Устройство для формирования тригонометрических коэффициентов быстрого преобразования фурье

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности предназначено для использования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования . Фурье. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство содержит регистр 1, сумматор 2, блок 3 преобразования прямого кода в инверсный, полусумматор 4, блок 5 постоянной памяти, блок 6 управления , элемент И 7, вьлход 8 коэффициента , информационный вход 9, выход 10 знака, вход 11 начальной установки , тактовый вход 12, вход 13 выбора коэффициента, причем блок 6 управления включает в себя элемент ИЛИ 14, элемент И 15 и сумматор 16 по модулю два. 1 ил., 2 табл. i (Л С ьэ ;о о to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 (Об F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоескомм свидатильствм зования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования

Фурье. Цель изобретения — повьппение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет того, что уст-ройство содержит регистр 1 сумматор 2, блок 3 преобразования прямого кода в инверсный, полусумматор 4, блок 5 постоянной памяти, блок 6 управления, элемент И 7, выход 8 коэффициента, информационный вход 9, выход 10 знака, вход ll начальной установки, тактовый вход 12, вход 13 .. выбора коэффициента, причем блок 6 управления включает в себя элемент

ИЛИ 14, элемент И 15 и сумматор 16

9 по модулю два. 1 ил., 2 табл.

Я

12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3962907/24-24 (22) 08.10.85 (46) 15.03,87. Бюл. Ф 10 (72) К.Н. Водников и В.К. Недорубов (53) 681.3(088,8) (56) Клан P. и др. Специализированный процессор для быстрого решения задач гармонического анализа. — Электроника, 1968, т. 41, И 13, с. 5-6.

Авторское свидетельство СССР

У 1005071, кл. G 06 F 15/332, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОЙ4ИРОВАНИЯ

ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности предназначено для испольÄÄSUÄÄ 1297072. А 1

12970

Таблица 1

Знак действительной части

Номер тригонометрического коэффициента

Адрес мнимой части тригонометрического коэффициента

2 -1

2 -1

2 -2

2 -3 и-Я

2 -3

2 -2

2ь-д

2 -2

2 -1

2 -1 и-й

2 -) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности предназначено для использования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования

Фурье (БПФ).

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Устройство содержит регистр 1, )О сумматор 2, блок 3 преобразования прямого кода в инверсный, полусумматор 4, блок 5 постоянной памяти, блок 6 управления, элемент И 7, выход

8 тригонометрического коэффициента, информационный вход 9 устройства, знаковый выход 10, вход 1) начальной установки, тактовый вход )2, вход 13 выбора коэффициента, элемент ИЛИ 14, элемент И 15, сумматор 16 по модулю 20 два.

Принцип работы устройства для фор мирования тригонометрических коэффиАдрес действитель.ной косинусной части тригонометрическоro коэффициента

72 г циентов быстрого преобразования Фурье заключается в следующем.

В блоке постоянной памяти 5 послед g. довательно записаны 2 значения четверти периода синусоидальной функции от san 0 до sin ()

2 -1 л-г 2 дискретизацией по углу по адре К

2 ь-1

h-ß сам соответственно 0,1 2 -l °

В силу симметрии синусоидальной и косинусоидальной функций, задавая на входе блока 6 постоянной памяти 5 соответствующие адреса, на выходе указанного блока получают действительную или мнимую составляющие требуемого тригонометрического коэффициента.

В табл. 1 приведены данные формирования адресов для обращения к блоку 5 постоянной памяти в первой итерации БПФ.

1297072

Продолжение табл.1

2 -l

2 +!

+2 2

2 -2

2 -3

2" +3- 3

2 -4

2 -4

2 -3

2 -3

2 -2

2 -2

2 — 1

2 — 1

Из таблицы. следует, что адреса 25 мнимой части тригонометрических коэффициентов совпадают с (n-2) двоичными разрядами номера тригонометрического коэффициента для коэффициени-2 30 тов с номерами 0,1,.. °,2 и являются дополнением номера коэффициента до 2 для коэффициентов с номерами и-2, h- 1 (2 +1),...,(2 -1) и формируются соответственно преобразованием (п-2) разрядов номера тригонометрического коэффициента в дополнительный код.

Исключение составляет тригонометрнЬ-2 ческий коэффициент с номером 2 адрес мнимой составляющей которого формируется инвертированием (n-. 2) разрядов номера тригонометрического коэффициента.

Адреса действительной части триго- 5 нометрических коэффициентов совпадают с (n-2) двоичными разрядами номера тригонометрического коэффициента для ь-2 коэффициентов с номерами (2 +1), и-1 50 ...(2 -I), что является дополненис ем номера коэффициента до 2 для коэффициентов с номерами 0,1,;.

h-2 (2 ), и формируются соответственно 55 преобразованием (и-2) разрядов номера коэффициента в дополнительный код.

Исключение составляет тригонометрический коэффициент с нулевым номером, адрес действительной составляющей которого формируется инвертированием (n-2) разрядов номера тригонометрического коэффициентов. В остальных итерациях БПФ формирование происходит аналогичным образом.

Комер тригонометрического коэффициента формируется в зависимости от номера итерации БПФ по формуле

А„=А„, +2 где А „, — номер предыдущего триго— нометрического коэффициента (k,1,...,2" );

А — номер текущего тригонометрического коэффициента; текущий номер итерации (i=lý2»n) °

Выбор в данный момент времени действительной или мнимой части тригонометрического коэффициента осуществляется по команде выбора коэффициента. В зависимости от команды выбора коэффициента на входе 13, на выходах 8 и 10 формируются соответственно действительная или мнимая части тригонометрического коэффициента и знак этого коэффициента.

