Последовательное устройство для цифровой фильтрации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, сейсмических , гидроакустических, видео и других сигналов. Целью изобретения является повьшение производительности. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входит k вычислительных модулей I.O-l.(k-l) (k - число отсчетов импульсной характеристики ) , блок из (n+l+log k) (k-1) (n - разрядность данных) элементов задержки 2.1-2.k-1.(n+log k +1) с соответствующими связями. 2 ил (Л 00 со со 00 4i сд,, 1

СОЮЗ СОВЕТСКИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4068481/24-24 (22) 20.05.86 (46) 23.09.87. Бюп. И- 35 (7 1) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьс— кой социалистической революции (72) A.Ô.Hâacåíêo, N.Ñ.Êàíåâñêèé, B.È.ËoçèHñêèé (SU) и P.Выжиковски (PL) (53) 682.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1145346, кл. G 06 F 15/353, 1985.

Peter R. Capello and Kenneth

Steiglitz. Digital Signal Processing

Applications of Systolic Algorithms.VLSI Systems and Computations: H.Ò.

Kung, R.F.Spronll and G.L.Ste11e, Iã. Eds, Caruegic — Ме11оп University, Computer Science Press, 0ct.

1981, р. 245-254, fig.2À, 2G.

„„SU„„1339874 А I

/511 4 Н 03 Н 17/06, G 06 F 15/353 (54) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может бьггь использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, сейсмических, гидроакустических, видео и других сигналов. Целью изобретения является повышение производительности.

Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входит

k вычислительных модулей 1 ° 0-1.(k-1) (k — число отсчетов импульсной характеристики), блок из (n+1+logzk)"

"(k-1) (и — разрядность данных) элементов задержки 2.1-2.k-1.(n+logzk+ . ф

+1) с соответствующими связями. 2 ил

1 1 3 9874

ИзобреTåíèå относится к об Inстн вычислительной техники и может быть использовано в системах цифровой об— работки радиолокационных, сейсмичес— ких, гидроакустических, „ — и других сигналов.

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг.1 представлена структурная схема последовательного устройства для цифровой фильтрации; на фиг.2 — структурная схема вычислит РльногО мОдуля .

Пос ледовательное устройство для цифровой фильтрации (фиг. 1) содержит

k вычислительных модулей 1.0, 1. (k-1), блок из (n+1+l og 2(k-1) тактируемых элементов 2, 1. 1, 2. 1 (и+1о ; Е+1)

2.2.2, 2.2.n+logzk+1,...,2.k-1" х(n+log k+1i задержки.

Каждая из вычислительных модулей 1 содержит (фиг.2) одноразрядные сумматоры 3.1,3.m, блок из m-1 (тактируемых) элементов 4..1, 4 (m-1) задержки (первого уровня), блок из

2(m-1) (тактируемых) элементов 5.1.1, 5.1.2,5.(m — 1).1, 5.(m-1).2, задержки (второго уровня), блок из ш (тактируемых)элементов 6.1,6.m задержки (третьего уровня), элементов И 7.1, 7.m.

Информация во все элементы задержки принимается по переднему фронту синхросигнала.

Предлагаемое устройство выполняет операцию свертки по формуле к Ь

В 8 а, „;=, 2 в=о где а — коэффициенты импульсной характеристики; х „; — входные данные; х „, — в-й разряд входного данного; у „— выходной отсчет.

На вход устройства поразрядно поступают младшими разрядами вперед и-разрядные входные отсчеты (х и-г г l О х,,x х, х ) При их умно жении на km — разрядных коэффициентов импульсной характеристики получаем разрядность выходного эезультата

n+m+)log. k(. Для выравнивания разрядности входных отсчетов и получаемых результатов на вход устройства после подаем m+J og,kj нулей

)1О k(-I р езультаты.

Нулевой модуль 1. О.

7 1 xãаг; 3 1

7.2: х, а,; 3.2:

73:ха ;33: хa + О; х,а ха,;

В этом же такте входной отсчет х, поступает на первый вход модуля I. 1.

7. 1: х а 3.1:хаг+О

50 В четвертом такте на вход устройства в этом такте поступает нуль, а на вьгходах указанных элементов получаются следующие результаты.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: О+ О;

3.2: х а + х а + с о 0 3

1 где с — перенос, возникающий при суммировании разрядов результата с весом (1);

Для иллюстрации работы устройства рассмотрим случай, когда n = 3, m=3k=3.

В начале работы все элементы задержки обнулены.

