(ROM)48に予め格納しておく。
【0010】入力される2値NRZ信号を記憶回路(R
OM48)のアドレスとして使用することで、入力2値
NRZ信号に対応するフィルタ出力値が選択され出力さ
れることにより一連のフィルタ処理は完了する。
【0011】図7は、従来のディジタルフィルタ回路の
他の例を示すブロック図である。この従来のディジタル
フィルタ回路は、入力データである符号化値をフィルタ
のタップ係数分だけ遅延させるシフトレジスタ0(遅延
回路1〜15の縦続接続構成)と、フィルタの積和演算
の一部を格納するフィルタタップ係数分の記憶回路64
〜79と、これ等記憶回路の出力を加算するための加算
回路80〜94とにより構成されている。
【0012】次に、このディジタルフィルタ回路の動作
原理について、π/4シフトQPSK変調を例にして説
明する。フィルタの本来の入力値であるI/Q信号はそ
れぞれ共に5値(0,±1,±1/21/2 )のみであ
り、所望のタップ数が16であれば、入力データ5値と
16個のフィルタ係数αo 〜α15との乗算値80値(=
5×16)が求まる。その求めた乗算値をタップ数単位
(5個の乗算値/1タップ当たり)にまとめ、16個の
記憶回路にそれぞれ格納しておく。
【0013】入力値であるI/Q信号(0,±1,±1
/21/2 の5値)の代わりにその5値に対応する符号化
値(例えば上記5値のうちの1つである0は000とい
ったように5値の各値を000〜100の3ビットに割
付した値)を入力データとして使用し、その符号化値を
記憶回路のアドレスとして記憶回路に格納されている入
力値5とフィルタ係数との乗算値を選択する。各記憶回
路から選択された乗算値は全て加算されフィルタ処理は
完了する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来の図6で示したデ
ィジタルフィルタ回路では、所望のタップ数分の演算デ
ータを1つのROMに格納するテーブル参照方式なの
で、ディジタルフィルタを構成する回路は、遅延回路で
あるシフトレジスタ0と記憶回路48のみとなり、処理
時間の短縮化と回路の簡素化が図れるという効果があ
る。
【0015】しかし、従来このディジタルフィルタ回路
は、入力値が2値NRZ信号(“0”と“1”で表され
る矩形波信号)であるので、フィルタ出力値は入力値と
各フィルタ係数との乗算値をすべて加算した値となる。
【0016】また、1つのROMに格納するフィルタ出
力値の数は、フィルタのタップ数分に対応するビットパ
ターンで決まっているので、入力値が複数個となる場
合、複数の入力値と所望のタップ係数分との積和演算に
よって求められるフィルタ出力値の組合わせは指数的に
増加する。よって、1つのROMにフィルタ出力値を格
納しようとすると莫大な容量DN ×M(Dは入力値の個
数、Nは所望のタップ数、Mは1アドレス当たりに必要
なバイト数)が必要となってくる。
【0017】具体的にπ/4シフトQPSK変調を例に
上げると、π/4シフトQPSK変調に用いられるディ
ジタルフィルタ回路の入力値は、5値の信号となるの
で、1つのROMに5値の入力値と所望のタップ係数分
との積和演算結果(フィルタ出力値)を格納しようとす
ると、莫大なROM容量1×5N ×M(nは所望のタッ
プ数、Mは1アドレス当たりに必要なバイト数)が必要
となる。従って、このディジタルフィルタ回路をπ/4
シフトQPSK変調に導入しようとすると非常に回路規
模が大きくなるという欠点がある。
【0018】図に示す従来技術では、π/4シフトQ
PSK変調を例に上げると、フィルタ出力値を格納する
のに必要な容量はタップ係数分必要となるので、N×5
×M(Nは所望のタップ数、Mは1アドレスあたりに必
要なバイト数)となり、ROM容量は先の例よりも大幅
に消滅することができる。しかし、1タップ毎にROM
テーブルを参照する方式なので加算演算が必要であり、
その結果、加算回路の段数が多くなるので、処理速度の
