Многоканальный цифровой нерекурсивный фильтр

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Цель - повышение быстродействия. Многоканальный цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНФ) содержит мультиплексор 1, блок 3 буферных регистров, арифметический блок (АБ) 4, распределитель 5, счетчик 6, блок 7 оперативной памяти, блок 8 памяти весовых коэффициентов, коммутатор 9, блок 17 управления ЦНФ выполняет операцию линейной свертки. Для вычисления выходной величины фильтра Y<SB POS="POST">N</SB> (по M-му каналу) требуется хранить (L - 1) отсчетов выходного сигнала (для многоканальной работы необходимо хранить (L-1)<SP POS="POST">.</SP>М - отсчетов, хранящихся в блоке 7). При подключении M-го канала из блока 7 выбираются (L - 1) предыдущих отсчетов входного сигнала, принадлежащих этому каналу и обрабатываемых по соответствующему выражению. После вычисления Y<SB POS="POST">N</SB>, необходимо опять запомнить (L - 1) отсчетов входного сигнала, при этом последний L<SB POS="POST">N-L+1</SB> отсчет теряется (запись со сдвигом). Повышение быстродействия осуществляется путем совмещения установки адреса, выборки информации по этому адресу в блоках 7 и 8, записи информации в блоке 7 с вычислением результата свертки в АБ 4. 5 ил.

6% Ol) (51)5 Н 03 Н 17/06

59 А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTr!PblfHO4

ПРИ CHHT СССР

1 (21) 4416286/24-09 (22) 26.04,88 (46) 07.06.90, Бюл. Ф 21 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) Ю.М,Коршунов, 9.А.Филатов и Ю.С.Бехтин (53) 681.32(088,8) (5e) Рабинер Л,, Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. — М.: Мир, 1978, с.613. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ НЕРЕКУРСИВНЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель — повышение быстродействия. Многоканальный цифровой нерекурсивный фильтр (ЦНФ) . содержит мультиплексор 1, блок 3 буферных регистров, арифметический блок (AS) 4, распределитель

5, счетчик 6, блок 7 оперативной памяти, блок.8 памяти весовых коэффициентов, коммутатор 9, блок !7

2 управления. ЦНФ выполняет операцию линейной свертки. Для вычисления выходной величины фильтра У (по ь

m-му каналу) требуется хранить (1-1) отсчетов выходного сигнала (для многоканальной работы необходимо хранить (1-l}x N — отсчетов, хра.нящихся в блоке 7). При подключении ш-го канала из блока 7 выбирается (1-1) предыдущих отсчетов входного сигнала, принадлежащих этому каналу и обрабатываемых по соответствуюш ему выражению. После вычисления Y (+ ь необходимо опять запомнить (1-1) отсчетов входного сигнала, при этом

1а) последний Z отсчет теряется (эаП-с+1 пись со сдвигом). Повышение быстродействия осуществляется путем совмещения установки адреса, выборки информации по этому адресу в блоках

7 и 8, записи информации в блоке 7 с вычислением результата свертки в

АВ 4. 5 ил.

1569959

Ь5

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, акустических, гидро- 5 акустических и фотоэлектрических сигналов,.а также в многоканальной связи.

Цель изобретения — повыжение бМстродействия, l0

На фиг ° 1 приведена структурная электрическая схема многоканального цифрового нерекурсивного фильтра; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.3 и 4— примеры выполнения арифметического блока и блока управления; на фиг.5 временные диаграммы, поясняющие работу блока управления.

Многоканальный цифровой иере- 20 курсивный фильтр содержит входы 1, мультиплексор 2, блок 3 буферных регистров, содержащий буферный регистр 3.1 и дополнительные буферные регистры 3.2-3,1, арифметичес- 25 кий блок 4, распределитель 5<< счетчик 6, блок 7 оперативной памяти, блок 8 памяти весовых коэффициентов, коммутатор 9, выходы 10, выход 11 мультиплексора 2, входы 12 коммутато- 30 ра 9, выходы 13 коммутатора 9, выход 14 счетчика 6, вход-выход 15 блока оперативной памяти, выход 16 арифметического блока 4, блок 12 управления, 35

Арифметический блок 4 содержит умножи гели 18.1-18,1, сумматор 19 и регистр 20, Блок 17 управления содержит генератор 21 тактовых импульсов, имеющий выходы 21.1 и 21.2, счетчик

22, выход счетчика 22,1, блок 23 посToянной памяти, имеющий выход

23.1 и регистр 24.

