JPH0230539B2 - Risanfuuriehenkansochi - Google Patents

Risanfuuriehenkansochi

Info

Publication number
JPH0230539B2
JPH0230539B2 JP58166861A JP16686183A JPH0230539B2 JP H0230539 B2 JPH0230539 B2 JP H0230539B2 JP 58166861 A JP58166861 A JP 58166861A JP 16686183 A JP16686183 A JP 16686183A JP H0230539 B2 JPH0230539 B2 JP H0230539B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
comb filter
discrete fourier
dft
fourier transform
input signal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58166861A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6063676A (ja
Inventor
Minoru Kobata
Hideaki Sone
Takashi Hamada
Ai Takagi
Toshito Hara
Noboru Wakatsuki
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP58166861A priority Critical patent/JPH0230539B2/ja
Priority to EP19840306158 priority patent/EP0137730A2/en
Publication of JPS6063676A publication Critical patent/JPS6063676A/ja
Publication of JPH0230539B2 publication Critical patent/JPH0230539B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/14Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G06F17/141Discrete Fourier transforms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、加減算器等から構成される簡易なハ
ードウエアを用い、実時間で離散フーリエ変換が
実行できるフーリエ変換装置に関する。
(2) 技術の背景 従来の離散フーリエ変換の高速実行法としては
高速フーリエ変換(FFT)やウイノグラードの
アルゴリズム等がある。
(3) 従来技術と問題点 しかしながら、上記方法はこれら離散フーリエ
変換の直接実行に比べ、乗算の回数は低減されて
いるもののやはり乗算は必要であり、ハードウエ
ア化する際には乗算器が必要であり、装置規模や
コストが増大するという欠点を有する。
(4) 発明の目的 本発明目的は、従来までフーリエ変換には必ず
必要とされていた乗算を使わず、加減算のみを用
いることにより、簡易で小型かつ安価な装置によ
り実時間で離散フーリエ変換を実行することにあ
る。
(5) 発明の構成 本発明は、方形波が〔0.1〕の2値のみにより
表わせることに着目し、この方形波と入力信号の
離散的たたみ込みを差分計算により、2.5N回
(但し、Nは離散化された入力信号のサンプル数)
の加減算のみで実行し、この結果得られた波形に
含まれる3次以上の奇数次高調波を、くし形フイ
ルタを用いて除去することにより得られる正弦波
の振幅と位相角に関する情報から、入力信号の離
散フーリエ成分を得るようにしたものである。こ
のために本発明は方形波と入力信号の離散的たた
み込みをデイジタル処理により実行する回路と、
この回路に後置されたデイジタルくし形フイルタ
を有し、このくし形フイルタより出力される正弦
波の振幅と位相角の形で離散フーリエ成分を得る
ことにより、デイジタル乗算器を全く必要としな
いことを特徴とする離散フーリエ変換装置であ
る。
(6) 発明の実施例 N点で離散化された入力信号を〔x(0),x
(1),……,x(N−1)〕と表わす。また、これを
ベクトル化したものを〓=〔x(0),x(1),……,
x(N−1)〕Tと表わす。〓に対する離散フーリエ
変換(以下ではDFTと記す)が第1図―であ
ると仮定する。一方、基本角周波数kω(0≦k≦
N−1)の方形波は第1図―の如きDFTを有
する。これらの離散的たたみ込みの結果得られる
波形は第1図―に示すDFTを有するが、たた
み込みの周期を調整することにより第1図―に
示すDFTを有する波形となる。このとき、第1
図―における角周波数ωの基本周波数成分が、
入力信号のDFT、すなわち第1図―における
第kDFT成分Xkに他ならない。そこで、第1図
―において、付随して現われる3ω,5ω,……
の寄数次高調波成分を数個のくし形フイルタを用
いて除去すれば、角周波数ωの正弦波を得るが、
第2図に示すように、この正弦波の振幅が|Xk
|に、位相角がarg(Xk)に対応する。
上記の離散的たたみ込みは方形波の1周期、す
なわち2π/kωの区間にわたつて行なえばよいが、
これは式(1)に示す行列Hkを〓に乗ずることによ
り実行される。
Hk=〔H|0,H|k・,H|2k・,H|3k・, ……,H|(N-1)k・〕 ……(1) 但し H|0=〔h0,h1,……hN/2-1, hN/2,hN/2+1,……,hN-1T 〔1,1,……1,0,0,……,0〕T であり、またH|j・(k≦j≦(N−1)k)は
H|0内の要素を右へ(jmodN)個だけ巡回的に
シフトしたもので、それぞれがHkにおける列ベ
クトルとなる。離散的たたみ込みの結果得られ
る、N点のサンプル値から成る波形を〔wk(0),
wk(1),……,wk(N−1)〕と表わす。これをベ
クトル化してW|kと表わせばW|kは式(2)式より
得られる。
W|k=Hk〓 ……(2) 但し W|k=〔wk(0),wk(1),……,wk(N−1)〕T である。N=8,k=0,1,2,3の場合につ
いて、Hkの例を図3に示す。行列Hkにおいて
は、N2/2個の要素が1であり、残りのN2/2
個の要素が0であるから式(2)はN2/2回の加算
により実行可能である。この回数は次に述べる方
法により低減可能である。
行列Hkにおいてi行とi−1行の要素間で差
をとり、これをi行の要素とする行列ΔHkを式
(3)の如く定義する。(0≦i≦N−1)この行列
を差分変換行列と呼ぶ。N=8,k=0,2,3
の場合のΔHkの例を第4図に示す。
ΔHk(i,j)=Hk(i,j) −Hk(i−1,j) i=0のときは ΔHk(0,j)=Hk(0,j) −Hk(N−1,j) ……(3) 但し、式(3)において行列要素を表わす添字i,
jは0から始まりN−1に終わるものとする。こ
の行列ΔHkと〓の積によつて式(4)に示す信号が
得られる。この信号を、式(4)右辺に示す如く、
〔Δwk(0),Δwk(1),……,Δwk(N−1)〕と
表わす。
ΔHk〓=wk(0)−wk(N−1) wk(1)−wk(0) wk(2)−wk(1) 〓 wk(N−1)−wk(N−2)=Δwk(0) wk(1) Δwk(2) 〓 Δwk(N−1) ……(4) 式(4)において、もしwk(N−1)が既知であれ
