Цифровой фильтр

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель Достигается за счет того, что цифровой фильтр содерзкит в своем составе блок памяти, регистр, арифметический блок, блок элементов ИЛИ, генератор тактовых импульсов и шесть счетчиков с соответствующими связями. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) А1 (5)) 4 Н 03 Н 17/06. С 06 1 53

I р.. Ф

ОПИСАНИЕ ИЗ06РЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3894189/24-24 (22) 13.05.85 (46) 15.10.86. Бюл. У 38 (72) А. В. Гусев, Т. Н. Екимова, В, П. Карасев и Е. М. Попкова (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 636616, кл. G 06 F 15/336, 1976, Авторское свидетельство СССР

В 919054, кл. Н 03 Н 17/04, 1980. (54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к вычис" лительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения — повьппение быстродействия. Поставленная цель достигается sa счет того, что цифровой фильтр содержит в своем составе блок памяти, регистр, арифмети" ческий блок, блок элементов ИЛИ, генератор тактовыхимпульсов ишесть счетчиков с соответствующими связями. 1 ил.

1264308

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. 5

Цель изобретения - повышение быст" родействия цифрового фильтра.

На чертеже приведена схема цифрового фильтра.

Устройство содержит информационный вход 1 фильтра, блок 2 памяти, регистр 3, арифметический блок 4 (с блоком памяти коэффициентов), информационный. выход 5, установочный вход

6 фильтра, счетчик 7, счетчик 8, пер" 15 вый тактовый вход 9, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик ll блок

12 элементов ИЛИ, счетчик 13, второй вход 14 тактовый, а также счетчики

l5 и 16, 20

Фильтр работает следующим образом.

Каждый совпадающий по времени с импульсами дискретизации Входных данных n"й импульс запуска на входе 9 увеличивает на единицу адрес счетчика 13, работающего по модулю N (И— порядок фильтра). Одновременно каждый из этих импульсов устанавливает в

30 счетчике 15 адрес, предшествующий нулевому (во всех разрядах единицы), Каждый m-й импульс запуска на входе

14, совпадающий по времени с моментом присутствия на входе.1 входной выборки х(п), где m=0 1 È-1 номер канала обработки, увеличивает на единицу адрес счетчика 15, который работает по модулю, равному М.

Причем импульсы запуска на входе

14 представляют собой пачки по М им-, 4 пульсов, расположенные по времени между импульсами запуска на входе 9.

Таким образом, счетчики 13 и 15 формируют адреса записи входных выборок, которые в моменты их записи в блок 2 45 памяти через блок 12 поступают íà eIo адресные входы, За время и-го периода импульсов дискретизации входных данных производится последовательная запись выборок x(n), x(n),,..., х(п)ц, по М адресам счетчика 15 на- . чиная с нулевого адреса этого счетчика для выборки x(n) и кончая адресом М-1 для выборки x(n)„, Адрес счетчика 13 во время записи этих выборок не изменяется. В следующий, (и+1)-й, период, дискретизации адрес счетчика 13 увеличивается на единицу, и во время этого периода прохоI дит запись выборок х(п+1), х(п+1),, х(п+1)„,„ по адресам, формируемым счетчиком 15 в той же последовательности, что и в и-м периоде час" тоты дискретизации. Таким образом, осуществляется запись в блок памяти объемом МХИ слов выборок входного процесса. Во время (n+N)-ro периода за счет работы счетчика 13 по модулю N производится запись выборок

x(n+N), х(п+И),,..., x(n+N)„, в ячейки памяти, в которых хранились выборки х(п), х(п),,..., х(п)„ < .

Таким образом, осуществляется запись в блок 2 памяти входных данных, в результате чего в нем всегда хранится N последних выборок всех каналов обработки.

Процесс считывания осуществляется циклами, в каждом из которых в арифметическое устройство последовательно выдается М массивов по 0 отсчетов, хранящихся в блоке"памяти входных отсчетов (ХД;, 1Х,1 ° ...,, (х„, . где j — номер цикла, Одновременно из блока памяти коэффициентов считываются М раз массивы отсчетов импульсной характеристики фильтра, В результате каждого цикла вычисляется по одному выходному отсчету фильтра в каждом из М каналов обработки. Причем массивы следующего цикла считывания отличаются от предыдущего обновлением в них К отсчетов входных данных. На счетный вход счетчика 7, считающего по модулю К, подаются импульсы запуска. Код числа К устанавливается по входам 6 и заносится в счетчик 7 его собственным сигналом переноса. Таким образом, период следования сигналов переноса счетчика 7 равен К периодам диск" ретизации входного процесса. Каждый. сигнал переноса этого счетчика является началом цикла считывания. Этим сигналом производится запись в счет" чики 8 и 16 адресов, предшествующих нулевому (во всех разрядах единицы), и осуществляется запуск генератора

10, который формирует по каждому им.пульсу запуска серию из MxN импульсов. Импульсы с выхода генератора по- даны на счетные входы счетчика 8, являющегося формирователем адресов коэффициентов, и счетчика 11, Оба счетчика работают по модулю N. Сиггде Р, количество периодов дискре" 55 тизации входного процесса, прошедших за время считывания массива (x 1 о °

3 1264 нал переноса счетчика 8, возникающий после считывания последнего весового коэффициента, подан на счетный вход счетчика 16. Этот же сигнал осуществляет перезапись иэ счетчика 13 в счетчик 11 его текущего адреса с добавлением к этому адресу единицы.

Счетчики 11 и 16 являются формирователями адресов считывания из блока

2 памяти, Они подаются на его адрес- 1О ный вход через блок 12.

