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Complex decimating circuit with real implementation

IP.com Disclosure Number: IPCOM000020149D
Original Publication Date: 2003-Nov-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Nov-25
Document File: 2 page(s) / 336K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei vielen Schaltungen der digitalen Signalverarbeitung wird die Abtastrate veraendert. Dabei gibt es unterschiedlichste Filter zur Abtastratenwandlung, u.a. rekursive Filter, die von der doppelten Rate auf die einfache Rate dezimieren. Derzeitiger Stand der Technik ist es, das Augangssignal von 2 parallelen Allpaessen zu addieren. Diese sind im Durchlassbereich in Phase und im Sperrbereich um 180° phasenverschoben. Dadurch addieren sich die Signale im Durchlassbereich und verschwinden nahezu im Sperrbereich. Eine solche Realisierung mittels IIR-Filter (Infinite Impulse Response Filter, dt.: Rekursiv-Filter - ein Digitalfilter, das theoretisch unendlich viele von Null abweichende Abtastwerte aufweist) ist in Abbildung 1 dargestellt. Nach dem Stand der Technik ist die Realteilung des Ausgangssignals von H(z) aequivalent mit der Addition des konjugiert komplexen Filters. Dabei benoetigt die Realteilung aber nur den halben Implementierungsaufwand, da die eine Haelfte des Filters nicht implementiert werden muss (siehe Abb. 2). In Abbildung 3 ist die Implementierung des komplexen H(z) zu sehen. Fuer ein IIR-Filter beispielsweise 4. Ordnung benoetigt man 4 Multiplikationen, 12 Additionen und 4 Speicherzellen. Insbesondere von Nachteil sind die komplexen Rechenoperationen auf das reelle Eingangssignal. Die hier vorgestellte Idee halbiert den Implementierungsaufwand, falls das Ausgangssignal dezimiert wird. Eine entsprechende Schaltung zeigt Abbildung 4. Der Kern dieser Idee besteht darin, die in dem Filter inhaerente (innewohnende) komplexe Signalverarbeitung durch einen Mischer mit der Mischfrequenz fs/2 zu ersetzen. Dies wird durch die Symmetrie des Amplituden- und Phasengangs von Real- und Imaginaerteil bzgl. fs/4 erreicht. So ist es moeglich, dass das kaskadierte Teilfilter auf der halben Abtastfrequenz rechnet. Diese Schaltung halbiert die Anzahl der Additionen, Multiplikationen und Speicher.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: ifx_2003J53636.doc page: 1

Complex decimating circuit with real implementation

Idea: Dr. Andreas Menkhoff, DE-Muenchen

Bei vielen Schaltungen der digitalen Signalverarbeitung wird die Abtastrate veraendert. Dabei gibt es unterschiedlichste Filter zur Abtastratenwandlung, u.a. rekursive Filter, die von der doppelten Rate auf die einfache Rate dezimieren. Derzeitiger Stand der Technik ist es, das Augangssignal von 2 parallelen Allpaessen zu addieren. Diese sind im Durchlassbereich in Phase und im Sperrbereich um 180° phasenverschoben. Dadurch addieren sich die Signale im Durchlassbereich und verschwinden nahezu im Sperrbereich. Eine solche Realisierung mittels IIR-Filter (Infinite Impulse Response Filter, dt.: Rekursiv-Filter - ein Digitalfilter, das theoretisch unendlich viele von Null abweichende Abtastwerte aufweist) ist in Abbildung 1 dargestellt. Nach dem Stand der Technik ist die Realteilung des Ausgangssignals von H(z) aequivalent mit der Addition des konjugiert komplexen Filters. Dabei benoetigt die Realteilung aber nur den halben Implementierungsaufwand, da die eine Haelfte des Filters nicht implementiert werden muss (siehe Abb. 2). In Abbildung 3 ist die Implementierung des komplexen H(z) zu sehen. Fuer ein IIR-Filter beispielsweise 4. Ordnung benoetigt man 4 Multiplikationen, 12 Additionen und 4 Speicherzellen. Insbesondere von Nachteil sind die komplexen Rechenoperationen auf das reelle Eingangssignal.

Die hier vorgestellte Ide...