I.

Регистр 1 и сумматор 2 в совокупности представляют собой накапливающий сумматор, работающий с постоянной суммирования 2, где i — текущий номер итерации.

Номер тригонометрического коэффициента формируется на выходе реги5 1297072 6 стра I и поступает на вход суммато- либо транслируется на адресный вход ра 2 для формирования следующего блока постоянной памяти без преобраномера тригонометрического коэффи- . эования ° Блок управления 6 формирует циента (n-2) разряда номера триго- команды управления в зависимости от нометрического коэффициента проходят 5 номера коэффициента и оъ команды вычерез блок 3 преобразования прямого бора коэффициента. кода в инверсный и полусумматор 4 и в зависимости от команд блока уп- В табл. 2 приведена зависимость равления 6 преобразуется либо в ин- номера коэффициента от команды выбоверсный либо в дополнительный код t0 ра коэффициента.

Таблица 2

Номер коэффициента Команда выбора коэффициента

Выходы блока 6

h-Q

1,2, ° ...2 — 1

ВЪ - Я

0

Команда выбора коэффициента с уровнем логической "1" соответствует действительной части, а с уровнем логического

"0" — мнимой части тригонометрического коэффициента.

Устройство для формирования тригометрических коэффициентов быстрого преобразования Фурье работает следующим образом.

Первоначально на вход 11 устройства подается импульс начальной ус тановки, по которому регистр 1 устанавливается в нулевое состояние. На вход 9 устройства подается параллельный код, соответствующий номеру итерации БПФ. В первой итерации БПФ подается код 000...01, во второй — код

000...10 в (n-1)-й — код 010...00 и так далее. Такой код может быть получен, например, с выхода итерационного сдвигового регистра процессора

БПФ. Для получения действительной части первого тригонометрического коэффициента на вход 13 подается единичная команда и блок 6 управления формирует на первом выходе единичный сигнал, а на втором выходе— нулевой сигнал, по которым на адресные входы блока 6 постоянной памяти поступает адрес в выхода регистра l, проинвертированный в блоке 3 преобразования прямого кода в инверсный и протранслированный через полусумматор 4 без изменения, т.е. 111...11, Для получения мнимой части первого тригонометрического коэффициента на вход 13 устройства подается нулевая команда и блок 6 управления формирует на первом и втором выходах нулевые команды, по которым на адресные входы блока 5 постоянной памяти

7072

129

7 поступает адрес с выхода регистра 1, протранслированный без изменения через блок 3 преобразования прямого кода в инверсный и полусумматор 4, т.е. 000...00. Действительная и мнимая части тригонометрического коэффициента формируется на выходе устройства. Знак действительной или мнимой частей тригонометрического коэффициента формируется схемой И 7 и передается на выход 10 устройства.

Второй тригонометрический коэффициент формируется после подачи на вход 12 устройства тактового импульса, по которому в регистр 1 записывается информация с выхода сумматора

2, в котором записанное в предыдущем такте содержимое регистра 1 суммируется с кодом итерации. Для получения действительной части второго тригонометрического коэффициента блок 6 управления формирует единичные команды на выходах, по которым на адресные входы блока 5 постоянной памяти поступает дополнительный код от (п-2)-х разрядов номера тригонометрического коэффициента, полученный на выходах полусумматора 4, Для получения мнимой части второго тригонометрического коэффициента блок управления 6 формирует нулевые команды на выхо-, дах, по которым на адресные входы блока 5 постоянной памяти поступает (n-2) разряда номера тригонометрического коэффициента, протранслированные без изменения через блок 3 преобразования прямого кода в инверсный и полусумматор 4, т.е.

000...01.

Третий и последующие тригонометрические коэффициенты формируются аналогичным образом при поступлении тактовых импульсов. При переходе к следующей итерации регистр 1 обнуляется автоматически и не требуется подачи импульса начальной установки.

Импульс начальной установки и команда выбора коэффициента поступают с устройства управления, а тактовые импульсы — с устройства синхронизации процессора БПФ.

10 !

Формула изобретения

Устройство для формирования тригонометрических коэффициентов быстрого преобразования Фурье, содержащее сумматор, первая группа входов которого является группой информационных входов устройства, элемент И, выход которого является выходом знака коэффициента устройства, выходом коэффициента которого является выход блока поСтоянной памяти, блок преобразования прямого кода в инверсный, вход синхронизации которого подключен к первому выходу блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр и полусумматор, выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, выход сумматора подключен к информационному входу регистра, выход i-го (i=I, ц-2, ц=1оцад, Н вЂ” размер преобразования) разряда которого подключен к i-му входу группы блока управления и входу i-ro разряда блока преобразования прямого кода в инверсный, i-й выход которого подключен к i-му входу полусумматора, вход синхронизации которого подключен к второму выходу блока управ-. ления, первый вход которого объединен с первым входом элемента И и подключен к выходу (и-1)-ro разряда регистра, выход j-го (j=l, n-1) разряда регистра подключен к j-му входу второй группы сумматора, тактовый и установочный входы регистра являются соответственно тактовым и установочным входами устройства, вторые входы элемента И и блока управления объединены и является входом выбора коэффициента устройства, причем блок управления содержит элемент И, сумматор по модулю два и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу сумматора по модулю два и являются первым выходом блока управления, вторым выходом которого является выход элемента И, первый и второй входы сумматора по модулю два являются соответственно первым и вторым входами блока управления, j-м входом группы которого является i-й вход элемента ИЛИ.

ВНИИПИ Заказ 783/53 Тираж 673 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4