(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散信号とフィルタ係数とが入力されて、逆方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の逆方向フィルタと、前記逆方向フィルタ後信号とフィルタ係数とが入力されて、順方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の順方向フィルタと、を含むと共に、前記逆方向フィルタの前段に、入力離散信号を遅延させる遅延手段が設けられていることを特徴とするデジタルフィルタ。
【請求項２】
前記逆方向フィルタおよび前記順方向フィルタとしてＩＩＲデジタルフィルタを用いることを特徴とする請求項１に記載のデジタルフィルタ。
【請求項３】
前記逆方向フィルタと前記順方向フィルタとで、フィルタ係数を共用することを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のデジタルフィルタ。
【請求項４】
前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデジタルフィルタ。
【請求項５】
前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号が、それぞれ複数回通過し、通過する回数が同一であることを特徴とする請求項４に記載のデジタルフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルフィルタに関し、特に、直線位相特性を有し、かつ、短時間で急峻に振幅変化する離散信号の過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限するデジタルフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタルフィルタについて、図面を参照して以下に説明する。図２は従来のデジタルフィルタを示すブロック図である。図２に示すように、デジタルフィルタ２０は、ＦＩＲ（(Finite-Impulse-Response）有限インパルス応答）フィルタ２１とフィルタ係数テーブル２２からなり、直線位相特性を有する。
【０００３】
ＦＩＲフィルタ２１は、サンプリングして得た離散信号Ｓ１をＦＩＲフィルタ係数Ｓ２２に基づき畳み込み積分演算し、ＦＩＲフィルタ後信号Ｓ２１を出力する。フィルタ係数テーブル２２は、ＦＩＲフィルタ処理に必要なＦＩＲフィルタ係数Ｓ２２をテーブル化して保有する。フィルタ係数テーブル２２のサイズ、すなわちＦＩＲフィルタのタップ数は任意であり、タップ数の増減に伴いＦＩＲフィルタ２１内部の遅延および積和回路も増減する。一般に、ＦＩＲフィルタにおいて、急峻な遮断特性や遮断周波数帯域の減衰量を大きく取る等、良好なフィルタ特性を得ようとした場合、タップ数は著しく増大する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタルフィルタには、短時間で急峻に振幅変化する離散信号を入力した場合、ＦＩＲフィルタの特性上、振幅が急峻に変化してからフィルタのタップ数の１／２の期間に渡り、振幅変化前の状態が影響してしまい、過渡応答が発生する。この過渡応答は、タップ数を増やすと過渡応答の発生時間が長くなってしまい、また、タップ数を減らすと過渡応答の発生時間は短くなるが、フィルタ特性が悪化してしまう。
【０００５】
また、ＦＩＲフィルタと同様に従来から知られているＩＩＲ（（Infinite-Impulse-Response）無限インパルス応答）フィルタは、少ないタップ数で急峻な減衰特性が得られるが、その特性は非直線位相特性である。本発明の課題は、過渡応答に優れ、且つ、直線位相特性を有する新規なデジタルフィルタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、離散信号S1とフィルタ係数S14とが入力されて、逆方向フィルタ後信号S12を出力する非直線位相特性の逆方向フィルタ12と、前記逆方向フィルタ後信号とフィルタ係数S14とが入力されて、順方向フィルタ後信号S13を出力する非直線位相特性の順方向フィルタ13とを含むと共に、前記逆方向フィルタ12の前段に、入力離散信号を遅延させる遅延手段（離散信号シフト部）を設けることでデジタルフィルタを構成することにより、ＩＩＲデジタルフィルタの発散現象を改善すると共に、過渡応答に優れ、且つ、直線位相特性を有する新規なデジタルフィルタが得られる。（請求項１）
【０００７】
また、請求項１に記載のデジタルフィルタにおいて、非直線位相特性の逆方向フィルタおよび非直線位相特性の順方向フィルタとしてＩＩＲデジタルフィルタを用いることにより、少ないタップ数で急峻な減衰特性が得られるが、その特性は非直線位相特性であるという、ＩＩＲフィルタの問題点を解決できる。（請求項２）
【０００８】
また、前記逆方向フィルタと前記順方向フィルタとで、フィルタ係数を共用することにより、フィルタ係数を記憶したテーブルの容量を少なくできると共に、直線位相特性が得られる。（請求項３）
