(57)【要約】【課題】  離散フーリェ変換回路など信号変換回路の効率化には処理に必要となる乗算回数を減らすことが重要となる。本発明は観測波形のサンプル値をフェーザーに変換し、それを振幅と位相に分解し、更にそれらを符号化して処理する変換回路で、符号化および処理方法を工夫して乗算を省き高速化をはかる。また、結果は単位フェーザー成分として求まるため、それを直接利用することにより更に高率化が可能となる。【解決手段】  単位フェーザー成分に分解されたフェーザー信号を表すには、表す成分が割当てられた複信号線から成る振幅信号線束を用いる。フェーザー信号と単位フェーザー定数との積は、振幅信号線束の出力側を、入力側に対し循環的にずらすことにより行う。更に、それら積の加算には、対応する振幅信号束毎に設けた、零ベクトル消去機能付き加算器を用いる。以上により乗算回路を使用しないフェーザー信号変換回路が実現出来る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順番が付されたｋ本の複信号線からなる信号線束により表されるｍ個のフェーザー信号を受信するための入力端子、該入力端子から取り出される前記の信号線束をそれぞれｋ本の信号線束に分岐するように構成された信号線束分岐回路、分岐した前記の信号線束のそれぞれに取り付けた、出力側の複信号線を入力側の複信号線に対して順番にずらして構成したｋ個の乗算器、ｋ×ｍ個の前記の乗算器の出力からｍ個の信号線束を選択して、各信号線束の対応する順番の複信号線ｍ本をまとめた信号線束ｋ本を入力するｋ個の加算器、該ｋ個の加算器の出力を受信し零ベクトル成分を検出するように構成された検出器、該検出器の出力と前記の加算器の出力を受信し零ベクトル成分を引き去るように構成されたｋ個の加算器を備えた、フェーザー信号変換回路。
【請求項２】
振幅複信号線と位相指数複信号線の対により表されるｍ個のフェーザー信号を受信するための入力端子、該入力端子から取り出される前記の位相指数複信号線を入力し、ｋ個の出力にそれぞれ、ｋを法として、０、１，２，・・・、ｋ−１、を加算した結果を出力する位相指数加算器、前記の入力端子から取り出される前記の振幅複信号線を、それぞれｋ本に分岐してゲート入力信号とし、前記の位相指数加算器の出力を選択してゲート制御信号として、該ゲート制御信号が０、１，２，・・・、ｋ−１、の指定した値のときに開くように構成されたｋ×ｍ個のゲート回路、前記の指定した値が等しい該ゲート回路の出力ｍ本をまとめた信号線束ｋ本を入力するｋ個の加算器、該ｋ個の加算器の出力を受信し零ベクトル成分を検出するように構成された検出器、該検出器の出力と前記の加算器の出力を受信し零ベクトル成分を引き去るように構成されたｋ個の加算器を備えた、フェーザー信号変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、離散化されたフェーザー信号を扱うフェーザー信号変換回路に関し、より詳しくは、振幅および位相により表されるフェーザー信号を単位フェーザー成分に分解し、符号化して処理するフェーザー信号変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】  フェーザー信号変換回路の一つとしてのフーリェ変換回路は、１次元の音声信号処理、２次元の画像処理などを行う回路に広く使用される。ＦＦＴ方式に基づく回路においても乗算回路が必要となるため、回路が複雑となることは避けられない。【０００３】
【非特許文献１】Ｔ．Ｓｏｍａ  ａｎｄ  Ｔ．Ｓｏｍａ，“Ｔｅｒｎａｒｙ  Ｌｏｇｉｃ  ｂｙ  ３ｒｄ  Ｓｕｂｈａｒｍｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｕｌｔｉｗａｙ  Ｓｗｉｔｃｈｅｓ，”Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  ３９ｔｈ  ＩＳＭＶＬ，Ｎａｈａ，Ｊａｐａｎ，ｐｐ．３１２−３１７，２００９．