向上を図る上では障害となっている。
【0019】処理速度の向上を図るには、ROMテーブ
ルを大きくして加算回路を消滅すれば良いので、処理速
度の点から判断すると図6に示した従来の技術の方が良
い。しかし、この従来の技術のように加算回路を無くす
ためにROMテーブルを極端に大きくすると、今度はR
OM容量が増加するので、回路規模の点から判断すると
図7の従来の技術の方が良いことになる。
【0020】本発明の目的は、処理速度の向上を図るた
め、上記で述べた両従来の技術の各欠点を考慮して、最
適なROMテーブル及び加算回路規模を有するディジタ
ルフィルタ回路を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明によるディジタル
フィルタ回路は、π/4シフトQPSK変調信号である
0,±1,±1/21/2の5値に対応する3ビット符号
化データを順次夫々格納すべく、フィルタのタップ係数
の分だけ互いに続接続された複数の遅延素子と、前記
遅延素子各々の出力データの互いに連続する2つのデー
タ6ビットの組と対応フィルタタップ係数との全ての組
み合わせの積和演算結果を夫々予め格納し、対応する前
記2つのデータ6ビットの組をアドレス入力とする複数
の記憶手段と、前記記憶手段の出力を加算してフィルタ
出力信号とする加算手段とを含むことを特徴とする。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0023】図1は、本発明の実施例を示すディジタル
フィルタ回路のブロック図であり、図6,7と同様タッ
プ数16の場合の例が示されている。本例では、符号化
データXn を入力とする互いに縦続接続された15個の
遅延回路1〜15によるシフトレジスタ0と、各遅延回
路の各々の入出力データXn 〜Xn-15の互いに連続する
2つのデータ組と対応フィルタタップ係数との積和演算
結果を夫々予め格納したROM16〜23と、これ等R
OM16〜23の各出力の加算を行う加算回路24〜3
0とからなる。そして、各ROM16〜23のアドレス
入力には対応する2つのデータの組が印加されており、
最終段加算回路30の加算出力がフィルタ出力となって
いる。
【0024】本発明のディジタルフィルタ回路の処理に
ついて、π/4シフトQPSK変調を例にして説明す
る。
【0025】フィルタへの入力データは、本来の入力値
であるI/Q信号(0,±1,±1/21/2 の5値)を
使用する代わりにその5値に対応する符号化値3ビット
(例えば、0は000といったように5値を000〜1
00の3ビットに割付した値)を使用する。図2にその
一例を示している。この符号化値の入データはシフトレ
ジスタ0に時系列順に逐次入力される。
【0026】5値を示す入力データ3ビットは隣接する
遅延した(同様に5値を示す)入力データ3ビットと共
に、記憶回路16〜23のROMアドレスとして6ビッ
ト(乗算値5値どうしの組み合わせ加算結果25値を示
す)で記憶回路に入力され、そのアドレス値によって格
納されている積和値(2タップ分の本来の入力データ5
値とフィルタ係数との乗算値の加算結果)が選択され
る。記憶回路に6ビットを入力するということは、1つ
の記憶回路に対して2タップ分の積和値を格納すること
に相当する。
【0027】記憶回路には、図3〜5に示すように積和
値を格納する。初めに入力値5値(符号化値ではない)
とフィルタ係数16値との乗算値80値を求め(図
3)、次に、隣接する乗算値5値の加算結果(2タップ
分:5値どうしの組合わせは5×5=25値となる)を
求め(図4)、各記憶回路に対して求めた結果を格納す
る。
【0028】また、乗算値5値と符号化値の入力データ
3ビットは対応するので、記憶回路に入力するアドレス
データ6ビットと加算値25値も同様に対応する(図
5)。ゆえに、記憶回路に入力するためのアドレスデコ
ードは不要である。最後に、記憶回路より出力した積和
値は加算回路24〜30によって全て加算され、一連の
