Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией

 

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в устройствах цифровой обработки случайных процессов с импульсно-кодовой и линейной дельта-модуляцией позволяет повысить быстродействие фильтра. Цифровой фильтр содержит генератор 1 импульсов , формирователи 2, 3 адресов, формирователь 6 импульсов, блоки 7, 8 оперативной памяти, блок 9 постоянной памяти , блоки 10, 11 мультиплексирования, буферный регистр 12, позиционный сумматор 15, блок 16 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и накапливающие сумматоры 18, 19. Благодаря введению модульного вычитателя 4, модульного сумматора 5, буферного регистра 13, накапливающего вычитателя 14 и блока мультиплексирования 17 в фильтре обеспечивается возможность использования преобразованной весовой последовательности со значительным числом нулевых коэффициентов. 2 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891889/24 (22) 13,12.90 (46) 23.12.92. Бюл. М 47 (71) Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт (72) А.В.Тимченко (56) Авторское свидетельство СССР

Гч . 1481893, кл. Н 03 М 3/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР

N 1568212, кл. Н 03 Н 17/06, 1988 — прототип. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР С ЛИНЕЙНОЙ

ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи. Его использование в устройствах цифровой обработки случайных процессов с импульсно-кодовой

«Ы,, 1783605 А1 (51)5 Н 03 Н 17/06, Н 03 M 3/02 и линейной дельта-модуляцией позволяет повысить быстродействие фильтра. Цифровой фильтр содержит генератор 1 импульсов, формирователи 2, 3 адресов, формирователь 6 импульсов, блоки 7, 8 оперативной памяти, блок 9 постоянной памяти, блоки 10, 11 мультиплексирования, буферный регистр 12, позиционный сумматор 15, блок 16 элементов ИСКЛ ЮЧАЮЩЕ Е

ИЛИ и накапливающие сумматоры 18, 19.

Благодаря введению модульного вычитателя 4, модульного сумматора 5, буферного регистра 13, накапливающего вычитателя

14 и блока мультиплексирования 17 в фильтре обеспечивается возможность использования преобразованной весовой Iloследовательности со значительным числом нулевых коэффициентов. 2 табл., 2 ил.

1 7i(l 16(j5

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи и может быть использовано в устройствах цифровой обработки случайных процессов с импульснокодовой и дельта-модуляцией.

Известен цифровой филбтр с линейной дельта-модуляцией (ЛДМ), содержащий генератор импульсов, первый и второй блоки оперативной памяти, первый и второй формирователи адресов, первый и второй буферные регистры, блок постоянной памяти, сумматор, накапливающий сумматор, б лок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, формирователь импульсов, Известное устройство позволяет с высоким быстродействием, используя только операцию суммирования, обрабатывать входной сигнал. в формате импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Однако при реализации цифровых фильтров с ЛДМ, обладающих линейной фазочастотной характеристикой, число сложений для вычисления цифровой свертки, равное в известном устройстве длине весовой последовательности, является избыточным и ограничивает быстродействие фильтра.

Кроме того, в каждом такте работы фильтра имеются непроизводительные затраты времени на запись промежуточных значений а блок оперативной памяти, увеличивающие длительность каждого такта и также снижающие быстродействие известного устройства. Устранение непроизводительных затрат времени в каждом такте и сокращение числа сложений позволяет увеличить быстродействие цифрового фильтра с ЛДМ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является цифровой фильтр, содержащий первый блок оперативной памяти, информационные входы которого соответственно объединены с первыми информационными входами первого блока мультиплексирования и являются входами фильтра, выходы первого блока мультиплексирования соединены с первыми входами позиционного сумматора, выходы которого подключены к первым входам блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, генератор импульсов, выход которого соединен с тактовым входом первого накапливающего сумматора и входом первого формирователя адреса, первые выходы которого подключены ко входам формирователя импульсов и блока постоянной памяти, первый выход которого соедиН8Н со вторым входом блока элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй формирователь адреса, выход формирователя импульсов подключен ко входам синхронизации первого и второго накапливающих суммато10 ров, управляющему входу первого блока мультиплексирования и управляющему входу первого блока оперативной памяти, выходы которого соединены со вторыми информационными входами первого блока мультиплексирования и информационными входами первого буферного регистра, выходы которого подключены к первым информационным входам второго блока мультиплексирования и информационным входам второго блока оперативной памяти, выходы которого соединены со вторыми информационными входами второго блока мультиплексирования, управляющий вход

