(57)【要約】【目的】ｎ倍オーバーサンプリングはｎが大きくなるほどＬＰＦのタップ数が多く必要になり、回路規模が増大する。つまり、単位時間あたりのサンプリング数が増えるため、ＬＰＦでの積和演算が増加することになるが、回路規模や演算量を増加させない手法とする。【構成】入力信号のサンプリング周波数をｆ、出力信号のサンプリング周波数をｎｆに周波数変換するサンプリングレート変換装置において、ｎｆで動作するカウンタの出力信号によりタップを更新し、ｆで遅延器を動作させるようにした低域通過フィルタ装置と、周波数ｎｆで異なるタップ係数を低域通過フィルタに対して出力するタップ係数制御装置と、タップ係数制御装置を制御することを目的とするカウンタ装置を備えるサンプリングレート変換装置とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号のサンプリング周波数をｆヘルツ、出力信号のサンプリング周波数をｎｆヘルツに周波数変換するサンプリングレート変換装置において、
ｎｆヘルツで動作するカウンタの出力信号により遅延器が動作し、複数のサンプリング周波数に対応できるようにした低域通過フィルタ装置と、
異なるタップ係数を周波数ｎｆで低域通過フィルタに対して出力するタップ制御装置と、
出力値によって前記タップ係数制御装置を制御することを目的とするカウンタ装置と、
を備えることを特徴とするサンプリングレート変換装置。
【請求項２】
前記タップ係数制御装置は、フィルタのタップ係数をサンプリングレート変換装置の出力信号のサンプリング周波数に同期して変化させることにより、任意のサンプリング値と次のサンプリング点におけるサンプリング値の間に０挿入をすることなく補間処理を行えることを特徴とする、請求項１に記載のサンプリングレート変換装置。
【請求項３】
前記タップ係数制御装置は、サンプリングレート変換装置がｎ倍オーバーサンプリングを目的とするものであるならば、１つのタップに対してｎ個の値を保持することを特徴とする、請求項１に記載のサンプリングレート変換装置。
【請求項４】
前記タップ係数制御装置は、前記カウンタ装置の出力に応じてタップ係数を変化させるため、サンプリング周波数を任意の倍率に変換する場合においても、タップ数を増減させることなく、一定のタップ数で複数のサンプリング周波数に対応できることを特徴とする、請求項１に記載のサンプリングレート変換装置。
【請求項５】
前記タップ係数制御装置は、サンプリングレート変換装置が最大ｎ倍オーバーサンプリングまで可能とするものならば、１つのタップに対してｎ個の値を保持し、そのタップ係数をその他の倍率のオーバーサンプリングでも利用することを特徴とする、請求項1に記載のサンプリングレート変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル信号受信装置におけるサンプリングレート変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信システムは、各国における電波の利用状況や、周波数割当に関する規制に柔軟に対応できるように設計することが求められている。例として、ＷｉＭＡＸではチャネル帯域幅が１．２５ＭＨｚから２０ＭＨｚの間で可変となっている。
【０００３】
受信信号を処理するためには、信号のサンプリングレートをシステム内部の処理系のレートに変換する必要がある。このために使われるのが補間フィルタ（インターポーレーションフィルタ）である。
【０００４】
補間フィルタを用いたサンプリングレート変換装置の基本構造を図３に示す。サンプリング周波数ｆ１の入力信号をｎｆ１にオーバーサンプリングして出力する場合、まず、サンプリングレート増加回路３０１により、入力信号の各離散データ間に（ｎ−１）個の０を挿入する。次に、動作周波数ｎｆ１で基本周波数以外を除去するＬＰＦ３０３に通すことで、サンプリングレートを変換することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
