Устройство для цифровой обработки сигналов

 

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может найти применение в устройствах цифровой фильтрации, в перспективных разработках больших и сверхбольших интегральных микросхем. Технический результат - получение гибкой архитектуры вычислений высокого распараллеливания алгоритмов обработки сигналов и простота программного обеспечения. Устройство содержит первый буферный регистр 1, блок 2 ввода коэффициентов, блоки 3-6 вычисления отсчетов сигналов, второй буферный регистр 7, блок синхронизации 8. 1 ил.

Устройство относится к области цифровой обработки сигналов и может найти применение в устройствах цифровой фильтрации, прогнозирования различных процессов, дифференцирования, управления и в перспективных разработках и сверхбольших интегральных микросхем.

Известен цифровой фильтр к-го порядка с К параллельно работающими арифметическими устройствами, содержащий к умножителей, к сумматоров и (к+1) линий задержек с отводами [1].

Известный фильтр не обеспечивает параллельную обработку сигналов. Однако, если ввести буферные регистры в ключевые точки схемы, можно получить выходную последовательность с временной задержкой на один отсчет. Другим недостатком известного цифрового фильтра является то, что значения коэффициентов занесены в постоянную память, что нецелесообразно при изменении видов математических операций.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее первый буферный регистр, выход которого соединен с входами блоков вычисления отсчетов сигналов, каждый из которых состоит из элементов задержки, умножителя и сумматора [2].

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал в каждый дискретный момент времени поступает на вход элемента задержки и умножителя первого блока вычисления отсчетов сигнала. Содержимое элементов задержки блоков вычисления отсчетов замещается следующим поступающим на вход сигналом, а предыдущее содержимое передается на элемент задержки следующего блока вычисления отсчетов по всей последовательно включенной цепи блоков вычисления отсчетов. Далее сигналы перемножаются на соответствующий коэффициент. После этого производят суммирование полученных произведений.

Данное устройство обрабатывает сигналы по формуле где x[(n-i)] - входные отсчеты сигнала в моменты времени t = (n - i)т, i = 0, 1, 2,..., к; y[пТ] - выходные отсчеты обработанного сигнала в момент времени t = nT; T - период отсчета (дискретности).

Данное устройство цифровой обработки обрабатывает сигналы с задержкой на один отсчет. Однако при такой жесткой архитектуре вычислений возникает определенная сложность обработки сигнала в устройствах, когда при вычислениях выходных отсчетов требуется перестраивать коэффициенты. Например, в синтезаторе речи с линейным прогнозированием.

Техническим результатом заявленного устройства является получение гибкой архитектуры вычислений, высокого распараллеливания алгоритмов обработки сигналов и простого программно-аппаратурного исполнения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем первый буферный регистр, вход которого является информационным входом устройства, выход соединен с первыми входами блоков вычисления отсчетов сигналов, введены блок ввода коэффициентов, блок синхронизации и второй буферный регистр, выход которого является выходом устройства, выход блока ввода коэффициентов соединен с вторым входом первого блока вычисления отсчетов сигналов, управляющий выход каждого предыдущего блока вычисления отсчетов сигналов соединен с вторым входом каждого последующего, последний из которых соединен с управляющим входом блока ввода коэффициентов, информационные выходы блоков вычисления отсчетов сигналов подключены к входу второго буферного регистра, синхронизирующие входы соединены с соответствующими выходами блока синхронизации.

Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит первый буферный регистр 1, блок 2 ввода коэффициентов, блоки 3-6 вычисления отсчетов сигналов, второй буферный регистр 7 и блок синхронизации 8.

В представленном выполнении устройства вход первого буферного регистра 1 является информационным входом устройства, выход подключен к информационным входам всех блоков вычисления отсчетов сигналов, выход каждого предыдущего из которых подключен к задающему входу каждого последующего блока 3-6, выход последнего соединен с управляющим входом блока 2 ввода коэффициентов. Информационные выходы блоков 3-6 подключены к входу второго буферного регистра. Выходы блока синхронизации подключены к соответствующим входам всех блоков устройства. Блок 2 ввода коэффициентов имеет информационную шину для связи с внешними устройствами (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом. В устройстве организована кольцевая схема движения коэффициентов по аналогии с кольцевым регистром сдвига.

Входной сигнал в каждый дискретный момент времени поступает с регистра 1 на входы блоков 3- 5 вычисления отсчетов, которые осуществляют вычисления по формуле (1). Блоки 3-5 могут быть выполнены аналогично блокам вычисления отсчетов прототипа либо построены в соответствии с формулой многочлена уравнений, подлежащих вычислениям.