15 которого объединен с управляющим входом второго. блока оперативной памяти, выходы второго блока мультиплексирования подключены ко вторым входам позиционного сумматора, выходы второго накапливающе20 ro сумматора являются выходами фильтра, В этом цифровом цильтре осуществляется фильтрация сигналов с ИКМ с использованием значительно меньшего числа тактов в каждом периоде дискретизации — для аы25 числения выходного сигнала фильтра используется только М/2 тактов, где М -длина весовой последоаательчости, что формирует линейную фазочастотную характеристику, Кроме того, сокращена длительность

30 каждого такта — исключена промежуточная запись результатов суммирования а блок оперативной памяти. Все это позволило более.чем в вдвое увеличить быстродействие известного фильтра. Однако дальнейший

35 анализ показывает, что число тактов для вычисления выходного сигнала фильтра (равное а известном устройстве M/2) является избыточным — выходной cMf HBl! цифрового фильтра с ЛДМ, обладающего заданной ам40 плитудно-частотной и линейной фазочастотной характеристиками (АЧХ и ФЧХ) можно вычислить, используя значительно меньшее число тактов. Уменьшение числа указанны% тактов позволяет соответственно увеличить

45 бь стродейсгвие фильтра.

Цель изобретения — повышение быстродействия фильтра, Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что путем введения в

50 известный цифровой фильтр с ЛДМ модульного сумматора, модульного вычитателя, третьего блока мультиплексирования и накапливающего вычитателя с соответствующими связями в предлагаемом цифровом фильтре обрабатывается входной сигнал в формате ИКМ при использовании существенно меньшего, чем а прототипе (не менее, чем в, три — четыре раза) числа операций сложения а каждом периоде дискретизации, формируя, как и в прототипе, линейную

1703605

20

ФЧХ фильтра, Это достигается соответствующим преобразованием имаульсной характеристики (ИХ) цифрового фильтра с дельта-модуляцией, позволяющим получить в весовой последовательности значительное число нулевых членов, отсутствующих в исходной ИХ. Указанное преобразование весовой последовательности позволяет полностью сохранить АЧХ и ФЧХ цифрового фильтра с ЛДМ, На фиг.1 приведена функциональная схема цифрового фильтра с ЛДМ; на фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Цифровой фильтр с ЛДМ содержит (фиг.1) генератор 1 импульсов, первый и второй формирователи адресов 2 и 3, модульный вычитатель 4, модульный сумматор 5, формирователь 6 импульсов, первый и второй блоки оперативной памяти 7 и 8, блок 9 постоянной памяти, первый и второй блоки мультиплексирования 10 и 11, первый двухкаскадный буферный регистр 12, второй буферный регистр 13, накапливающий вычитатель 14, позиционный сумматор 15, блок 16 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий блок мультиплексирования 17, первый и второй накаплива;ощие сумматоры 18 и 19, На фиг.1 обозначены входы 20 и выходы 21 фильтра. На фиг,2 показаны следующие сигналы: а — импульсы с генег.атора 1; б, в — смена сигналов на выходах формирователей 2, 3 адресов; г, д — смена сигналов на выходах модульного вычитателя 4 и модульного сумматора 5 соответственно; е— импульсы на втором выходе формирования

2 адресов; ж — импульсы на выходе формирователя 6 импульсов.

Выход генератора 1 импульсов подключен ко входу синхронизации первого накапливающего сумматора 19 и входу первого формирователя 2 адресов, выходы которого подключены ко входам формирователя 6 импульсов и блока 9 постоянной памяти, Второй выход первого формирователя 2 адресов,подключен к управляющим входам первого блока 10 мультиплексирования, первого буферного регистра 12, первого блока 7 оперативной памяти и ко входу второго формирователя 3 адресов, выходы которого подключены к первым входам модульного вычитателя 4 и модульного сумматора 5, вторые входы блоков 4 и 5 объединены и подключены к вторым выходам блока 9 постоянной памяти, первый вход которого соединен с первым входом блока