前記の０挿入の様子を示した図が図４である。同図は元の周波数に対して４０１のそれぞれのサンプリング点の間に０点４０３を２個ずつ挿入したものであり、サンプリング周波数は３倍になる。しかしこのままだと０挿入点と元のサンプリング点との結線が不連続点になり高調波が発生してしまうので、ＬＰＦによって帯域を制限するのである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２２８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のような基本構造のフィルタをそのまま用いた場合、係数nが大きくなるほど、ＬＰＦのタップ数が多く必要になり、回路規模が増大する。つまり、単位時間あたりのサンプリング数が増えるため、ＬＰＦでの積和演算が増加することになる。
【０００８】
また、入力信号のレートが一定でない場合、各レート毎にレート増幅回路及びLPFを用意する必要があるので、これも回路規模の増大につながる。つまり、ある同一の通信装置をＡ地域とＢ地域に設置する場合、それぞれの地域での使用周波数が違っていると、あらかじめ装置内のサンプリングレート変換装置を両地域に合わせたものにせねばならず、単一の周波数を対象にした装置よりも回路規模が増大することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、入力信号のサンプリング周波数をｆヘルツ、出力信号のサンプリング周波数をｎｆヘルツに周波数変換するサンプリングレート変換装置において、
ｎｆヘルツで動作するカウンタの出力信号により遅延器が動作し、複数のサンプリング周波数に対応できるようにした低域通過フィルタ装置と、
異なるタップ係数を周波数ｎｆで低域通過フィルタに対して出力するタップ制御装置と、
出力値によって前記タップ係数制御装置を制御することを目的とするカウンタ装置と、
を備えることを特徴とするサンプリングレート変換装置とする。
【００１０】
また本発明は、前記タップ係数制御装置は、フィルタのタップ係数をサンプリングレート変換装置の出力信号のサンプリング周波数に同期して変化させることにより、任意のサンプリング値と次のサンプリング点におけるサンプリング値の間に０挿入をすることなく補間処理を行えることを特徴とするサンプリングレート変換装置とする。
【００１１】
また本発明は、前記タップ係数制御装置は、サンプリングレート変換装置がｎ倍オーバーサンプリングを目的とするものであるならば、１つのタップに対してｎ個の値を保持することを特徴とするサンプリングレート変換装置とする。
【００１２】
また本発明は、前記タップ係数制御装置は、前記カウンタ装置の出力に応じてタップ係数を変化させるため、サンプリング周波数を任意の倍率に変換する場合においても、タップ数を増減させることなく、一定のタップ数で複数のサンプリング周波数に対応できることを特徴とするサンプリングレート変換装置とする。
【００１３】
また本発明は、前記タップ係数制御装置は、サンプリングレート変換装置が最大ｎ倍オーバーサンプリングまで可能とするものならば、１つのタップに対してｎ個の値を保持し、そのタップ係数をその他の倍率のオーバーサンプリングでも利用することを特徴とするサンプリングレート変換装置とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フィルタ装置はカウンタ出力によって、ＬＰＦ内のシフトレジスタ、つまり遅延器の動作を制御する。２倍オーバーサンプルの場合は２クロックに１回、４倍オーバーサンプルの場合は４クロックに１回遅延器が動作する。また、タップ係数はフィルタの動作クロックで可変である。このようにすることで０挿入を行っていないにも関わらず、その場合と同じ出力を得ることができ、またタップ数をレートにより変更する必要もなくなる。
【００１５】
このように、本発明によれば、データ0の挿入が不必要になること、複数のレートに対して、1つのフィルタで対応可能なので、回路規模を減少できること、オーバーサンプリングの倍率が上がってもタップ数を増やすことなく対応でき、乗算器の増大を抑えることができるといった効果があらわれる。
【実施例】
【００１６】