1(1

В первом такте работы на вход устройства подается младший разряд о входного отсчета х,, а на второй вход кажцого элемента И 7 — соответственно один разряд коэффициента импульсной характеристики а,, где номер коэффициента импульсной характеристики, m — - номер разряда коэффициента импульсной характерис20 тики. В этом же такте на элементе

И 7.1 нулевого модуля 1.0 вычисляет0 2 ся произведение х,аз и суммируется на одноразрядном сумматоре 3.1 с о о нулем. Сумма х, а + 0 с выхода сумматора 3.1 поступает на вход первого

25 элемента 5.1.1 задержки.

Во втором такте на вход устройства поступает следующий разряд входного (0 г отсчета х,, х,а и принимается в элемент 5.1.1 задержки. На элементе

30 2

И 7. 1 вычисляется произведение х, а и на одноразрядном сумматоре 3.1 суммируется с нулем. На элемент И 7.2 поступает входной отсчет х, и вычисляется произведение х,а, которое

35 суммируется HH одноразряд ом сумматоре 3. 2 с нулем. Сумма х, а с выхода сумматора 3.2 поступает на вход элемента 5.2.1 задержки.

В третьем такте на выходах указан40 ных элементов получаются следующие

1339874

В восьмом такте на вход устройства поступает ноль, а на выходах. указанных элементов получаются следующие результаты.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: О + 0;

3.2: 0 + О;

4 4

3. 3: х а,+ х а . о 3 о

Первый модупь 1. 1.

31:ха,+0;

3.2: х, а + О. о 2

В пятом такте на вход устройства поступает ноль, а на выходах указанных элементов получаются следующие результаты.

Нулевой модуль 1.0. 10

31:0+0;

32:ха +с ;

3.3: х а, + х а, + х,а + с

Первый модуль 1. 1.

3 1: х а, + О; 15

3.2: х, a + х,az + О;

3.3: х .а + О.

Второй модуль 1.2.

3. 1: х.а + О.

В шестом такте на вход устройства 20 поступает ноль, а на выходах указанных элементов получаются следующие результаты.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: 0 + О;

25 с4 +

3.3: х а + х a + с . о 3 о

Первый модуль 1. 1.

3,1: О+ 01

3.2: х . а + х. а + с

Второй модуль 1.2.

3.1: х .а, + О;

3.2: х,а, + О.

В седьмом такте на вход устройства поступает ноль, а на выходах указанных элементов получаются следующие результаты.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: 0+ О; 40

3.2: 0+ О;

3 3 Xzаг + Сз

О 3

Первый модуль 1.1.

3.1: О+ О;

3.2: х,а + с

Второй модуль 1.2.

31:ха +О;

3.3: х а + О. 50

Первый модуль 1. 1.

3 1: О + 0;

3 2: с + О;

3.3: х а, + x,az +

Второй модуль 1. 2.

3. 1: 0 + 0;

В девятом такте на подается младший ра с . с2

3 вход эряд ва

Нулевой модуль 1.0.

3.1: х,а,;

32:0+0;

3.3: О.

Первый модуль 1.1 °

3. 1: х a

3.2: О + О;

3.3: х а + с . а z

Второй модуль 1.2.

31." О+ О;

3 3: х a, + х а, +

Десятый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3 1: х<а, + О;

3.2: х,а, + О;

3.3: О + О.

Первый модуль 1.1.

31:ха,+ха,;

3 2: О + 0;

3.3: с + с .

Второй модуль 1.2.

31: О+ О;

4 + p, 33 ха + хаг +

Одиннадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

31:ха +О;

3.2: х а + х a" - (1 39

3.3: х „а + О.

Первый модуль 1.1.

3..1: :х, а + х, à > +

3.2: х,а, + О;

3.3: О+ О.

Второй модуль 1.2.

3.1: xa, + О;

3.2: О + О;

3.3: х аг, + с3.

Двенадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: О+ 0;

3.2: х а + x а +

3 t

3.3: х а + х а .

Первый модуль 1.1 °

3.1: хгоа + х,аг +

3.3: О+ О.

+ с .

< г х,а, с2 а 2 х,а с3

1 х а + cri 1 Ф о х а входного отсчета х, устройстследующего

13 393? 4 х,а, + с

r3

15 ( о 2 О г а + хоаг +

Четырнадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3 1: О + О;

3.2: с + 0;

3.3: ха + ха + с .

1 1 3

70 а + о х а, + с

+ с ;

Первый модуль 1. 1.

3. 1: О + О;

3.2 . хгаг + хгаг + c3 з У

3.3: х а + х,а + х а, +

Второй модуль 1. 2.

3.1: х аг + х а + c

Шестнадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: О+ О;

3.2: 0 + О; с4 + с .

Первый модуль 1. 1.

