Адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве адаптивного компенсатора помех для подавления нежелательных периодических составляющих при передаче речевых сигналов

для компенсации широкополосных помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенной решетки

для устранения фона пленки или гудения лентопротяжного механизма при воспроизведении широкоплосных сигналов, записанных на магнитную ленту

для автоматического обнаружения весьма слабых сигналов в широкополосных шумах. Цель изобретения - уменьшение погрешности адаптации и повышение быстродействия. Для этого адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр содержит АЦП 1 следящего типа, блок адаптации 2 весовых коэффициентов, скаляторы 3 и 4, преобразователь 5 кода, блоки умножения 6 и 7, сумматоры 8 и 9, регистр 10 задержки и генератор 11 тактовых импульсов. 1 ил.

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1578806 А 1 (19) (lf>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4443515/24-09 (22) .20„06.88 (46) 15,07.90. Бюл. № 26 (71) Институт кибернетики им. В.М. Глушкова (72) С.Г. Бойко, В.П. Боюн, Б.Н.,Мали новский и А.В. Матвиенко (53) 621.396.96(088.8) (56) Tjanjadi Т., Steenaart W,J.

Adaptive filter realization with a

minimum number of lIultipliers ° ТЕБЕ, Тгапз Circuits and systems, 1985, v. 32, Б 3, р. 211, fig.2. (54) АДАЛТИВНЫЙ НЕРЕКУРСИВНЬ(Й ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР . (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве адаптивного компенсатора помех для подавления нежелательных периодических составляюцих при пе(51)5 H 03 Н 21/ОО„С 06 F 15/353

2 редаче речевых сигналов; для компенсации широкополосных помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы н,".правленности антенной решетки, для устранения фона пленки илр гудения лентопротяжного механизма при воспроизведении широкополосных сигналов, записанных на магнитную ленту;для автоматического обнаружения весьма слабых сигналов в широкополосных шумах. Цель изобретения — уменьшение погрешности адаптации и повышение быстродействия.

Для этого адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр содержит АЦП 1 следяцего типа, блок 2 адаптации весовых коэффициентов, скаляторы 3 и 4, преобразователь 5 кода, блоки 6 и 7 умножения, сумматоры 8 и 9, регистр 10 задержки и генератор 11 тактовых импульсов 1 ил.

1578806

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в качестве адаптивного компенсатора помех для подавления -нежелае тельных периодических составляющих . при передаче речевых сигналов, для компенсации широкополосных помех,принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенной решетки, для устранения фона пленки или гудения лентопротяжного механизма при воспроизведении широкополосных сигналов, записанных на магнитную ленту, для автоматического обнаружения весьма спабых сигналов в широкополосных шумах.

Цель изобретения — уменьшение погрешности адаптации, повышение быстродействия.

20 . На чертеже приведена структурная электрическая схема адаптивного нерекурсцвного цифрового фильтра с возможной реализацией его блоков. !

Адаптивный нерекурсивный цифровой 25 фильтр содержит, аналого-цифровой пре образователь 1 следящего типа, блок 2 адаптации весовых коэффициентов, первый скалятор 3, второй скалятор 4, преобразователь 5 кода, первый блок 6 умножения, второй блок 7 умножения, первый сумматор 8 второй .сумматор 9, регистр 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов, вход 12 устройства, выход 13. Скалятор 3 содержит многовходовый сумматор 14, N преобразователей 15 кода. Блок 2 адаптации весовых коэффициентов содержит N накапливающих сумматоров 16, N сумматоров-вычитателей 17, N триггеров 18 задержки, 0 преобразователь 5 кода содержит преобразователь 19 кода и дельта-модулятор 20. Второй скалятор 4 содержит N регистров 21 задержки, многовходовый сумматор 22.

АдаптивньпЪ нерекурсивный цифровой фильтр работает следуницим образом.