本発明に好適な実施例について、図を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例を示す図である。本実施例のサンプリングレート変換装置は、フィルタ装置１０１、タップ係数制御装置１０２とｎビットカウンタ１０３で構成される。また、図５はフィルタ装置１０１における一般的なＦＩＲフィルタの構成であり、５０１が遅延器、５０３がタップである。
【００１８】
例として、４倍オーバーサンプリングによるサンプリングレートの変換をするものであり、ＬＰＦのフィルタタップ数が８タップの場合に関して、この装置の動作を説明する。ここで、図１に示すように入力信号の周波数をｆ１、フィルタ装置１０１の出力信号の周波数をｆ２とした場合、この本サンプリングレート変換装置の動作クロックｃはｆ２である。
【００１９】
フィルタ装置１０１における遅延器５０１、すなわちシフトレジスタはｎビットカウンタ１０３の出力の下位２ｂｉｔが０の場合、つまり４クロックに１回だけデータを遅延させる。つまり、データの更新タイミングは入力信号の周波数ｆ１となる。
【００２０】
これに対し、タップ制御装置１０２は８個のタップ係数５０３をフィルタ１０１に出力する。各係数はクロックｃ、つまりｆ２に同期して４種類の値を繰り返す。このときのタップｎの値をｔａｐｎ０からｔａｐｎ３とする（ｎ＝０から７）。つまり、例えばタップ０の値は、ｆ２に同期して、ｔａｐ００、ｔａｐ０１、ｔａｐ０２、ｔａｐ０３の４種類の値を繰り返す。
【００２１】
周波数ｆ１の入力信号に対して、値に０を３個挿入してレートを４倍の周波数ｆ２にした場合、挿入された０データとタップ係数の乗算結果が０であるのは既知であるので、これは計算する必要がない。
【００２２】
この装置のフィルタ１０１への入力データは、クロックｃつまり周波数ｆ２の４クロックに１回だけ遅延器５０１によってデータのシフトが行われるので、各タップ５０３において、データが前記のように１回更新されるまでに、ｔａｐｎ０からｔａｐｎ３までの４種類のタップ係数とで４回の乗算が行われることになる。これは、０挿入してレートを上げたデータを周波数ｆ２でサンプリングした図２のインパルス応答をもつフィルタを通したことと等価となる。
【００２３】
さらに具体的に説明する。サンプリングレート変換装置への入力データ列を｛ａ０，ａ１，ａ２，．．．，ａ７，．．．｝とした場合、４倍オーバーサンプリングをするために、０を３個ずつ挿入するとデータ列は｛ａ０，０，０，０，ａ１，０，０，０，．．．．，ａ７，０，０，０，．．．．｝となる。
【００２４】
前記例の場合、各タップが４種ずつの値を持ち、４クロックに１回だけＦＩＲフィルタの遅延器を動作させるから、時刻０の時はフィルタの出力はａ０＊ｔａｐ００である。また時刻１の時はフィルタの出力はａ０＊ｔａｐ０１である。
【００２５】
本発明は前記の例の場合、８個のタップで３２個のタップを持つフィルタと同等の処理をするものであり、例えば時刻０の時のｔａｐ０１、ｔａｐ０２、ｔａｐ０３は０挿入した０が乗ざれているとして式にはあらわれない。同様に、時刻１の時はｔａｐ００、ｔａｐ０２、ｔａｐ０３には０が乗ざれているとして式にはあらわれない。
【００２６】
時刻２８の時は、ａ０＊ｔａｐ７０＋ａ１＊ｔａｐ６０＋，．．．．．．，＋ａ７＊ｔａｐ００、
時刻２９の時は、ａ０＊ｔａｐ７１＋ａ１＊ｔａｐ６１＋，．．．．．．，＋ａ７＊ｔａｐ０１、
時刻３０の時は、ａ０＊ｔａｐ７２＋ａ１＊ｔａｐ６２＋，．．．．．．，＋ａ７＊ｔａｐ０２、
時刻３１の時は、ａ０＊ｔａｐ７３＋ａ１＊ｔａｐ６３＋，．．．．．．，＋ａ７＊ｔａｐ０３、
となり、例えば時刻３１の場合、０挿入された０とｔａｐ７０、ｔａｐ７１、ｔａｐ７２の乗算は結果が０であるために省略できるため、式にはあらわれない。
【００２７】
つまり、０挿入をしてオーバーサンプリングするということと同義の処理を０挿入をすることなく実現しているのである。これは、ｎ倍オーバーサンプリングであれば、タップ制御装置１０２が１つのタップに対してｎ個の値を保持しており、ｎ個の値のうち、０との乗算を行わない１つの値のみを本発明により使うことができるからである。
【００２８】