16 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Выход формирователя 6 импульсов соединен с управляющими входами второго и третьего блоков 11 и 17 мультиплексирования, второго буферного регистра 13, входом обнуления первого накапливающего сумматора 18, входами синхронизации накапливающего вычитателя 14, второго накапливающего сумматора 19 и управляющим входом второго блока 8 оперативной памяти, адресные входы которого подключены к выходам модульного вычитателя 4. Выходы модульного сумматора 5 подключены к адресным входам первого блока 7 оперативной памяти, информационные входы которого объединены с первыми информационными входами первого блока 10 мультиплексирования и подключены к выходам первого буферного регистра 12. Информационные входы второго блока 8 оперативной памяти объединены с первыми информационными входами второго блока 11 мультиплексирования и являются входами 20 фильтра. Выходы первого блока 7 оперативной памяти соединены с вторыми информационными входами первого блока 10 мультиплексирования, выходы второго блока 8 оперативной памяти соединены с информационными входами первого буферного регистра 12 и вторыми информационными входами второго блока

11 мультиплексирования, выходы которого и выходы блока 10 соединены с соответствующими входами позиционного сумматора

15, выходы которого подключены к информационным входам блока 16 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого подключены к информационным входам третьего блока 17 мультиплексирования, выходы которого соединены с информационными входами первого накапливающего сумматора 18. Выходы сумматора 18 соединены с информационными входами вто40 рого буферного регистра 13, Выходы накапливающего вычитателя 14 подключены к информационным входам второго накапливающего сумматора 19, выходы второго буферного регистра 13 подключены к информационным входам накапливающего вычитателя 14, а выходами 21 фильтра являются выходы второго накапливающего сумматора 19. Формирователи

2, 3 адресов представляют собой счетчики по соответствующему модулю — N и M/2. Модульные вычитатель 4 и сумматор 5 наибо* лее просто выполняются на постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ). Модульный вычитатель реализуется при помощи блока инверторов и модульного сумматора, при этом выполняется функция (а—

b)mod(— ) = fa + (-b))mod{ — ). Регистр 12

М M

2, 2 представляет собой регистр сдвига из двух идентичных, последовательно включенных

1783605 каскадов. Остальные блоки могут быть выполнены аналогично прототипу, Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией работает следующим образом.

Алгоритм работы цифрового фильтра с 5 ЛДМ может быть описан двумя разными способами.

Выходной сигнал фильтра в привычном формате ИКМ записывается в виде 10 где {em }, т = О,М-1 — весовые коэффици(и)

15 енты ЛДМ-формата; е()4. (— 1,1}; е() = 2В() — 1; В() C.(0,1}; (xk}; k >Π— входная ИКМ-последовательность.

Последовательности {Bi()} и (хк} пред(Ь) ставляют собой кодирование последовательности шагов квантования весовой последовательности и отсчетов входного сигнала и представлена в форматах ЛДМ и 25

ИКМ соответственно, Вычисления по формуле (1) разделяем на два последовательных этапа, причем, учитывая, что для фильтров q линейной ФЧХ имеет место равенство: em =-ем-1-m ) при 30 четной длине весовой последовательности

M = 0mod2, указанные два этапа запишем в виде

M — — 1 35

V yk = g (Xk m — Xk — (М вЂ” 1) + m) em ®;

m =о

yn = Vyk

k =1 (2) 40 где Sl() =е i(") + el-1; e ® (-1,1}, I = О,— е-1 = О; начальное условие Vyp = 0, (h)

В выражении (5) коэффициенты $!(") могут принимать значения О, + 1 2 причем (1!) ! — 1 ! $ I - 1 только для I = О. И так как в ИХ цифрового фильтра с ЛДМ большое число рядом расположенных коэффициентов про55 тивоположны el =-е -1 то соответствуь) ь ющие значения Sl(равны нулю, что (Ь позволяет не менее, чем в 3-4 раза уменьшить количество перемножений и суммирований в выражении (5).

М вЂ” у,= gхк — е1п() (1)

k=1 m=0

Такое представление позволяет упростить вычисление выходного сигнала фильтра, используя непрерывное накопление значений первой разности (Vyk} для вычисления которой используется весовая 11оследовательность половинной длины (Im )}, т= О, М 2 — 1.