【特許文献１】番地選択方式  特願２００９−１２５８００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  フーリェ変換回路など、信号変換回路の効率化には処理に必要となる乗算の回数を減らすことが重要となる。本発明は観測波形のサンプル値をフェーザー（ｐｈａｓｏｒ、位相量の意）信号に変換して、それを単位フェーザー成分に分解して表し、符号化して処理する回路を提供する。符号化および処理方法を工夫して乗算を省き処理の効率化をはかる。また、処理結果も単位フェーザー成分として求まるため、それらを直接利用する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  説明を簡単にするために、ここでは３値１変数関数に対するフーリェ変換回路について説明する。しかし、それは一般のｋ値ｎ変数関数の場合に容易に拡張出来ると同時に、一般の信号変換回路にも適用することが出来る。【０００６】  フェーザーとは、振幅と位相を持つ量で２次元ベクトル、または複素数で表すことが出来る。図１は、３つの単位フェーザーに基づく３角格子の格子点で離散化したフェーザーを、単位フェーザーに分解して表す方法を示す。図中、原点Ｏを起点とするベクトル１、２、３はそれぞれ単位長の３つの単位フェーザー１、ｗ１、ｗ２を表す（式１参照）。フェーザーｚは単位フェーザーの列、１、１、１、ｗ１、ｗ１、ｗ２を順に加えることにより得られるため、それぞれの個数を１、ｗ１、ｗ２の順に並べるとベクトル表示、ｚ＝［３，２，１］が得られる。しかし、この表示は零ベクトル５（０＝［１，１，１］）を含むため一義的な表示とはならない。零ベクトルの成分をｚの各成分から引き去ることで、フェーザーｚの一義的な単位フェーザー成分表示、ｚ＝［２，１，０］が得られる。このように零ベクトルを引き去り、一義的な表示を求める操作を零ベクトル消去と呼ぶ。【０００７】  図２はフェーザー信号変換回路を実現するためのフェーザー表現法及びその回路図上の表記法を示す。表現するフェーザー成分値の範囲に応じて、必要な本数の信号線６を用意する。回路図上ではこれを、斜めに交わる短線を付した１本の信号線７により表し、これを複信号線と呼ぶ。３つの単位フェーザー成分から成るフェーザーを表すために、３本の複信号線を用意する。これを信号線束と呼ぶ。信号線束の各複信号線には、信号線束が横に走り、信号が左から右に転送される場合８は上から順に、また信号線束が縦に走り、信号が上から下に転送される場合９は左から順に、それぞれ１成分、ｗ１成分、ｗ２成分を割当てる。【０００８】  図３は上記フェーザー表現方法を用いた、フェーザーと単位フェーザー定数との積を求める乗算器を示す。入力ｚに対し１０は１・ｚが、１１はｗ１・ｚが、１２はｗ２・ｚが出力として得られる。単位フェーザー定数を掛けることは位相をｗ１の位相を単位に進めることに相当するため、図に示すように、出力側の複信号線の順番を入力側の順番に対し、循環的に位相を進める方向にずらすことで実現出来る（１３，１４、１５）。回路図上の表記は、１・ｚはそのまま何も付さずに、ｗ１・ｚは信号線束と垂直に交わる１本の短線１６を付すことで、ｗ２・ｚは信号線束と垂直に交わる２本の短線１７を付すことで表す。【０００９】  図４は、与えられた関数成分ｆ０、ｆ１、ｆ２に対し、その変換成分３Ｆ０、３Ｆ１、３Ｆ２を、数２に従って求める回路を示す。ここでｆｉ及びＦｉ（ｉ＝０，１，２）はそれぞれ３つの単位フェーザー成分からなるフェーザーを図２の８または９に示す表示法に従って表したものである。図中ｆ０、ｆ１、ｆ２は、それぞれ信号線束１８、１９、２０として入力され、それぞれが３つに分岐し、全部で９つある単位フェーザー定数乗算器に送られる。乗算器出力の中から３つの出力１・ｆ０、１・ｆ１、１・ｆ２を選び、それらの１成分、ｗ１成分、ｗ２成分をそれぞれまとめて、３本の信号線��とし、３つの３入力加算器２１，２２，２３に送る。零ベクトル消去加算器、２４，２５，２６のそれぞれの３つの入力には、対応する成分の加算結果と同時に、他の２つの成分の加算結果も送られて、零ベクトル消去に利用される。一方、各成分の加算結果は、零ベクトル検出器２７にも送られ、零ベクトル検出が行われる。