3.1: 0 + О;

3.2: с" +с

3.3: x a + x a + x a

2. о о о

Второй модуль 1.2.

3 1: с + с

40 ха +ха+с

0 г о 3 о

+ с 55 (2 г

+ x,a +с

+ х, а, + с.

Второй модуль 1. 2.

3 2: 0 + 0;

4 4

Тринадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: 0+ О;

3.2: а +C;

33: ха, + ха, +

Первый модуль 1.1.

3.1: х а, + х а + 2 о 3

3.2: х, а + х а, +

Второй модуль 1.2.

3.1: х а + х а, + х

3 3: О + О.

Первый модуль 1. 1.

3.1: с + с

Второй модуль 1.2.

3.1: хаг + хга, +

3.3: О + О.

Пятнадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: О+ 0;

3 2: О + 0;

3.3: х а + с .

3 (1 с 45

Семнадцатый такт .

Нулевой модуль 1.0.

3.1: х а, + 0

3 2: 0 + О;

3.3: 0 + 0

Первый модуль 1.1.

3.1: х а, + 0;

3 2: с + 0;

3.3: х а + х а + с . г о 3

Второй модуль 1 ° ? .

3. 1; О + О;

3.2: ха, + ха + с ;

3.3: х а + х а, + x а + х а, + х,а, +

Хоа 2 + C

+- с г

1 х а + с °

1 с °

1 о

+ с

3.2: О + О;

33: с +с .

Двадцать первый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3 1: О + О;

3.2: хгаг + с г У

3 3: х а, + х а, + х а + с

Восемнадцатый такт, Нулевой модуль 1.0.

3.1: х а ;

3.2: х a ;

3.3: О+ О.

Первый модуль 1.1.

3.1: х,а + х,a, 3 2: О + 0;

З.З: с4 + с4

Второй модуль 1.2.

3.1: О + О;

3.2: с + с

3.3: х a +х,a +х а +х а

Девятнадцатый такт.

Нулевой модуль 1.0.

3. 1: х,а ; г

3.3: х а + О.

Первый модуль 1.1.

3.2: х,а, + О;

3.3: с + с .

Второй модуль 1.2.

3.1: х,аг + х а,„"

3.2: с + 0;

3.3: х а + хга + c3

I 1 о 2 9

Двадцатый такт.

Нулевой модуль 1„0.

3. 1: 0 + О;

3.2: х a + х а + с г У

3.3: х a + х а „

3 3

Первый модуль 1. 1.

3.1: х а + хга + х а +

3.3: О + О.

Второй модуль 1.2.

1 3 398 74

45

Пер вый модул ь 1 . 1 .

3 ° 1: х а + х а + с

Второй модуль 1. 2.

+ х а< + х.а2 + с

3.2: х,а, + х а ;

3.3: с + с .

Двадцать второй такт.

Нулевой модуль 1.0.

3.1: 0+ О;

4 +

3.3: x,a, + х,a, + с .

Первый модуль 1. 1 ° с + с4

3.2: x a + x a + x a + x a + c

Второи модуль 1 ° 2 ° 20

3.1: х а + х а + х а + х а +

1 1 1 2 о Ъ о

+ х а + с

У

3 3: с + О.

B двадцать третьем такте на выходе устройства сформируется нулевой разряд полного выходного отсчета. В дальнейшем проследим за формированием только конечных результатов, так как работа вычислительных модулей

1.0 и 1.1 аналогична описанной.

Второй модуль 1.2.

В двадцать четвертом такте формируется первый разряд.

Второй модуль 1.2.

40 с4 + с";

3.2: х а + х а2 + х2а», + х2a> +

+ ха + х а + с2

+ х, a + х,а, + с .

В двадцать пятом такте формируется второй разряд.

Второй модуль 1.2.

В двадцать шестом такте формируется третий разряд.

Второй модуль 1.2.

3.3: х а, + х а + х2а, + х а +

В двадцать седьмом такте формируется четвертый разряд.

Второй модуль 1.2.

3.3: х а, + х а + х а + с

В двадцать восьмом такте формиру— ется пятый разряд, Второй мод;ль 1 .? .

3 ° 3: с4 + с

В двадцать девятом такте формируется шестой разряд.

ВтopoA sop ab 1.2.

3 3: с + с .

В тридцатом такте формируется седьмой, последний разряд полного выходного отсчета.

Второй модуль 1."

3.3: с + с

Вычисление седьмого разряда результата завершает цикл работы устройства, так как 1 = n+m+)log k L и при суммировании с + с никогда не возникает перенос. B 31 такте на выходе сумматора 3.3 модуля 1.2 происходит формирование нулевого разря— да следующего выходного отсчета:

3.3: х,а, + х а2+ х, а,.