Однако непосредственное вычисление по (2) последовательности значений первой разности {Vyk} требует для каждого проведения всех — перемножений и (— — 1)-ro

М М

2 2 суммирований предварительно вычисленных разностей отсчетов входного сигнала, что является существенным недостатком прототипа, ограничивающим его быстродействие.

Рассмотрим реализованные в предлагаемом фильтре способы вычисления выходного сигнала.

Способ первый. В двух последовательных интервалах дискретизации имеет место м/г — асуп =, (Xn-l, Xn-(M-1)+ I)ei("), (3)

l=o

M/2 — 1

V уп-1 = g (Хп-1-m — Хп-1-(М-1)+ m)em().

m =о (4)

Суммируя выражения (3) и (4), получим

Vyn+ уп-1 = (хп — xn-1-(М вЂ” 1))ep" + м/г — 1

+, (хл — — хл — 1 — {м — 11+I)e(l+

1=1

М/2 — 2

+ g (хп — m — 1 — хп —.(М вЂ” 1) + m) em ®

m =o

+ (Хп — М/2 — Xn — M/2) ЕМ/2 — 1 °

Поскольку последняя строка предыдущего выражения тождественно равна нулю, проведя замену e - 1 — 1 и объединив полученные суммы, имеем

V yn + V yn-1 = (xn — хп-1-(М-1))eo() +

М/2 — 1

+,Я (Хп-l .— — Хп-1-(М-1)+ i) (el(") + el- ())

l =1

ПеРенесем Vyn — 1 в пРавУю часть и введем дополнительнь1в член в весовую последовательность е-1 О. Тогда можно ь записать

M/2 — 1

Vyn -, (хп-l — xn — М+ Ij $Р— Vyn-1, (5) !

1783605

Второй способ, Для этого проведем вычитание выражения (4) из (3) yn — ЧУп-1 = (Х, — Xn-1 (M-1)) eo" + (11)

М/2 — 1

+, (Xn-I — Xn-1 (M-1)+ !)el

1=1

M/2 — 2 и-m-1 хп (H - 41+%)em 10

m=0 (Xn М/2 Хп-М/2) Е М/2-1 (I)

После:,1реобразований получим значение первой разности

М/2 — 1

Vyn = g (Хп-I — Х,-M+()RI" + Чуп-1 (6)

1=О

20 где В1() - eI(") — eI-1("); eI(% {-1,1},! = О, — — 1, е-1 = О: V yo - О. (1) . Значения й1() также могут принимать 25 значения О, +1, 2, причем только! Во" 11, и так как в ИХ цифрового фильтра с ЛДМ имеются монотонные )/)чистки, то соответствующие значения RI(= О, это позволяет (1 уменьшить количество перемножений и 30 суммирований в (6), т,е. увеличить быстродействие фильтра.

Таким образом, исходя из (5), (6) можно сделать вывод, что преобразив ИХ цифрового фильтра укаэанным образом и получив 35 предварительно разность отсчетов входного сигнала, число операций для получения значений первой разности по сравнению с прототипом можно существенно уменьшить — не менее, чем в 3 — 4 раза, что эквивалентно 40 такому же повышению быстродействия фильтра. Амплитудная и фазочастотная характеристики фильтра при этом остаются неизменными, т,к. выходной сигнал фильтра с преобразованной ИХ точно соответст- 45 вует выходному сигналу исходного фильтра.

Пример. Проиллюстрируем изменение числа N ненулевых членов преобразованной импульсной характеристики (Rm } или ($п1(}. 50

В таблице 1 п(приведена исходная ИХ в формате ЛДМ (е1п )}, m = 0,127 полосового фильтра с линейной ФЧХ, отношение частоты дискретизации к с(бедней частоте полосы пропускания foT = 12. Фильтр обеспечивает 55 эквивалентную добротность 10,1; затухание в боковых повосвх не менее 31,Б дб, твбпице1 приведены коэффициенты Iem .т, m, = 0,63; остальные коэффициенты нечетные относительно середины ИХ. Расчет и проверка параметров фильтра производились по методике, изложенной в (3).

В таблице 2 приведены коэффициенты преобразованной ИХ (Sm }, m = 0,63, och) тальные коэффициенты нечетные относительно середины ИХ.

В исходной ИХ число ненулевых значений коэффициентов равно длине весовой последовательности М = 128, в преоб(разованной ИХ половинной длины {Sm )}, N = 25 «М. Получаемый выигрыш в быстродействии К = — = 5,12 раза.