ば wk(N−1)+Δwk(0)=wk(0) ……(5) によりwk(0)を得る。さらにwk(0)が既知と
なつたので wk(0)+Δwk(1)=wk(1) ……(6) によりΔwk(1)を得る。すなわちwk(N−1)に
Δwk(n)(0≦n≦N−1)を順次加えていけ
ば、wk(0),wk(1),……が次々と得られる。最
初に既知であるべきwk(N−1)は式(2)を、Hk
第(N−1)行についてのみ計算することにより
得られ、これにはN/2回の加算を要する。ま
た、式(4)によりΔwk(n)を得るには2N回の加減
算が必要である。なぜなら、ΔHkでは2N個の要
素1、若しくは−1であり、残りの要素は0であ
るからである。すなわち、方形波と入力信号の離
散的たたみ込みは2.5N回の加減算により実行で
き、式(2)を直接に実行する場合に必要とされた
N2/2回に比べ、計算回数は大幅に低減される。
本実施例の全構成を第5図に示す。入力信号は
A/D変換器1によりデイジタル信号に変換され
た後に、2個用意された入力メモリー2,3のい
ずれかに書き込まれる。入力メモリーが2個用意
されているのは、後続する加減算器4が処理のた
めに、一方の入力メモリーを占有している間も滞
りなく入力信号の取り込みを可能とするためであ
る。加減算器4は、まず第1に入力メモリー内の
〓に対し、式(2)を行列Hkの第(N−1)行につ
いて実行し、wk(N−1)を計算する。第2に、
このwk(N−1)をともに、上記の差分変換行列
を用い、〔wk(0),wk(1),……,wk(N−1)〕
のすべてを計算する。これにより、式(2)に示した
入力信号〓と方形波とのたたみ込み波形が得られ
る。この計算過程において、加数あるいは減数の
選択は第5図に示すアドレス発生回路5により行
なわれる。得られた波形は順次、出力メモリー
6、又は7に転送される。出力メモリーが2個用
意されているのは、入力メモリーの場合と同様の
理由によるものであり、加減算器が一方の出力メ
モリーを占有している間も、他方の出力メモリー
の内容をくし形フイルタ8へ入力することを可能
とするたである。
得られたたたみ込み波形に含まれる3次、5
次、7次、……の高調波を除去するには、第6図
に示すくし形フイルタを縦続接続したものを第5
図に示すくし形フイルタ8として用いる。第6図
において、n次高周波(nは3以上の奇数)除去
用のくし形フイルタにおける遅延サンプル数は
N/2nであるが、これは必ずしも整数にはなら
ない。この場合にはN/2nを四捨五入すること
により整数化する。また、たたみ込み波形に含ま
れる奇数次高周波は無限に存在するが、本実施例
においては縦続接続するくし形フイルタの個数は
有限個で打ち切る。したがつて、本実施例により
得られるDFTは、これら2つの制限、すなわち
N/2nを整数化すること、及びくし形フイルタ
の個数が有限であることにより、誤差を伴う。第
m次高調波(mは3以上の奇数)除去用のくし形
フイルタまでの、(m−1)/2個のくし形フイ
ルタを用いたときの本実施例における誤差を第7
図に示す。これによれば第3次ないし第15次高調
波除去用の7個のくし形フイルタの縦続接続した
ものを用いた場合、誤差は1%以下となる。
第5図において、くし形フイルタ8から出力さ
れる正弦波は、その1周期の範囲にわたつて、ピ
ーク値検出回路9、及びゼロクロス点検出回路1
0に入力され、その振幅及び位相角を得る。これ
らは、それぞれ第kDFT成分Xkにおける|Xk
及びarg(Xk)に等しい。以上の一連の動作を行
なつた後にすべての回路は停止し、再動作待ちの
状態となる。
以上述べた、本発明の実施例を用いれば、乗算
を全く用いずに、少ない回数の加減算のみにより
入力信号のDFTを得ることが可能である。
第8図は本発明の他の実施例を示すもので、第
5図と異なるのは第5図におけるA/D変換器1
を除く部分が並列化されている点である。第5図
においては、ある1つのkについてDFT成分Xk
を求めた後に他のk′についてXk′を得たい場合に
は、加減数アドレス発生回路5にk′を設定して再
動作を行なわせるが、第5図に示す実施例の構成
は非常に簡易であることから、第8図に示す如
く、複数のkについてDFT成分を並列計算させ
ることが可能である。第8図の実施例において
は、第5図と同様な遂次的な処理も可能であり、
一般には並列・遂次混在の形式が可能である。第
8図の実施例では、P個のkについて並列計算を
行なう場合、同じ個数のkを第5図の実施例で処
理する場合に比べ、処理時間は1/Pに短縮され
るという効果がある。
(7) 発明の効果 本発明によれば、N個のサンプル値から成る入
力信号〔x(0),x(1),……,x(N−1)〕に対
する第kDFT成分(0≦k≦N−1)を、2.5N
回の加減算処理ならびにくし形フイルタによる処
理のみにより得ることができる。したがつて乗算
器を用いない簡易な装置により、実時間で離散フ
ーリエ変換を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は入力信号と方形波の離散的たたみ込み
を説明する図。第2図はDFT成分と出力正弦波
の関係を表わす図、第3図の行列Hkの例を示す
図、第4図は差分変換行列ΔHkの例を示す図、
第5図は本発明の一実施例の全構成を表わす図、
第6図はくし形フイルタの構成を表わす図、第7
図はくし形フイルタの次数mと本発明による離散
フーリエ変換装置の誤差の関係を表わす図、第8
図は本発明の並列型の一実施例を表わす図であ
る。 図において、1はA/D変換器、2及び3は入
力メモリー、4は加減算器、5は加数・減数アド
レス発生回路、6及び7は出力メモリー、8はく
し形フイルタを表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 方形波と入力信号の離散的たたみ込みをデイ
    ジタル処理により実行する回路と、この回路に後
    置されたデイジタルくし形フイルタを有し、この
    くし形フイルタより出力される正弦波の振幅と位
    相角の形で離散フーリエ成分を得ることにより、
    デイジタル乗算器を全く必要としないことを特徴
    とする離散フーリエ変換装置。
JP58166861A 1983-09-10 1983-09-10 Risanfuuriehenkansochi Expired - Lifetime JPH0230539B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58166861A JPH0230539B2 (ja) 1983-09-10 1983-09-10 Risanfuuriehenkansochi
EP19840306158 EP0137730A2 (en) 1983-09-10 1984-09-10 Discrete fourier transformation method and apparatus for carrying out the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58166861A JPH0230539B2 (ja) 1983-09-10 1983-09-10 Risanfuuriehenkansochi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6063676A JPS6063676A (ja) 1985-04-12
JPH0230539B2 true JPH0230539B2 (ja) 1990-07-06