Приращения входного аналогового сигнала, который поступает на вход 12 адаптИвного нерекурсивного цифрового фильтра, в виде единиц и нулей с выхо50 да аналого-цифрового преобразователя

1 следящего типа поступают на первый вход блока 2 адаптации коэффициентов реализующего алгоритм адаптации весовых коэффициентов фильтра по критерию 5 минимума среднеквадративной ошибки (СКО). На второй вход этого блока с выхода первого блока 6 умножения поступает результат перемножения постоянного числового значения, характеризуюшего скорость сходимости адаптивного фильтра на значение погрешности, полученной как разность между ожидаемым.сигналом и выходным сигналом устройства, а на третий вход блока 2 адаптации коэффициентов поступает сигнал с выхода преобразователя 5 кода, осуществляющего путем преобразования в дополнительный код умножение цифро-. вого кода выборки входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1, который поступает на первый вход преобразователя кода 5, на приращение результата перемножения с вы-.. хода первого блока 6 умножения, полноразрядный цифровой код которого поступает на второй вход преобразователя 5 кода. С второго выхода блока 2 адаптации коэффициентов значения весовых коэффициентов адаптивного фильтра, модернизированных по алгоритму минимума СКО, поступают на второй вход первого скалятора 3. На первый вход первого скалятора поступают задержанные приращения входного сигнала с первого выхода блока 2 адаптации коэффициентов,, В первом скаляторе 3 осуществляется умножение задержан- ных приращений входного сигнала на соответствующие модернизированные значения весовых коэффициентов и суммирование этих произведений. С выхода. первого скалятора 3 сигнал поступает на первый вход первого сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго скалятора 4, осуществляющего суммирование произведений соответствующих текущих и задержанных значений цифровых кодов выборок входного сигнала. Произведение текущего и задержанного значений цифровых кодов выборок входного сигнала поступает на вход второго скалятора 4 с выхода второго блока 7 умножения, на входы -которого поступают текущее значение цифрового кода выборки входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 и задержанное значение цифрового кода выборки входного сигнала с третьего выхода блока 2 адаптации коэффициентов соответственно..Результат суммирования с выхода первого сумматора 8 поступает на первый вход второго сумматора 9, на второй вход которого поступает сигнал с выхода регистра 10

1578

:задержки. Второй сумматор 9 и регистр

10 задержки представляют собой накапливающий сумматор, осуществляющий суммирование сигнала с выхода первого

5 сумматора 8 и предыдущей выборки выходного сигнала адаптивного фильтра, хранящейся в регистре 1О задержки, для получения текущей выборки выходного сигнала фильтра. С выхода второ- 10 го сумматора 9 цифровой код выборки выходного сигнала поступает на выход адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра 13„ Синхронизация работы адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра осуществляется с помощью генератора 11 тактовых импульсов, с выходов которого задержанные во времени . тактовые импульсы поступают на входы синхронизации аналого-цифрового пре- 20 образователя 1, блока 2 адаптации коэффициентов, второго скалятора 4,преобразователя 5 кода, регистра 10 задержки.

С учетом возможностей реализации 25 блоков адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра работа его осуществляется следующим образом. Приращения сигнала в виде единиц и нулей под воздействием тактовых импульсов с ге-,30 нератора 11 тактовых импульсов продвигаются в триггерах 18 задержки, С выходов триггеров 18 задержки сигналы поступают на управляющие входы суь аторов-вычитателей 17 и преобразователей 15 кода. На первые входы сумма35 торов-вычитателей 17 с выхода первого блока 6 умножения поступает результат умножения постоянного числового значения характеризующего скорость сходимос 40 ти адаптивного фильтра,на значение по— грешности, полученное как разность между ожидаемым сигналом и выходным сигналом фильтра. На второй вход первого сумматора-вычитателя 17 с выхо45 да преобразователя 19 кода поступает дополнительный код результата умножения кода выборки входной величины с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 на приращение, определяемое в дельта-модуляторе 20, результата умножения с выхода первого блока 6 умножения, а на вторые чходы последующих сумматоров-вычитателей

17 поступают сигналы с выходов предыдущих сумматоров-.вычитателей 17. Такое соединение сумматоров-вычитателей