N

Приведенный алгоритм реализуется в заявляемом устройстве следующим образом, Перед началом фильтрации необходимо провести обнуление регистра 12, накапливающих сумматоров 19 — 20.и накапливающего вычитателя 14. При этом на выходах 21 фильтра устанавливается нулевое значение сигнала, Такое обнуление необходимо также проводить при случайных сбоях, например, по питанию, чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигнале фильтра.

Одновременно в блоки 7 и 8 оперативной памяти необходимо занести нулевые последовательности, . В рассматриваемом цифровом фильтре перед записью в блок 9 постоянной памяти весовых коэффициентов импульсной характеристики фильтра все N нулевых значений в последовательностях (31 } или (RI )} приводятся к формату линейной дельта-модуляции:

В„(") =(а()+ k)/2k где k = 1 для = О и k = 2 для! = t, — — 1.

М

2 . B блок 9 записываются то)лько значения последовательностей (Вз,(} или (Вв } .(11 (ь) вместе со своими индексами г4{ О, — — 1}, M соответствующим индексам только ненулевых значений в (SI(} или (RI()}. Индексы последних являются порядковыми номерами коэффициентов весовой последовательности, т.е. формируются следующим образом: яР-r-О;51(1 )-г=1;...,5М(")-1- -г= М -1..

Индексная последовательность имеет вид r

= О, 1..., — — 1. Запись в блок 9 производитM ся подряд по возрастающим индексам (r}, соответствующим только ненулевым значениям в {$1 )} или {81(}, начиная с нулевого ь) адреса. ПричеМ по нулевому адресу в блоке

9 будет записано значение Во, r = 0; по

rto opo y B2i ) г 2 и д (h) h т.д, Если, например, S2 = О, то по второму ((г — р)аоб(2)), т,е. Операции в блоках 4 и 5 адресу в блрке 9 должно быть записано M значение Вг с ближайшим г>2, соот- выполнЯются по модулю —, ветствующее ненулевомУ значЕнию в по- 5 Рассмотрим рабо У цифрового фильтра следовательностях(Я }или(Ь " } с момента времени то(фиг2) когда на еПри такой записи каждое выходное сло- вом выходе формирователя 6 импуль о во бл 9 б ока 9 разбито на два поля. В поле, выделяющего начальное, нулевое состоясоответствующее первому выходу бло- ние формирователя 2 адресов, появляется ка 9 записано однобитовое значение Bi, 10 импульс (фиг.2ж), Пусть в данном периоде а в поле, соответствующее второму выходу— индекс этого значения — г. Всего дискретизациисостояниеформировате 3 исо зет «вЂ” ля используется N « — ячеек памяти. равно р=п mod(— ) =О, где и-номер отсчета

Примем для определенности, что в «о- 15 входного сигнала. Тогда в этом периоде диВ ке памяти записана последовательность скретизации на выходах модульного сум умма(si }. i - О,N-1, т.е. вычисление отсчета тора 5 и выходах модульного вычитателя 4 выходного сигнала фильтра проводится по формируется последовательность значеформулам (2) и (5). ний

Генератор 1 генерирует непрерывную 20 ((P)mod(2)) ((P)mod(2)) последовательность импульсов (фиг.2а) час- (фиг,2д,г). В следующем периоде дискретитотой N/T, где Т вЂ” период дискретизации, М вЂ” число нен левых членов в после о а- заЦии спРавеДливоPaaeHcTaoP — nmod(— ) дв- 2 тельности ($ }. По заднему фронту (отри- - 1, а на выходах блоков 5 и 4 формируется цательному перепаду) этих импульсов, 25 соответственно последовательность ((г+ поступающих на вход формирователя 2 ад- „1 M M ресов, на его первых выходах формируется 2 } последовательность адресов для блока 9 по- Таким образом, обеспечивается циркулястоянной памяти (весовых коэффициентов) ция адресов блоков 7 и 8 оперативной памя.(i}, i = 0,N — 1 (фиг.26), При состоянии форми- 30 ти относительно индексов коэффициентов рователя 2 адресов, равном (N-1), в конце (г} со второго выхода блока 9 постоянной периода дискретизации Т, на втором выходе памяти — в каждом следующем периоде блока 2 формируется импульс (фиг,2е), по дискретизации адреса блока 7 памяти заднему фронту которого происходит изме- „+„M нение состояния формирователя 3 адресов, 35 (2