【０００９】
また、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過するようにして、より良好な周波数帯域制限が可能になる。（請求項４）
また、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過し、通過する回数を同一にすることにより、直線位相特性が得られる。（請求項５）
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、デジタルフィルタの構成を示すブロック図である。図１において、デジタルフィルタ１０は、離散信号Ｓ１を入力してシフト後信号Ｓ１１を出力する離散信号シフト部１１と、前記シフト後信号Ｓ１１とフィルタ係数Ｓ１４を入力して逆方向フィルタ後信号Ｓ１２を出力する逆方向フィルタ１２と、前記逆方向フィルタ後信号Ｓ１２とフィルタ係数Ｓ１４を入力して順方向フィルタ後信号Ｓ１３を出力する順方向フィルタ１３とから構成されている。ここで、逆方向フィルタ１２および順方向フィルタ１３として、ＩＩＲ型デジタルフィルタを用いるのが望ましい。
【００１１】
ＩＩＲフィルタは、少ないタップ数で急峻な減衰特性を得られることが一般的に知られている。しかし、ＩＩＲフィルタは、非直線位相特性を有しているので、単にＩＩＲフィルタを用いたのでは、出力位相が変化してしまうので望ましくはない。
【００１２】
そこで、本発明では、図１に示すように、離散信号とフィルタ係数が入力される逆方向ＩＩＲフィルタと、逆方向ＩＩＲフィルタ後信号とフィルタ係数が入力される順方向フィルタとの従属構成とすることにより、順方向（または逆方向）から１回のみフィルタ処理すると非直線位相特性となるが、再度、反対方向からフィルタ処理することにより直線位相特性を有するようにしている。
【００１３】
図１に記載のデジタルフィルタ１０では、少ないタップ数で急峻な減衰特性を得るために、逆方向フィルタ１２と順方向フィルタ１３をＩＩＲフィルタとすると共に、逆方向フィルタ１２と順方向フィルタ１３のフィルタ係数Ｓ１４を逆方向フィルタ１２と順方向フィルタ１３とで共用している。
【００１４】
また、逆方向フィルタ１２と順方向フィルタ１３とによる処理を１回ずつではなく、複数回ずつ通過させることにより、１回ずつフィルタ処理した場合よりも、より良好な周波数帯域制限が可能である。ただし、直線位相特性を得るためには、逆方向フィルタ１２を複数回通過させた後に、逆方向フィルタ１２と同回数だけ順方向フィルタ１３を通過させる必要がある。
【００１５】
なお、逆方向フィルタと順方向フィルタにおけるフィルタ係数及び通過させる回数を同一であるものとして説明したが、それは、直線位相特性を得るためであって、任意の非直線位相特性を得るためには、逆方向フィルタと順方向フィルタにおけるフィルタ係数及び通過させる回数を異なった任意の値にすることが可能である。
【００１６】
また、図１の構成では、逆方向フィルタ１２の前段に離散信号シフト部（遅延手段）を設けているので、デジタルフィルタ１０は、短時間で急峻に振幅変化する離散信号Ｓ１の過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限することができる。
【００１７】
次に、本発明のデジタルフィルタ１０において、短時間で急峻に振幅変化する離散信号Ｓ１の過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限する動作を、図２の従来のデジタルフィルタの場合と比較して説明する。例えば、図３に示すような、最初から振幅の大きい離散信号Ｓ１を受信した場合には、図２の従来のデジタルフィルタ２０では、図４に示すような過渡応答時間の長いＦＩＲフィルタ後信号Ｓ２１を出力することになる。
【００１８】
これに対して、図１の本発明のデジタルフィルタ１０では、図４に示すような過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域を制限することが可能になる。離散信号シフト部１１は、図５に示すように離散信号Ｓ１を、見かけ上時間的に遅延させたシフト後信号Ｓ１１を出力する。シフト量は任意であるが、逆方向フィルタ１２に影響の無い程度のシフト量である。また、シフトした部分の離散信号データは、振幅の無い状態と等しいため「０」とする。
【００１９】
逆方向フィルタ１２は、シフト後信号Ｓ１１、すなわち、図５に示す見かけ上時間的に遅延させた離散信号Ｓ１を、時間的に逆方向（新しい離散信号から古い離散信号の方向）へフィルタ処理し、ＩＩＲフィルタの特性である帰還回路による発散現象を防ぎ、図６に示すような、最初の離散信号よりさらに古い離散信号を持つ逆方向フィルタ後信号Ｓ１２を出力する。最初の離散信号よりさらに古い離散信号は、図６の点線で描かれた波の部分であり、逆方向フィルタ１２の帰還回路が安定するまでに得られる離散信号データである。
【００２０】