Каждый из блоков 3-5 является элементом кольцевой схемы движения коэффициентов, участвующих в вычислениях.

Блок 2 ввода коэффициентов может служить для связи устройства с внешними устройствами, например для ввода дополнительных коэффициентов при обработке сигналов в адаптивном режиме работы.

Если не требуется перестраивать коэффициенты, то блок 2 используется для начального ввода коэффициентов в структуру кольцевого регистра сдвига. Синхронизация работы устройства осуществляется посредством блока синхронизации или программными средствами. Для вычисления выходных отсчетов по формуле (1) можно на одном кристалле разместить необходимое число блоков вычисления отсчетов сигналов с двумя входами для входных отсчетов обрабатываемого сигнала и ввода значений соответствующих коэффициентов и двумя выходами для выходных отсчетов обработанного сигнала и вывода значений коэффициентов.

Предложенная конструкция позволяет обрабатывать сигналы с высокой степенью достоверности и практически в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

Устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее первый буферный регистр, вход которого является информационным входом устройства, выход соединен с первыми входами блоков вычисления отсчетов сигналов, отличающееся тем, что в устройство введены блок ввода коэффициентов, блок синхронизации и второй буферный регистр, выход которого является выходом устройства, выход блока ввода коэффициентов соединены с вторым входом первого блока вычисления отсчетов сигналов, управляющий выход каждого предыдущего блока вычисления отсчетов сигналов соединен с вторым входом каждого последующего, последний из которых соединен с управляющим входом блока ввода коэффициентов, информационные выходы блоков вычисления отсчетов сигналов подключены к входу второго буферного регистра, синхронизирующие входы соединены с соответствующими выходами блока синхронизации.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и радиотехнике, может быть использовано для параметрической оценки распределения потоков многопакетных сообщений в средствах многоканальной радиосвязи, объединенных сетью интегрального обслуживания

Изобретение относится к области вычислительной и информационно-измерительной техники и может использоваться для определения функции начальных моментов - зависимости значения моментов от их порядка - случайного аргумента, а также любой функции от случайного аргумента

Изобретение относится к области вычислительной и информационно-измерительной техники

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для анализа и оценки информационных свойств тестов при их подготовке и применении

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано для субоптимального оценивания нелинейных стохастических сигналов

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике, предназначено для получения семейств гистограмм стационарных и нестационарных составляющих мощности нагрузки, усредненной на различных интервалах времени, и может применяться для накопления экспериментальных данных, используемых в теории расчета электрических нагрузок для определения расчетной мощности нагрузки по нагреву

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для одновременного получения пары вероятностных характеристик, представляющих двумерную гистограмму длительности превышения выбросами и провалами различной длительности различных уровней анализа

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике, предназначено для получения двумерной гистограммы уровня и производной напряжения и может быть использовано в электроэнергетике для оценки изменчивости напряжения в промышленных электрических сетях, а также в других областях техники, например, для изучения и оценки поведения различных качающихся объектов: палубы судна, платформы танка во время движения и др

Изобретение относится к технике связи, а именно к цифровым фильтрам

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано для субоптимального оценивания нелинейных стохастических сигналов

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в электроэнергетике для получения гистограммы отклонений напряжения с целью, повышения точности и надежности работы

Изобретение относится к вычислительной технике и системам управления, может быть применено для построения адаптивных нечетких регуляторов для решения задач управления объектами, математическая модель которых априорно не определена, а цель функционирования выражена в нечетких понятиях

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных обнаружителях сигналов с изменяющейся мощностью в условиях шума

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных обнаружителях сигналов с изменяющейся мощностью в условиях шума

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в электроэнергетике для непрерывного контроля текущих значений и получения гистограммы отклонений напряжения с целью контроля по ГОСТ 13109-87 качества электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий и энергосистем

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при обработке экспериментальных данных, выделении сигналов из шумов, а также при обработке изображений

Изобретение относится к вычислительным устройствам, предназначенным для принятия решений по управлению производственным процессом, и может быть использовано во всех отраслях крупно- и мелкосерийного производства, где продукция на выходе процесса или на отдельных его стадиях изготавливается партиями или непрерывно

Изобретение относится к способу и устройству для определения "аттракторов" в полях данных физического свойства или набора физических свойств объекта

Изобретение относится к области цифровой обработки сигналов и может найти применение в устройствах цифровой фильтрации, в перспективных разработках больших и сверхбольших интегральных микросхем

Наверх