フィルタ処理は完了する。
【0029】本発明のディジタルフィルタ回路では、各
記憶回路に2タップ分の積和値を格納するので、記憶回
路の使用個数は従来と比較して半分となり、また、最初
の乗算値の加算は不要となるので、その処理を行う加算
回路も削減することができる。 では、なぜ、1つの記
憶回路に2タップ分の積和値を格納するのかその理由
を、1つの記憶回路に2タップ以上の積和値を格納する
場合を例に図11〜14を参照しながら説明する。な
お、図11〜14のグラフにおいては、フィルタのタッ
プ数は16とする。
【0030】始めに、記憶回路(ROMを使用)1個に
格納するタップ数を変えて、処理時間との関係を調べ
る。なお、処理時間は、シフトレジスタ(遅延回路)及
び記憶回路の処理時間は一定なので、加算回路の処理時
間に着目する。図11はその関係を示すグラフである。
【0031】処理時間は、格納するタップ数が2の乗数
(2n :n=0,1,2,3,4)になるごとに処理時
間がゆるやかに減少する。よって、このグラフで最適値
は格納タップ数の大きい値となることがわかる。なお、
このグラフで処理時間が0という値は、フィルタ演算結
果を全て記憶回路に格納した状態を示している。
【0032】次に、記憶回路(ROMを使用)1個に格
納するタップ数を変えて、記憶回路の使用個数との関係
を調べる。なお、ここで使用する記憶回路の容量は格納
する値に対応するものとする。図12はその関係を示す
グラフである。
【0033】格納するタップ数が2の乗数(2n :n=
0,1,2,3,4)になる毎に、記憶回路の使用個数
は反比例して減少する。よって、このグラフでの最適値
は、格納タップ数の大きい値となることがわかる。
【0034】最後に、記憶回路(ROMを使用)1個に
格納するタップ数を変えて、記憶回路の記憶容量との関
係を調べる。図13はその関係を示すグラフである。格
納するタップ数が線形的に増加するのに対して、記憶回
路の記憶容量は指数的に増加する。記憶容量が増えると
記憶回路も大きくなる。よって、このグラフ出の最適値
は、格納タップ数の小さい値となることがわかる。
【0035】最適の格納タップ数は、3つのグラフを重
ねて3点の位置が最も近くなる部分である。グラフよ
り、最適の格納タップ数は3であると読み取れる。
【0036】しかし、記憶回路(ROMを使用)1個に
格納するタップ数を変えて、フィルタ回路規模(使用ト
ランジスタ数)との関係(図14)を調べると、3タッ
プ分格納する場合は、アドレスデコード処理(記憶回路
の入力アドレス7ビットに対して入力データが9ビット
であるため)が必要となるため、回路規模は大きくな
り、また、回路構成も複雑となる。よって、2タップ分
格納する場合が最適の格納タップ数となる。
【0037】なお、3タップ分格納する場合を基準とす
るので、記憶回路の容量は3タップ分格納できる最小単
位(128Words×8bits)とする。
【0038】以上の考察から、回路規模の縮小化(回路
構成の簡素化)と処理時間の短縮という条件を満たすも
のは、「1つの記憶回路に2タップ分格納する場合であ
る」という結論が導き出せる。ゆえに、本発明のディジ
タルフィルタ回路は、1つの記憶回路に2タップ分の積
和値を格納するようにしているのである。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
力値が複数個で、テーブル参照方式によるディジタルフ
ィルタ回路がディジタル移動通信端末装置に搭載されて
いる場合、フィルタの2タップ分の積和値を計算して求
め、その値を予め記憶回路に格納しておくことにより、
図6の技術よりもディジタルフィルタ回路の記憶回路の
容量を削減することができるという利点がある。
【0040】具体的に本発明のディジタルフィルタ回路
における記憶回路の容量の削減を示すため、π/4シフ
トQPSK変調を例にして示す。
【0041】フィルタのタップ数は16で、入力値が5
種類である場合、記憶回路の容量は次のとおりである。