На выходах блока 3 формируется после- рону опережения индексов(г), а адреса блоM довательность значений (р), р = О, — -1 ка 8 памяти ((r — n)mod(— )} смещаются на

2 2 (фиг,2в). Сигнал с выходов блока 2 поступает единицу в сторону отставания от индексов на входы блока 9 постоянной памяти, в ре- 40 (rj" блока 9. зультате чего, за период дискретизации Т с Отсчет входного сигнала в формате первого выхода блока 9 считывается после- VIKM хл поступает с входов 20 фильтра на довательность значений (Bsi }, i = O,N — 1, информационные входы блока 8 оператив(h) поступающая на первый вход блока 17 эле- ной памяти и блока f1 мультиплексироваментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а со вторых 45 ния. В интервале времени (to, t>), при входов блока 9 — индексная последователь- высоком значении сигнала с блока б ность (r), r e {О, — — 1). (фиг.2ж), значение хп записывается в ячейку 2 М (r- п)тоб(— ) блока 8 памяти и одновремен2

Последовательности (р) и (г) поступают 50 но через блок 11 поступает на входы суммана первые и вторые входы соответственно тора 15, В последующих тактах, в интервале модульного вычитателя 4 и модульного сум- времени(1, t2) ит.д., из блока 8считываются матора 5. При помощи блоков 4 и 5 произ- и через блок11 передаются на входысуммаводится вычисление последовательности тора 15 очередные значения отсчетов входадресов блоков 8 и 7 памяти — на адресные 55 ного сигнала хо, причем за период вхбды блока 7 поступает последователь- дискретизации (О, Т) на входы сумматора 15 ность значений ((р+г) поб()}, а на адрес- ос упает последовательность (хч), q-=n — r,. записанная по номерам ячеек ((r— ные входы блока 8 — посЛедовательность п)тоб(— )}, «(0, — 1} блока 8 оперативной

13

14 памяти. В последнем, ¹oì такте, интервал времени (tg-2, tg-q), из блока 8 памяти считывается отсчет входного сигнала x, „ м, который по заднему фронту сигнала с блока

2 (фиг,2е, момент временить-1) фиксируется в двухкаскадном буферном регистре 12 и сохраняется в нем до поступления следующего импульса с блока 2 и считывается с его выходов в (и+2)-ом периоде дискретизации.

-Поэтому в и-ом периоде дискретизации зафиксированное в регистре 12 значение отсчета х, поступает на информаН-2- 2 -1) ционные. входы блока 10 мультиплекси.— рования и первого блока 7 оперативной памяти. Таким образом, в интервалах времени (to, t1), и т.д., при низком уровне сигнала (фиг.2е), из блока 7 оперативной памяти считываются и через блок 10 передаются на вторые входы сумматора 15 значения отсчетов входного сигнала xm, а при наличии сигнала (фиг.2е) со второго выхода блока 2 блок 7 памяти переводится в режим записи, а на выход блока 10 постчпает значение отсчета входного сигнала х ° запи -2(-1) а санное по заднему фронту сигнала фиг.2е в регистр 12 в (n-2)-ом периоде дискретизации, Запись значения хп-г — (1) осуществM

2 ляется в ячейку (и+ — -1)mod(— ) блока 7

М М

2. 2 оперативной памяти, а за период дискретизации (О, Т) на вторые входы сумматора 15 поступает последовательность значений {х }, m = и — M + r, записанная по номерам ячеек {(r+ n)mod(— )}, r+{0, — 1}

М М

2 2 блока 7 оперативной памяти.

