誤差フィードバックを用いた有限語長ディジタルフィルタの実現

• Project/Area Number: 18860057
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Control engineering
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 福光 昌由 (中本 昌由) 広島大, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (00403585)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,680,000 (Direct Cost: ¥2,680,000); Fiscal Year 2007: ¥1,320,000 (Direct Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2006: ¥1,360,000 (Direct Cost: ¥1,360,000)
• Keywords: 誤差フィードバック / ディジタルフィルタ / 有限語長 / 分枝限定法 / 丸め雑音 / オーバーフロー / スケーリング

Research Abstract

今年度は、巡回型ディジタルフィルタに対する誤差フィードバック回路の設計を目指し、まず、フィルタ係数が有限語長となるディジタルフィルタの設計を行った。この時、フィルタの加算器でオーバーフローを発生するのを防ぐためにスケーリングも考慮した。また、誤差フィードバック回路の設計では、係数が有限語長となるように離散空間上での設計法を検討した。ここでは、設計されたフィルタ係数の最適性が保証される分枝限定法を用いており、計算時間も比較的短く効率的な設計が可能であることが分かった。
実際の研究内容は、フィルタ係数、スケーリング係数、誤差フィードバック係数を設計するアルゴリズムを数値計算ソフトウェアMATLABによりパーソナルコンピュータ上で実装した。さらに、MATLAB Compilerを用いてスタンドアロンで動作する回路設計のアプリケーションを作成し、それを別のハイスペックのパーソナルコンピュータ上で実行することにより、ディジタルフィルタおよび誤差FB回路の設計を行った。また、誤差FB回路を組み込んだディジタルフィルタをスケーリングを考慮した上で実現し、計算機を用いてその特性を解析した。
得られた研究成果は、国際会議(14th European Signal Processing Conference)や国内学会(軽井沢ワークショップ、電気・情報関連学会中国支部第57回連合大会、電子情報通信学会回路とシステム研究会)で発表し、他の研究者と意見交換を行った。また、誤差FB回路の設計アルゴリズムの効率化や他のアプローチを調査するために、さまざまな最適化手法について情報収集を行った。

Research Products

• [Journal Article] Design of IIR digital filters with discrete coefficients based on MLS criterion (2006)
  • Author(s): Masayoshi Nakamoto, Takao Hinamoto
  • Journal Title: IEICE Trans. on Fundamentals. vol.E89-A,no.4 Pages: 1116-1121
• [Journal Article] スケーリングを考慮した巡回型ディジタルフィルタの有限語長設計法 (2006)
  • Author(s): 中本昌由, 雛元孝夫, 奥正基, 吉屋剛
  • Journal Title: 第19回回路とシステム(軽井沢)ワークショップ論文集 Pages: 453-458
• [Journal Article] Finite Wordlength Implementation for Recursive Digital Filters with Error Feedback (2006)
  • Author(s): Masayoshi Nakamoto, Takao Hinamoto, Masaki Oku, Tuyoshi Yoshiya
  • Journal Title: Proc. 14th European Signal Processing Conference (CD-ROM)
• [Journal Article] 緩和問題による下界値評価を用いた誤差フィードバック回路の有限語長設 (2006)
  • Author(s): 中本昌由, 前嶋勇志, 雛元孝夫
  • Journal Title: 電気・情報関連学会中国支部第57回連合大会講演論文集 Pages: 27-28
• [Journal Article] スケーリングを考慮したIIRディジタルフィルタの有限語長設計 (2006)
  • Author(s): 吉屋剛, 中本昌由, 雛元孝夫, 奥正基
  • Journal Title: 電気・情報関連学会中国支部第57回連合大会講演論文集 Pages: 31-32
• [Journal Article] 周波数領域における修正最小2乗法に基づくIIRディジタルフィルタの有限語長設計 (2006)
  • Author(s): 中本昌由, 雛元孝夫, 吉屋剛
  • Journal Title: 電子情報通信学会 回路とシステム(CAS)研究会技術報告 CAS2006-46 Pages: 25-30
  • NAID: 10018436815