なお、Mは1アドレスあたりに必要なバイト数を示すも
のとする。 [図6の従来方式] 記憶回路の使用個数:1個 記憶回路に必要な容量:516×M[1個分] [本発明の方式](2タップ分の積和値を1つの記憶回
路に格納した場合) 記憶回路の使用個数:8個 記憶回路に必要な容量:(16/2)×52 ×M[8個
分] [削減される記憶回路の容量の割合] (16/2)×52 ×M]/[516×M]=8/58 となり、これは約1/50000となる。
【0042】また、図7の従来の技術と比較して、本発
明は、フィルタの2タップ分の積和値を計算して求め、
その値を予め記憶回路に格納しておくことにより、フィ
ルタ回路の不要になった記憶回路と加算回路の削減がで
きるので、処理時間の短縮化と回路の簡素化が図れると
いう利点がある。さらに、フィルタの処理時間短縮によ
って消費電力の軽減も図れるという利点もある。
【0043】具体的に本発明のフィルタ回路における回
路の簡素化(不要回路の削減個数)とフィルタ処理時間
の短縮を示すため、π/4シフトQPSK変調を例にし
て示す。フィルタタップ数が16で2タップ分の積和値
を1つの記憶回路に格納した場合、 (1)回路の簡素化について、加算回路において、図7
の技術では15個必要としたが、本発明では7個でよ
い。また、記憶回路において、この従来の技術では16
個必要としたが、本発明では8個でよい。
【0044】(2)処理時間について、加算回路におけ
る処理時間が、図7の従来の技術よりも、約22.7n
s短縮できる。また、図7の従来の技術では、4回路の
加算処理が必要であったが、本発明では、3回で十分と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディジタルフィルタ回路のブロック図
である。
【図2】入力データの真値(5値)と符号化値との関係
を示す図である。
【図3】符号化値とフィルタタップ係数との乗算値との
関係を示す図である。
【図4】隣接2タップ分の積和値を示す図である。
【図5】ROM格納値とアドレス入力との関係を示す図
である。
【図6】従来の技術の一例を示すディジタルフィルタ回
路のブロック図である。
【図7】従来の技術の他の例を示すディジタルフィルタ
回路のブロック図である。
【図8】π/4シフトQPSK変調の処理フローであ
る。
【図9】π/4シフトQPSK変調におけるフィルタ入
力前の信号状態図である。
【図10】π/4シフトQPSK変調におけるフィルタ
出力後の信号状態図である。
【図11】ROM1個に格納するタップ数と処理時間の
関係を示すグラフである。
【図12】ROM1個に格納するタップ数とROM使用
個数の関係を示すグラフである。
【図13】ROM1個に格納するタップ数とROM使用
容量の関係を示すグラフである。
【図14】ROM1個に格納するタップ数とフィルタの
回路規模の関係を示す図である。
【符号の説明】
0 シフトレジスタ 1〜15 ラッチ回路(遅延回路) 16〜23 ROM(記憶回路) 24〜30 加算回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 π/4シフトQPSK変調信号である
    0,±1,±1/21/2の5値に対応する3ビット符号
    化データを順次夫々格納すべく、フィルタのタップ係数
    の分だけ互いに続接続された複数の遅延素子と、前記
    遅延素子各々の出力データの互いに連続する2つのデー
    タ6ビットの組と対応フィルタタップ係数との全ての組
    み合わせの積和演算結果を夫々予め格納し、対応する前
    記2つのデータ6ビットの組をアドレス入力とする複数
    の記憶手段と、前記記憶手段の出力を加算してフィルタ
    出力信号とする加算手段とを含むことを特徴とするディ
    ジタルフィルタ回路。
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