17 позволяет получить на их выходах

Б задержанных .значений кодов входного

8О6 б сигнала. С выходol3 сумматоров-вычитателей 17 эти сигналы поступают на входы накапливающих сумматоров 16, с выходов которых на входы преобразователей I5 кодов поступают значения весовых коэффициентов адаптивного фильтра, модифицированных по критерию минимума СКО. Эти модифицированные значения весовых коэффициентов с соответствующими знаками в зависимости от эйаков величин приращения на выходах триггеров .18 задержки преобразуются в преобразователях 15 кода в дополнительные коды и с выходов этих преобразователей поступают на входы многовходового сумматора 14, выполненного на параллельных комбинационных сумматорах и осуществляющего суммирование значений весовых коэффициентов, умноженных на соответствующие приращения вхоцного сигнала. Результат суммирования с выхода многовходового сумматора 14 поступает на первый вход первого сумматора 8. Результаты умножений с выхода второго блока 7 умно>кения, на входы которого поступают значения текущих кодов выборки сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 и значения сигнала с выхода первого сумматора-вычитателя 17, под воздействием тактовых импульсов с генератора

11 тактовых импульсов продвигаются в регистрах 21 задержки. С выходов регистров 21 задержки сигналы поступают на входы многовходового сумматора 22, выполненного на параллельных комбинационных сумматорах и осуществляющего суммирование произведений соответствующих текущих. и задержанных значений кодов выборок входного сигнала. Результат суммирования с выхода многовходового сумматора 22 поступает на второй вход первого сумматора 8, с выхода которого значение суммы поступает на первый вход второго сумматора

9,осуцествляюцего суммирование этого значения с задержанным в регистре 10 задержки значением кода выборки выходного сигнала, поступающим на второй вход второго сумматора 9.

Результат суммирования с выхода второго сумматора 9 является выходным сигналом адаптивного фильтра и поступает на выход адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра 13.

В предлагаемом адаптивном нерекурсивном цифровом фильтре в результате использования второго блока. умножения

1578806

Составитель Л. Тимошина

Редактор С. Лисина Техред М.Моргентал Корректор A. 06p ap Заказ 1922 Тираж 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 исключены N устройств, .реализующих умножение текущих и задержанных квантованных значений кодов выборок входного сигнала во втором скаляторе, а также за счет использования в первом скаляторе задержанных в блоке адаптации коэффициентов приращений входного сигнала исключены 11 триггеров задержки в первом скаляторе, что позволяет снизить аппаратурные затраты.

Формула изобретения

Адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр, содержащий последовательно 15 соединенные первый блок умножения, блок адаптации весовых коэффициентов, первый скалятор, к второму входу которого подключен второй информационный выход блока .адаптации весовых ко- 20 эффициентов, первый сумматор, второй сумматор, выход которого является выходом адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра, регистр задержки, вы25 ход которого подключен к второму вхо-, ду второго сумматора, а также второй блок умножения и второй скалятор,о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьыения погрешности адаптации и повышения быстродействия, вве- 30 дены преобразователь кода, к первому входу которого подключен выход первого блока умножения, и аналого-.цифровой преобразователь следящего типа, первый вход которого является входом адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра, первый выход преобразователя следящего типа подключен к второму информационному входу блока адаптации весовых коэффициентов,, второй выход через преобразователь кода — к третьему информационному входу блока адаптации весовых коэффициентов, а через поспедовательно соединенные вторЬй блок умножения, к второму входу которого подключен третий информационный выход блока адаптации весовых коэффициентов, и второй скалятор — к второму входу первого сумматора, а также генератор тактовых импульсов, первый выход котОрого подключен к входу синхронизации регистра задержки, второй выход — к входу синхронизации преобразователя .кода, четвертый выход — к входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя следящего типа и первому входу синхронизации блока, адаптации весовых коэффициентов, третий выход— к входу синхронизации второго скалятора и второму входу синхронизации бло-. ка адаптации весовых коэффициентов.