零ベクトルが検出されると、零ベクトルの成分をそれぞれの加算結果から引き去るための制御信号２８が、零ベクトル消去加算器２４，２５，２６に送られる。零ベクトル消去の結果は、３つの単位フェーザー成分からなる変換成分３Ｆ０２９として出力される。他の変換成分３Ｆ１、３Ｆ２についても同様な処理が行われる。なお、零ベクトル消去とは図１に示すように、加算結果の各成分から非零の最小値を探し出し、それを各成分から引き去る操作である。【００１０】  図５は、関数成分ｆ０、ｆ１、ｆ２を表すフェーザーが、３つの単位フェーザー成分中、一つしか値を持たない場合について、その変換成分３Ｆ０、３Ｆ１、３Ｆ２を、数２に従って求める回路を示す。値を持つ成分（振幅成分）を図２の複信号線７で表し、その位相成分を位相指数として別の複信号線で表す。位相指数とは位相成分をｗ１の冪で表したもので、１成分は０、ｗ１成分は１、ｗ２成分は２（数１参照）となり、２本（２ビット）の複信号線で表すことが出来る。図中ｆ０、ｆ１、ｆ２は、それぞれ複信号線対３０，３１，３２として入力される。ｆ０を表す振幅複信号線３３は３つに分岐し、ゲート入力信号としてゲート回路３５，３６，３７に、位相指数複信号線３４は位相指数入力信号として位相指数加算器３８に、それぞれ送られる。位相指数加算器３８は、入力された位相指数に、３を法とする加算、＋０、＋１、＋２を行い、３つの出力端子にそれぞれの結果を出力する。位相指数加算器３８は、出力端子＋０のみが選ばれゲート回路３５，３６，３７のゲート制御信号となる。ゲート回路３５（３６，３７）は、ゲート制御信号が０（１、２）の場合に開き、入力された振幅信号が加算器２１（２２，２３）に送られる。ｆ１、ｆ２の振幅信号と位相指数信号も、ｆ０の場合と同様に処理され加算器２１，２２，２３に送られる。その後の処理は図４の回路と同じに行われる。【００１１】  図６は、関数成分ｆ０、ｆ１、ｆ２を表すフェーザーが、論理変数で振幅が１に、位相が単位フェーザー、１、ｗ１、ｗ２の何れかに限定される場合について、その変換成分３Ｆ０、３Ｆ１、３Ｆ２を、数２に従って求める回路を示す。入力される関数成分ｆ０、ｆ１、ｆ２は、それぞれ１本（１ビット）の複信号線３本から成る信号線束により表される。図４と同様にそれらは分岐した後、乗算回路を通り横方向加算器３９（３本のビット入力４０に対し１の数を計数し、結果を２ビットの２進数４１として出力する）に送られる。出力３Ｆ０に属する３つの横方向加算器３９などは、それぞれ、信号１・ｆ０、１・ｆ１、１・ｆ２の１成分、ｗ１成分、ｗ２成分の計数を行い、結果を零ベクトル消去加算器４２などに送る。一方、横方向加算器３９などに送られた信号は、論理和回路４４と論理積回路４５から成る零ベクトル検出器にも送られ、積和、１・ｆ０＋１・ｆ１＋１・ｆ２に対し零ベクトル検���を行う。零ベクトルは１成分、ｗ１成分、ｗ２成分がそれぞれ１となる場合であり、論理和回路４４で各成分の１を集め、論理積回路４５でそれらが３つの成分に分かれているかを検査する。零ベクトルが検出されると、零ベクトル消去加算器への制御信号４３を通して、１、ｗ１、ｗ２各成分の計数結果から１が引かれて、変換成分３Ｆ０の正しい結果４６が得られる。変換成分３Ｆ１、３Ｆ２についても同様な処理が行われる。【００１２】  以上述べたように本発明のフェーザー信号変換回路は、フェーザーとして与えられた関数成分と、単位フェーザーを要素とする変換行列の行との積和演算を、その乗算は振幅信号線束の組換えにより、加算は零ベクトル消去機能を持つ加算器により行い、単位フェーザー成分に分解された変換成分を求めるものである。また、本発明のフェーザー信号変換回路は、変換行列の変更により逆変換を行う回路として用いることも出来る。【００１３】  変換行列がフーリェ行列（正方行列）の場合はフーリェ変換回路となるが、変換行列を誤り訂正符号のコード行列（一般に正方行列とは限らない）とし、関数をその誤り訂正符号のコードから選ぶ（関数は論理関数となるため振幅は１に、位相は単位フェーザーに限定される）ことにより、回路の誤動作を克服できる番地選択回路、或いはパターン分類回路が得られる。この場合、符号コードと行列の積和結果の実数部を取ることにより、選択比が向上した番地選択回路が得られる（非特許文献２、特許文献１）。また、本変換回路により得られる、単位フェーザー成分に分解された変換成分を直接用いて、パターンの分類を行うこともできる。なお本発明の変換回路をソフトウェアにより実現出来ることは明らかである。