順方向フィルタ１３は、最初の離散信号よりさらに古い離散信号を持つ逆方向フィルタ後信号Ｓ１２を、時間的に順方向（古い離散信号から新しい離散信号の方向）へフィルタ処理し、ＩＩＲフィルタの特性である帰還回路による発散現象を防いだ順方向フィルタ後信号Ｓ１３を出力する。順方向フィルタ後信号Ｓ１３は、図６の点線で描かれた波の部分である最初の離散信号よりさらに古い離散信号を含む逆方向フィルタ後信号Ｓ１２を順方向フィルタ１３でフィルタ処理しているため、順方向フィルタ後信号Ｓ１３の過渡応答時間は、図７に示すように極めて短くなる。
【００２１】
また、順方向フィルタ後信号Ｓ１３のデータ数は、離散信号Ｓ１のデータ数に比べ、離散信号シフト部１１でシフトした離散信号データ分だけ多くなる。もし、必要であれば、図７の点線で描かれた波の部分である順方向フィルタ信号Ｓ１３の時間的に古い離散信号からシフト量分離散信号データを削除する。
【００２２】
更に、他の動作の一例を説明する。例えば、図８に示すような途中から振幅の大きい離散信号Ｓ１を受信した場合、振幅の小さな区間の離散信号データが限りなく「０」に近く、かつ、振幅の小さな区間が逆方向フィルタ１２の帰還回路が安定する程度の長さであれば、振幅の小さな区間を離散信号シフト部１１でシフトした部分の離散信号部分と同等として扱うことができる。この場合には、デジタルフィルタ１０から離散信号シフト部１１を省略することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、離散信号とフィルタ係数とが入力されて、逆方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の逆方向フィルタと、前記逆方向フィルタ後信号とフィルタ係数とが入力されて、順方向フィルタ後信号を出力する非直線位相特性の順方向フィルタとを含むと共に、前記逆方向フィルタの前段に、入力離散信号を遅延させる遅延手段（離散信号シフト部）を設けることでデジタルフィルタを構成することにより、ＩＩＲデジタルフィルタの発散現象を改善すると共に、過渡応答に優れ、且つ、直線位相特性を有する新規なデジタルフィルタが得られる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のデジタルフィルタにおいて、非直線位相特性の逆方向フィルタおよび非直線位相特性の順方向フィルタとしてＩＩＲデジタルフィルタを用いることにより、少ないタップ数で急峻な減衰特性が得られるが、その特性は非直線位相特性であるという、ＩＩＲフィルタの問題点を解決できる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明では、前記逆方向フィルタと前記順方向フィルタとで、フィルタ係数を共用することにより、フィルタ係数を記憶したテーブルの容量を少なくできると共に、直線位相特性が得られる。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明では、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過するようにして、より良好な周波数帯域制限が可能になる。また、請求項５に記載の発明では、前記逆方向フィルタ及び前記順方向フィルタを入力離散信号がそれぞれ複数回通過し、通過する回数を同一にすることにより、直線位相特性が得られる。
【００２７】
上述の如く、本発明によれば、ＩＩＲフィルタの発散現象を防ぎ、かつ、急峻な減衰特性および直線位相特性を得ることができるので、短時間で急峻に振幅変化する離散信号であっても、過渡応答時間を最小限にとどめて周波数帯域制限することができるデジタルフィルタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【図２】従来のデジタルフィルタの構成を示すブロック図である。
【図３】デジタルフィルタに入力する離散信号の一例を示す図である。
【図４】従来のデジタルフィルタに図３の離散信号を入力した場合のＦＩＲフィルタ後信号を示す図である。
【図５】本発明のデジタルフィルタに図３の離散信号を入力した場合のシフト後信号を示す図である。
【図６】本発明のデジタルフィルタに図３の離散信号を入力した場合の逆方向フィルタ後信号を示す図である。
【図７】本発明のデジタルフィルタに図３の離散信号を入力した場合の順方向フィルタ後信号を示す図である。
【図８】本発明のデジタルフィルタに入力する離散信号の別の例を示す図である。
【符号の説明】
10 デジタルフィルタ
11 離散信号シフト部（遅延手段）
12 逆方向フィルタ
13 順方向フィルタ
14 フィルタ係数テーブル
S1 離散信号
S11 シフト後信号
S12 逆方向フィルタ後信号
S13 順方向フィルタ後信号
S14 フィルタ係数
【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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【図７】
0004265119.tif 000008
【図８】
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