Сущность изобретения заключается в следующем, Многоканальный цифровой нерекурсивный фильтр выполняет операцию линейной свертки

50 е< (<<<) 1 О где k — коэффициенты весовой функ< (гп) ! тп) ции К! m-ro канала; . Z<) — цифровые отсчеты входного сигнала;

< <Т<)

Y „ — выходная величина фильтра (по m-му каналу);

М вЂ” число каналов;

1 — длина свертки, определяющая размерность фильтра.

Для вычисления Y „ требуется xpa(m) нить по крайней мере (1-1) отсчетов выходного сигнала. Чтобы обеспечить многоканальную. работу необходимо хранить уже (1-1)ММ отсчетов входного сигнала, которые размещаются обычно в блоке оперативной памяти.

При подключении -ro канала из блока оперативной памяти выбираются (1-1) предццущих отсчетов входного сигнала, принадлежащих этому каналу, которые обрабатываются согласно (1).

< «<)

После вычисления Y и необходимо снова запомнить (1-1) отсчетов вх1одного сигнала, при этом последний 2 м)

tl 14< отсчет теряется (запись со сдвигом).

Последовательное выполнение этих операций снижает быстродействие фильтра, Повысить быстродействие можно путем совмещения по времени выполнения некоторых операций, Совмещаются:

1) установка адреса, выборка информации по этому адресу в блоках оперативной памяти и хранения весовых коэффициентов! 2) запись информации в блок оперативной памяти с вычислением результата свертки в арифметическом блоке.

Фильтр работаЕт следующим образом.

При поступлении обрабатываемой цифровой информации на входы мультиплексор 2 поочередно опрашивает

М каналов. Рассмотрим работу фильтра при поступлении текущей, кодовой ком(m) бинации Z „ по. m-му каналу, т,е. в течение одного такта, В исходном состоянии в 1 буферных регистрах 3.1-3.1 хранятся .

1 отсчетов сигнала (m-1)-го канала (<и-<) (yn- <) (<- )

Z „, Z,, Z „у,, HB выходе (фиг.2л) арифметического блока 4 присутствует кодовая комбинация результата свертки (1) по (m-1)-му кана<<<- < лу, Y „, распределитель 5 подключен к выходу (m-1)-го канала, на выходе (фиг ° 2s) счетчика б установлен номер (m-1)-го канала, входы 12 коммутатора 9 подключены к входу-вы— хдду (фиг,2е).

Передним фронтом (фиг.2б, 5c) изменяется состояние счетчика 6 на единицу, т.е, на его выходе присутствует кодовая комбинация номера m-го канала, которая определяет адрес для подключения входа m-ro канала на об1569959

Многоканальный цифровой нерекурсивный фильтр, содержащий последовательно соединенные мультиплексор, бу35 ферный регистр, арифметический блок и распределитель, выходы которого являются выходами многоканального цифрового нерекурсивного фильтра, входами которого являются входы

40 мультиплексора, а также блок памяти весовых коэффициентов, выходы которых соединены с второй группой входов арифметического блока, счетчик, выход которого соединен с адресными

45 входами мультиплексора, распределителя и блока памяти весовых коэффициентов, и блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены с управляющими входами счетчика, буферного регистра и арифметического блока соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены 1-1 дополнительных буферных регистров, где 1 — порядок многока- i нального цифрового нерекурсивного фильтра, блок оперативной памяти и коммутатор, первый вход которого соединен с выходом буферного регист-. работку через мультиплексор 2 и выборки информации из блоков 7 и 8. На выходе (фиг.2н) мультиплексора 2 появляется текущая кодовая комбинация отсчета входного сигнала Z (m) 5 н ° которая поступает на вход буферного регистра 3,1. При этом блоки 7 и 8 работают в режиме считывания информации, что определяется единичным состоянием 10 ("чтение") управляющего сигнала