【発明の効果】
【００１４】  本発明のフェーザー信号変換回路により、振幅と位相により与えられたサンプル値のフーリェ変換回路が、乗算回路を使用せずに、より簡単な構成で安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  表現する振幅のビット数、位相の個数により、本発明を実施する際の最良の形態は変化する。ビット数が１０以上になる場合は、振幅信号と位相指数信号との対を用いる回路が望ましいが、ビット数が少ない場合は、制御の複雑さや処理速度などとの兼ね合いで、振幅信号線束を用いる回路、或いは振幅信号と位相指数信号の対を用いる回路、の何れかを選ぶことが望ましい。
【実施例】
【００１６】  図６にサンプル値の振幅が１に限定される場合の、３値１変数関数フーリェ変換回路の一実施例をブロック図で示す。【００１７】
【数１】
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【数２】
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【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】フェーザーを単位フェーザーに分解して表す方法を示す図
【図２】フェーザー信号の振幅と位相を振幅信号線束により表す方式を示す図
【図３】振幅信号線束の出力側を入力側に対し循環的にずらすことによる乗算回路を示す図
【図４】フェーザー信号を振幅信号線束により表す方式を用いた一実施例を示す図
【図５】フェーザー信号を振幅複信号線と位相指数複信号線により表す方式を用いた一実施例を示す図
【図６】フェーザー信号が論理変数の場合に、それを振幅信号線束により表す方式を用いた一実施例を示す図
【符号の説明】
【００１９】  １  単位フェーザー１
２  単位フェーザーｗ１
３  単位フェーザーｗ２
４  合成フェーザーｚ
５  零ベクトル
６  複信号線
７  複信号線の回路図表示
８  ３本の複信号線からなる信号線束（横に走る場合）
９  ３本の複信号線からなる信号線束（縦に走る場合）
１０  １を掛ける乗算器を含む信号線束
１１  ｗ１を掛ける乗算器を含む信号線束
１２  ｗ２を掛ける乗算器を含む信号線束
１３  １を掛ける乗算器
１４  ｗ１を掛ける乗算器
１５  ｗ２を掛ける乗算器
１６  ｗ１を掛ける乗算器の回路図表示
１７  ｗ２を掛ける乗算器の回路図表示
１８  関数成分ｆ０を表すフェーザー信号線束
１９  関数成分ｆ１を表すフェーザー信号線束
２０  関数成分ｆ２を表すフェーザー信号線束
２１  １成分用加算器
２２  ｗ１成分用加算器
２３  ｗ２成分用加算器
２４  １成分用零ベクトル消去加算器
２５  ｗ１成分用零ベクトル消去加算器
２６  ｗ２成分用零ベクトル消去加算器
２７  零ベクトル検出器
２８  零ベクトル消去制御信号
２９  変換成分３Ｆ０を表すフェーザー信号線束
３０  関数成分ｆ０を表すフェーザー複信号線対
３１  関数成分ｆ１を表すフェーザー複信号線対
３２  関数成分ｆ２を表すフェーザー複信号線対
３３  振幅複信号線
３４  位相指数複信号線
３５  位相指数０用ゲート回路
３６  位相指数１用ゲート回路
３７  位相指数２用ゲート回路
３８  位相指数加算器
３９  横方向加算器
４０  横方向加算器への３ビットの入力信号
４１  横方向加算器からの２ビットの出力信号
４２  零ベクトル消去加算器
４３  零ベクトル消去制御信号
４４  ＯＲ回路
４５  ＡＮＤ回路
４６  変換成分Ｆ０の１成分を表す２ビット出力信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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