Допустим, что сигнал переноса счетчика 7 возникает во время и-го импульса запуска на входе 9. Первый импульс q выхода генератора 10 уста- 15 навливает в счетчике 8 нулевой адрес, т.е. адрес хранения коэффициента :h(n) а сигнал переноса этого счетчика, возникающий в момент времени смены его адреса на нулевой, ус-20 танавливает в счетчике 16 тоже нулевой адрес, Таким образом формируется адрес хранения выборки х(п-(N-1))

lt н 0 т.е. самой старой выборки канала обработки тп=О. Адрес самой "старой" 25 выборки устанавливается в результате перезаписи из счетчика 13 в счетчик

11 его текущего адреса с добавлением к нему единицы и за счет того, что оба счетчика работают мо модулю N.

Последующие импульсы генератора 10 осуществляют перебор адресов счетчи ков 8 и ll, Таким образом первые N. импульсов вызывают считывание следующих последовательностей коэффициентов и входных выборок массивов fh)

H 1х,)

h(o) h(1) ... h(N ; (i)

x(n-(N-1)), x(п (N 2))w-о е ° ° ° °

К " (2) 40

Начиная с N+1 импульса генератора происходит повторное считывание коэффициентов и считывание массива следующего канала обработки Ix) °, Этот импульс в счетчике 8 устанавливает адрес хранения коэффициента h(o), Сигналом переноса счетчика 8 производится перезапись адреса счетчика

13 в счетчик 11. В нем устанавливается адрес хранения самой "старой" выборки канала m=1 х1п+Р, †(N-1)) 308 4

Таким образом, импульсами генератора с (Я+1)-ro по 2N-й производится считывание последовательности (1) и последовательности

x(n+P, -(N-1)),, х(п+Р,— — (N 2)j „...,, х (n+P,), . (3)

Последние N импульсов генератора в цикле считывания формируют на входе арифметического устройства последова-. тельность х(п+Р, -(N-l)j „„,, x(n+PÄ, где Х„, — число периодов дискретизации входного процесса, прошедших за время считывания массивов (х01, (-, ; "", (-.,,".

В следующем (j+1)-м цикле считывания первым импульсом генератора формируется на выходе счетчика 8 сигнал переноса, которым производится перезапись в счетчик 11 из счетчика

13 его адреса, увеличенного на единицу. Одновременно происходит формирование нулевого адреса счетчика 16,, Сформированный адрес является адресом хранения выборки x(n+K-(N-1))

Первые N импульсов генератора осуществляют, считывание последовательности массива (хо) „

xfn+K-(М-1)), x(n+K-(N-2)j х fnn++K) (5)

Импульсы гейератора с (N+1)-го по

2N-й считывают последовательность массива (х,) хоп+К+Р -(Б-l )j,, xfn+K+P, -(5-2) j„" х п+К+Р1) ц (6)

Последние N импульсов генератора в (j+1)-м цикле считывания считывают последовательность массива 1х (.К.Р„, -(N-1)).Д,, " " х (n+K+P„(N 2Я ., х (и+К+

+Р ss-ii) m =МПопарное сравнивание последовательностей (2) и (5), (3) и (6), (4) и (7) показывает, что считываемые в арифметическое устройство массивы последующего (j+1)-го цикла обновлены на К отсчетов по сравнению с предыдущим j-м циклом.

Обработка М каналов no N отсчетов осуществляется при выполнении условия: — ° К а (t . N + t К1 М, (8) си п где f — частота дискретизации входного процесса; ь

Цифровой фильтр, содержащий блок памяти, выход которого подключен к информационному входу регистра, выход которого подключен к информационному входу арифметического блока, выход которого является информационным выходом фильтра, первый, второй, третий и четвертый счетчики, информационный вход первого счетчика является входом установки начального значения фильтра, выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу второго счетчика, информацион3 1

t — время считывания из блока

< Ч памяти;

t „ — время записи в блок памяти.

Если время „„„ вычисления ариф" метическим устройством элементарной операции перемножения двух чисел больше „, то в формуле (8) следует подставить вместо t âðåìÿ

При необходимости устройство позволяет производить фильтрацию без прореживания выходных отсчетов (К=1) при достаточном быстродействии арифметического устройства и блока памяти.

Для исключения пропусков информации во время считывания на момент записи очередного входного отсчета процесс считывания приостанавливается сигналом запуска, поступающим с второго тактового входа на генератор тактовых импульсов. формула изобретения

264308 Ь ный выход которого подключен к входу задания коэффициента арифметического блока, информационный выход третьего счетчика подключен к первому входу блока элементов ИЛИ, выход которого подключен к адресному входу блока памяти, информационный вход которого является информационным входом фильтра, первый тактовый вход которого

10 подключен к счетному входу четвертого счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены пятый и шестой счетчики, информационные выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока элементов ИЛИ, первый

2п тактовый вход фильтра подключен к установочному входу пятого счетчика и счетному входу первого счетчика, выход переноса которого подключен к установочным. входам первого и второ25 го счетчиков, входу запуска генератора тактовых импульсов и установочI ному входу шестого счетчика, счетный вход которого объединен с установочным входом третьего счетчика и подключен к выходу переноса второго счетчика, второй тактовый вход фильтра подключен к счетному входу пятого счетчика и входу останова генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу третьего счетчика, информационный вход которого подключен к информационному выходу четвертого счетчика.

1264308

Составитель А. Баранов

Техред,Л.Олейник Корректор А. Зимокосов

Редактор А. Огар

Заказ 5573/56 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4