"Чтение/запись" УЗ. Коммутатор 9 сигналом УЗ подключает вход-ныход (фиг.2е) блока,7 к соответствующим входам (1"1) дополнительных буферных регистров 3.2-3.1, Операции по выборке отсчетов Z п,,......,,Л „< из блока 7 весовой функции К 1из блока 8 являются в современных устройствах самыми долговременными, поэтому правильная . 20 информация появляется на (1-1) выходах (фиг.2ж) блока 9 через время, определяемое быстродейстнием блока 7.

Передним фронтом управляющего сигнала

У 2 информация залисывается в 1 буфер- 25 ных регистрах 3,1 3,1 и оказывается на входах арифметического блока 4, а информация соответствующих выходов (1-1) дополнительных буферных регистов 3 ° 2-3,1 — на входах (фиг.2и) ком- 30 мутатора 9. По нулевому уровню сигнала УЗ Чтение/запись" произойдет переключение коммутатора 9 и перевод блока 7 в режим записи по тому же установленному адресу канала отсчеToB BxopHoI o сигнала Z Z g)g

Одновременно с записью в блоке 7 арифметический блок 4 с уже установленной весовой функцией m-го канала вычисляет результат свертки согласно (1). Результат свертки передним фронтом У4 (фиг.2д) появляется на выходе (фиг.2е) арифметического блока 4 и через распределитель 5 подается на соответствующий выход

m-ro канала, при этом фильтр находится в исходном положении °

С приходом следующего импульса

У1 (фиг,2б) на обработку подключается (m+1)-й канал, изменяется состоя- ние счетчика 6 на единицу и т,д, Пример. выполнения арифметического блока 4 представлен на фиг,З, Арифметический блок 4 содержит 1N-разрядных умножителей 18.1 — 18,1, сумматор

19 и регистр 20, арифметический блок

4 вычисляет свертку (1), результат которой записывается в регистр 20 передним фронтом У4 (фиг.2д).

Многоканальный цифровой нЬрекурснвный фильтр работает совместно с блоком 17 управления, вырабатывающим управляющие сигналы У1-У4 (фиг.2а,б, в,г). Пример выполнения блока 17 управления показан на фиг.4 . Временные диаграммы его работы представлены на фиг.5, Блок 17 управления содержит последовательно соединенные генератор 21 тактоных импульсов (ГТИ), счетчик 22, блок 23 постоянной памяти, регистр 24, Рассмотрим работу блока 17 управления на примере формирования управляющего сигнала У1 (фиг.2б,е). Передним фронтом импульсов с выхода (фиг.5а) генератора 21 иэмевяется состояние счетчика 22, при этом изменяется и адрес блока 23, который работает в режиме считывания записанной информации управления. Передним фронтом импульсов с инверсного выхода

21.2 выбранная информация записывается в регистр 24 и оказывается на выходе У1 регистра, Аналогично формируются управляющие сигналы У2, УЗ, У4.

Ф о р м у л а изобретения

7 1569959 в ра, 1-1 выходов коммутатора соеди- входов-выходов которого соединены иены с соответствующими (1" l)-ми с 1" 1 двунаправленными входами-выховходами первой группы входов ариф- дами блока оперативной памяти, адресметическога блока через соответствую- ный вход которого соединен с в ио5 ь щие 1-1 дополнительные буферные ре- дом счетчика, причем управляющие гистры, выходы первых 1-2 из которых, входы коммутатора и блока оперативподключены к соответствующим входам ной памяти соединены с четвертым коммутатора, 1-1 двунаправленных выходом блока управления.

1569959

Составитель С.Музычук

Техред М.Дидык Корректор 0.Кравцова Ь

Редактор В. Бугренкова

Заказ 1456 Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101