このように、４倍オーバーサンプリングの場合、カウンタ１０３の下位２ビットに注目し、４クロックに１回のみ遅延器５０１によるデータシフトを行い、ｎ番目のタップ係数としてｔａｐｎ０、ｔａｐｎ１、ｔａｐｎ２、ｔａｐｎ３の４個をタップ制御装置１０２から順次フィルタ１０１に転送することによって、本発明による結果として、８個のタップで３２タップのフィルタ演算を行ったことと等価の結果を得ることができる。
【００２９】
例としては４倍オーバーサンプリングの場合を取り上げたが、２倍オーバーサンプリングの場合は、シフトレジスタのデータ更新の頻度を２クロックに１回、８倍オーバーサンプルの場合は８クロックに１回となるようにすれば良い。タップ係数の更新頻度は固定なので、２倍の場合は１つのデータに対して２回、８倍の場合は８回タップ係数の更新が行われる。
【００３０】
これは例えば２倍オーバーサンプリングであれば、カウンタ１０３の下位１ビットに注目し、これが０の時にのみ遅延器５０１を動作させるということである。
【００３１】
さらに、本発明によれば、前述したように、タップ制御装置１０２はカウンタ１０３の出力によりフィルタ１０１内のタップに入力するタップ係数を制御するが、その際、このフィルタ１０１により最大ｎ倍までオーバーサンプリングが可能であるならば、1つのタップが保持するタップ係数の値は、前述のようにｎ個となる。
【００３２】
ここで、オーバーサンプリングの倍率によって、このｎ個の値を持つタップ制御装置１０２内のタップ係数テーブルからどれを使用するかを制御することによって、倍率が変わってもタップ係数の再計算を不要にする手段も考えられる。
【００３３】
つまり、ｎ個のタップ係数の値は、例えば装置の出力信号の周波数をｍとしたとき、ｍ／ｎの帯域幅をもつフィルタのインパルス応答を示すものであるから、例えば、ｎ倍オーバーサンプリングの場合はｎ個全てのタップ係数、ｎ／２倍オーバーサンプリングの場合は０，２，４，・・・番目のタップ係数、ｎ／４倍オーバーサンプリングの場合は０，４，８，・・・番目のタップ係数を使用する。
【００３４】
例えば４個の値を持つタップ係数に関して、４倍オーバーサンプリングなら、タップ０、タップ１、タップ２、タップ３を、２倍オーバーサンプリングなら、タップ０、タップ２を、オーバーサンプリング無しならタップ０を用いるということである。
【００３５】
このように、タップ係数テーブルからの値の参照の仕方によって、フィルタの帯域幅を倍率に合わせたものにすることができる。1度テーブルを定めておけば、倍率が変化してもタップ係数の再計算、再入力等が不要になる。
【００３６】
図５をさらに詳細に説明する図が図６である。ここで示すように、入力信号をｎ倍オーバーサンプリングにて出力する場合に、出力周波数で動作するカウンタのビット値によって、用いるタップ係数を選択し、ＦＩＲフィルタの基本動作である積和演算を行うものである。例えば４倍オーバーサンプリングならば、２ビットカウンタを用い、カウンタの出力が００、０１、１０、１１のそれぞれについて用いるタップ係数を変えていくことになる。
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、０挿入を行うことなく、また複数のレートに対して１つのフィルタでオーバーサンプリングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる構成図
【図２】フィルタのインパルス応答
【図３】一般的なサンプリングレート変換装置
【図４】０挿入の様子
【図５】ＦＩＲフィルタの構成
【図６】ＦＩＲフィルタの詳細な構成
【符号の説明】
【００３９】
１０１…フィルタ、  １０２…タップ制御装置、  １０３…カウンタ、
３０１…サンプリングレート増加、  ３０３…ＬＰＦ、
４０１…サンプリング点、  ４０３…０挿入点、
５０１…遅延器、  ５０３…タップ。
【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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