Family

ID=15838998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58166861A Expired - Lifetime JPH0230539B2 (ja) 1983-09-10 1983-09-10 Risanfuuriehenkansochi

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0137730A2 (ja)
JP (1) JPH0230539B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455498A (en) * 1990-05-09 1995-10-03 Omron Corporation Angle of rotation detector
JP2004069722A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Pioneer Electronic Corp ホログラム記録再生システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP0137730A2 (en) 1985-04-17
JPS6063676A (ja) 1985-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU689439B2 (en) Digital filter having high accuracy and efficiency
Suzuki et al. A new FFT algorithm of radix 3, 6, and 12
US4646256A (en) Computer and method for the discrete bracewell transform
US9128885B2 (en) Computationally efficient finite impulse response comb filtering
US6993547B2 (en) Address generator for fast fourier transform processor
US3803391A (en) A real-time processing system and method utilizing discrete fourier transform
US4563750A (en) Fast Fourier transform apparatus with data timing schedule decoupling
Samadi et al. Results on maximally flat fractional-delay systems
US4066881A (en) Sampled signal processing device
JPS6146872B2 (ja)
JPH0230539B2 (ja) Risanfuuriehenkansochi
US4020333A (en) Digital filter for filtering complex signals
US6343304B1 (en) Apparatus with selective fixed-coefficient filter for performing recursive discrete cosine transforms
JPS6145408B2 (ja)
JP3709291B2 (ja) 高速複素フーリエ変換方法及び装置
JP2529229B2 (ja) コサイン変換装置
KR950002072B1 (ko) 디지틀 대역 분할 주파수 변환에서의 필터 계수 배열 방법
JPH06216715A (ja) ディジタルフィルタ
JP2002032356A (ja) 再帰型離散フーリエ変換装置
JP2002117017A (ja) 再帰型離散フーリエ変換装置
Prakash et al. Vector radix FFT error analysis
JPH0625055Y2 (ja) デジタルフイルタ
JPH0228188B2 (ja) Kosokufuuriehenkannoenzansochi
JPH0641389Y2 (ja) デジタルフイルタ
JPH0228187B2 (ja) Kosokufuuriehenkannoenzansochi