Сумматор 15 осуществляет операцию вычитания значения сигнала на вторых входах из значения сигнала на первых входах, поэтому за период дискретизации (О, Т) на его выходах формируется последовательность разности отсчетов входного сигнала

{х -< — x>-м+г}, г {0, — 1}, которая постуМ

2 пает на входы блока 16 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Сигнал с выходов блока 16 элементов

ИСКЛ ЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ поступает на информационные входы блока 17 мультиплексирования, причем, при единичном значении сигнала с выхода формирователя 6, поступающего на управляющий вход блока 17, вы-. ходной этого блока сигнал соответствует входному, а при нулевом значении — сдвигается на единицу в сторону старших разрядов, т.е. производится умножение выходного сигнала блока 16 на число 2, Одновременно на первый вход блока 16 поступает последовательность весовых ко.5 эффициентов {Bsl "}, i = О, N-1, причем, при (Ь

BSi(h) = О производится суммирование значения сигнала с выходов сумматора 15 с накопленным в сумматоре 18 значением, а при Bsi = 1 вычитание сигнала сумматора ()

10 15 из накопленной в сумматоре 18 суммы, Указанные суммирования производятся с учетом наличия сигнала на управляющем входе блока 17 мультиплексирования, поэтому, поскольку последовательность ищ ек15 сов выходных сигналов блоков 15" И 9 соответствуют записанным ранее индексам в формуле цифровой свертки (5), в конце интервала дискретизации в сумматоре 18 формируется значение суммы в (5), которая

20 по переднему фронту импульса (фиг.2ж) с выхода формирователя 6 импульсов записывается в буферный регистр 13, Регистр 13 совместно с накапливающим вычитателем 14 предназначен для формиро25 вания значения первой разности уп, Это происходит следующим образом.

В регистр 13 записывается значение выходного сигнала накапливающего сумматора 18, после чего сумматор 18 — обнуляется, 30 Вычитатель 14 по переднему фронту импульса (фиг.2ж) из значения выходного сигнала блока 18 вычитает сигнал Vy<-1. Время выполнения суммирования в блоке 14 не и ревы шает Т/N, поэтому по заднему фронту

35 импульса (фиг.2ж) сформированное бло-ком 14 значение Vy> записывается во второй накапливающий сумматор 19, где суммируется с накопленным ранее значением, формируя выходной сигнал фильтра у в

40 формате ИКМ, который поступает на выходы 21 фильтра. В последующие интервалы дискретизации работа фильтра происходит аналогично.

Рассмотрим работу цифрового фильтра, 45 если в блок 9 (памяти записана последовательность {BRi )}, = О,N 1, В этом случае выходной сигнал фильтра описывается формулами (2) и (6), а блок 14 суммирует значение выходного сигнала блока 18, равное

М/2 — < (xn-i — хл-M+l)R(l=o со значением Vy>-1, в результате чего формируется значение первой разности Vyr. В остальном работа фильтра происходит аналогично предыдущему случаю.

Таким образом, введение в известное устройство блоков 4,5, 13. 14, 17 и выпол1783605

16

35

55 нение первого буферного регистра 12 двухкаскадным позволило осуществить . фильтрацию входных сигналов с ИКМ только при помощи операции суммирования, исключив операцию многоразрядного умножеМ ния и использовав только N « — тактов для

2 вычисления выходного сигнала фильтра, где

М вЂ” длина весовой последовательности, Затраты времени на вычисление отсчета выходного сигнала в формате ИКМ в предлагаемом устройстве составляют

t = Й(мачт.озу + 1$м), где tet.osy — время считывания очередных значений из блоков 7 и 8 памяти;

tsM — время выполнения операции вычитания и задержка в блоках 15, 16, 17.

За счет резкого уменьшения значения N

М по сравнение с — время t уменьшено отно2 сительно такого же параметра прототипа не менее, чем в три-четыре раза, т.к, в данном устройстве по сравнению с прототипом и известными устройствами используется преобразованная весовая последовательность, имеющая значительное число нулевых коэффициентов, отсутствующих в известных устройствах. Это позволяет соответственно увеличить быстродействие цифрового фильтра с линейной дельта-модуляцией при точном сохранении амплитудно- и фазочастотной характеристики, Формула изобретения