Фор мул аизобретени я

Последовательное устройство для цифровой фильтрации, содержащее (где k — количество коэффициентов импульсной характеристики) вычислительных модулей, каждый из которых содер— жит m (m — разрядность коэффициентов импульсной характеристики) одноразрядных сумматоров, первый блок из

m-1 элементов задержки, второй блок из 2(m — 1) элементов задержки, третий блок из m элементов задержки, m элементов И, выход j — го (j = 1 m) элемента И подключен к первому входу

j — го одноразрядного сумматора, второй вход которого подключен к выходу третьего блока элементов задержки, вход которого подключен к выходу

j-го одноразрядного сумматора, второй вход j-го элемента И является (j +2) ì входом вычислительного модуля, вход первого элемента задержки первого блока является первым входом вычислительного модуля, выход i-го (i = 1,m — 2) элемента задержки первого блока подключен к входу (i+1)-го элемента задержки первого блока, нричем первый выход 1-ro (1 = О, k-2) вычислительного модуля подключен к первому входу (1+1)-го вычислительного модуля, а первый вход нулевого вычислительного модуля является информационным входом устройства, тактовые входы всех элементов за1339874 — ф i

«7.i Е "T .

Составитель A.Áàðàíoâ

Техред ll, Ñåðämt.oâà

Корректор Е.Рошко

Редактор Л.Гратилло

Заказ 4245/55 Тираж 901

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно †полиграфическ предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 держек первого, второго и третьего блоков соединены и явпяются тактовым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы— шения производительности, в него введен четвертый блок из (n+1+

+ log k) (k-1) (где n — разрядность входных данных) элементов задержки, причем второй выход 1-го вычислитель- ð ного блока подключен к входу четвертого блока элементов задержки, первый выход которого подключен к второму входу (1+1)-го вычислительного модуля, а второй вход нулевого вычислительного модуля является входом задания логического нуля устройства, второй выход (k — 1)-го вычислительного модуля является Hpôaðìàöèîííûì выходом устройства, при этом в каждом вычислительном модуле первый вход первого элемента И является первым входом вычислительного модуля, первый вход q-го (q=2,m) элемента И подключен к выходу (q-1)-ro элемента задержки первого блока, а первый вход m — го элемента И подключен к первому выходу вычислительного модуля, первый выход g-го (g = 1,m-1) одноразрядного сумматора подключен к входу второго блока элементов задержки, выход которого подключен к третье му входу (g+1)-го одноразрядного сумматора, первый выход m-го одноразрядного сумматора является вторым выходом вычислительного модуля, а третий вход первого одноразрядного сумматора является вторым входом вычислительного модуля, а тактовые входы всех элементов задержки подключены к тактовому входу устройства.

Последовательное устройство для цифровой фильтрации Последовательное устройство для цифровой фильтрации Последовательное устройство для цифровой фильтрации Последовательное устройство для цифровой фильтрации Последовательное устройство для цифровой фильтрации Последовательное устройство для цифровой фильтрации 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цифровой технике

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах Т управления и измерения для построения устройств цифровой фильтрации

Изобретение относится к радиотехнике

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к цифровому фильтру, обеспечивающему два выходных сигнала на своих выходах , имеющих различные частотные характеристики

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при создании устройств цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени

Изобретение относится к области радиолокации и радионавигации и может быть использовано в моделирующих системах, предназначенных для исследования доплеровских измерителей скорости подвижных объектов

Изобретение относится к радиотехнике

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для линейного преобразования сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных систем, функционируюпщх в реальном масштабе времени

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах передачи и обработки дискретной информации, в телевизионных и других радиотехнических системах

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для нахождения тригонометрических функций, и может быть использовано в специализированных вычислителях , а также в виде аппаратурных расширителей для универсальных цифровых вычислительных машин

Изобретение относится к технике построения линейньпс в поле вычетов по модулю два цифровых фильтров и может быть использовано в дискретных динамических системах автоматического регулирования, управления, фильтрации, кодирования и декодирования информации, работа которых описывается системой линейных разностных уравнений

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислительных систем, функционирующих в реальном масштабе времени

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных вычислительных систем, функционирующих в реальном масштабе времени

Изобретение относится к средствам автоматики, вычислительной техники и средствам обработки информации

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для использования в распределенных микропроцессорных системах цифровой обработки речевых и акустических сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки сейсмических, акустических , видео и других сигналов

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для синтеза цифровых нерекурсивных фильтров с заданными характеристиками в частотной области и может найти широкое применение в качестве блоков управления адаптивной цифровой фильтрацией
Наверх