Цифровой фильтр с линейной дельтамодуляцией, содержащий первый блок оперативной памяти, информационные входы которого соответственно объединены с первыми информационными входами первого блока мультиплексирования и являются входами фильтра, выходы первого блока мультиплексирования соединены с первыми входами позиционного сумматора, выходы которого подключены к первым входам блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, генератор импульсов, выход которого с оединен с тактовым входом первого НВКВпливающего сумматора и входом первого формирователя адреса, первые выходы которого подключены к входам формирователя импульсов и блока постоянной памяти, первый выход которого соединен с, вторым входом блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, второй формирователь адреса, выход формирователя импульсов подклюЧен к входам синхронизации первого и второго накапливающих сумматоров, управляющему входу первого блока мультиплексирования и управляющему входу первого блока оперативной памяти, выходы которого соединены с вторыми информационными входами первого блока мультиплексирования и информационными входами первого буферного регистра, выходы которого подключены к первым информационным входам второго блока мультиплексирования и информационным входам второго блока оперативной памяти, выходы которого соединены с вторыми информационными входами второго блока мультиплексирования, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго блока оперативной памяти, выходы второго блока мультиплексирования подключены к вторым входам позиционного сумматора, выходы второго накапливающего сумматора являются выходами фильтра, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения быстродействия фильтра, в него введены третий блок муль25 типлексирования, второй буферный регистр, накапливающий вычитатель, модульный вычитатель и модульный сумматор, второй выход первого формирователя адреса подключен к управляющим входам

30 первого буферного регистра и второго блока мультиплексирования и входу второго формирователя адреса, выходы которого и вторые выходы блока постоянной памяти соединены соответственно с первыми и вторыми входами модульного вычитателя и модульного сумматора, выходы которых подключены к адресным входам соответственно первого и второго блоков оперативной памяти, управляющие входы третьего блока мультиплексирования и второго буферного регистра и вход синхронизации накапливающего вычитателя подключены к выходу формирователя импульсов, выходы блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с информационными входами третьего блока мультиплексирования, выходы которого подключены к информационным входам первого накапливающего сумматора, выходы которого соединены с информационными входами второго буферного регистра, выходы которого подключены к информационным входам накапливающего вычитателя, выходы которого соединены с информационными входами второго накапливающего сумматора.

Таблица!,,(h) (I

„ o *

t,,ß,,(Ю

1б В1 еМ е® 2 I 7 (n) (n е„...е

-1 — 1 1 -1

-1 -1 1 1 — 1

1 -l 1-1 1 1 1-1-1-1 1

1 1 1 — 1 — 1-1 1-1-1 1 1

Таблица?

-1 0 2 О О О -2 О О О О О О О 2 0

Π0-2 Π0 ΠΠΠΠΠ2 2 Π— 2 — 2 0

0-2 .0 2: ΠΠ2 2 0-2-2 ΠΠ— 2 Π2

0 0 2 2 О -2 -2 О О -2 О 2 О О ? 2 Риг. 2

- Составитель А.Тимченко

Редактор Т,Ulatoea 1 е. оед M.Moðãåí Tàë Корректор С.Юско

Заказ 4521 ) ираж Подписное

ВНИИПИ Госу арственногп комитета по изобретениям и открытиям при ГКН I Г ГОР

11307, Лосква, Ж-35, Раушская наб„4/5

Произвсдств нно- ля, „, r êèé комбинат "Патент", г. Ужгород, уг.Гагарина. 101 (1) (I)

0 " 15

М (ы

$1б О "$э1 (ь) (И

$Э2 ° .$47 (Ы (h)

$1 со п$6„

В.

-1 1 1 -1 1 -1 — 1 1-1 1-1 1-1 1 1--1

1 1 1 -1 -1 -1 1 — 1-1 1 1-1 1 1 1

Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи

Изобретение относится к вычислительной технике и электросвязи

Изобретение относится к вычислительной технике , м.б

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов

Изобретение относится к технике связи и вычислительной технике

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техник и может быть использовано в системах обпаботки изображений, корреляционного и спектрального анализа и т.п

Изобретение относится к автоматике , вычислительной и измерительной технике и может использоваться, например , в системах цифровой обработки изображений для классификации сигналов,по их корреляционным и спектральным характеристикам

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиотехнических сигналов

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиосигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и является усовершенствованием изобретения по авт св

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к адаптивному корректирующему фильтру с двумя частичными фильтрами (TF1, ТF2), коэффициенты фильтрации которых являются изменяемыми с помощью схемы подстройки коэффициентов (CORR), чтобы, например, образовать приближенно инверторный фильтр для изменяющегося во времени канала передачи, и при котором с помощью переключения является возможным, как недецимирующий режим работы, при котором частота опроса соответствует частоте символов, так и децимирующий режим работы, при котором частота опроса удовлетворяет теореме отсчетов
Наверх