УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР С ПРОГРАММИРУЕМОЙ СТРУКТУРОЙ Российский патент 2010 года по МПК H03H17/04 H03H17/06 H03H21/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники, техники обработки и передачи дискретной информации и наиболее эффективно может быть использовано для создания цифровых фильтров различного типа и структуры, выполнения цифровой фильтрации потоков двоичной информации с целью их идентификации, контроля достоверности, формирования потоков с определенными свойствами, для выполнения операций умножения и деления элементов расширенных двоичных полей Галуа, выполнения операций свертки и модульных вычислений.

Известно, что в аппаратуре дискретной автоматики, вычислительной техники и техники передачи информации широко используются авторегрессионные цифровые фильтры и фильтры с конечным импульсным откликом, которые реализованы на регистровых структурах с сумматорами по модулю два, местоположение и включение которых определяют тип цифрового фильтра, со структурой, определяемой «фильтрующим» полиномом [1].

Цифровой фильтр, который может рассматриваться по совокупности признаков как близкое к предлагаемому устройство, отсутствует.

Авторегрессионные фильтры и фильтры с конечным импульсным откликом (КИО-фильтры), которые известны и реализованы как отдельные устройства [1], имеют жесткую структуру, определяемую типом фильтра и «фильтрующим» полиномом, которые для фильтров остаются неизменными.

Таким образом, к причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств, относится то, что они обладают «жесткой» структурой, определяемой типом фильтра и «фильтрующим» полиномом, что существенно ограничивает область их применения.

Технический результат заключается в получении универсального цифрового фильтра с программируемой структурой, который может быть программно настроен на выполнение функций авторегрессионного или КИО-фильтра, с использованием произвольного «фильтрующего» полинома из множества допустимых.

Указанный технический результат достигается тем, что цифровой фильтр реализован на однородной регистровой среде с программируемой структурой, используемой в качестве блока фильтрации 4, и включает в себя блок формирования тактовых импульсов 1, блок хранения кода типа фильтра 2, блок хранения кода «фильтрующего» полинома 3 - структуры фильтра.

Исследование отличительных признаков описываемого универсального цифрового фильтра с программируемой структурой и проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по техническим и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся совокупностью признаков, тождественным всем существенным признакам заявленного изобретения.

Цифровой фильтр с программируемой структурой, содержащий блок формирования тактовых импульсов 1 (БФТИ), блок хранения кода типа формируемого в среде фильтра 2 (БХТФ), блок хранения кода «фильтрующего» полинома 3 (БХФП), блок фильтрации 4 (БФ), в котором в качестве блока фильтрации (БФ) использовано «n» последовательно соединенных одинаковых элементов-ячеек, образующих однородную программируемую фильтрующую регистровую среду, входы блоков 1, 2, 3 соединены с выходом внешнего устройства настройки, выход блока 1 соединен с синхронизирующими работу входами блока 4, входы блока 4 соединены с выходами блока выбора типа фильтра 2 и выходами блока формирования структуры фильтра блока 3, входы каждой ячейки однородной регистровой среды, образующий блок 4, в зависимости от типа фильтра и «фильтрующего» полинома, соединяются с выходами блоков 2 и 3, выходы каждой предшествующей ячейки соединены с входами последующей ячейки, программно определяются входная и выходная ячейка и способ вывода результатов.

Описание работы универсального цифрового фильтра с программируемой структурой (УЦФ) по фиг.1.

На фиг.1 приведена структурная схема УЦФ, который содержит блок формирования тактовых импульсов (БФТИ), блок хранения кода типа фильтра 2 (БХТФ), блок хранения кода структуры фильтра - «фильтрующего» полинома 3 (БХФП), блок фильтрации 4 (БФ), представляющий собой однородную программируемую регистровую среду, состоящую из n - последовательно соединенных одинаковых элементов-ячеек.

Перед началом запуска цифрового фильтра от внешнего устройства в блоки 2 и 3 вводятся коды настройки блока фильтрации 4, обеспечивающие формирование в блоке 4 фильтра заданного типа и структуры, соответствующей «фильтрующему» полиному. Сигналом от внешнего устройства запускается формирователь тактовых импульсов 1, обеспечивающий синхронный ввод в блок фильтрации 4 фильтруемой последовательности символов в течение определенного числа тактов. В зависимости от типа фильтров результат фильтрации формируется на выходе в процессе ввода фильтруемой последовательности, либо выводится результат на выход, и считывается дополнительно состояние элементов памяти - ячеек регистровой среды после окончания ввода фильтруемой последовательности. По окончания процесса фильтрации сигналом от внешнего устройства прекращается подача тактовых импульсов в регистровую среду от блока 1.

Описание схемы элемента и однородной программируемой регистровой среды, образующей блок фильтрации универсального цифрового фильтра по фиг.2 и 3.

В качестве примера, иллюстрирующего возможность технической реализации предлагаемого устройства, на фиг.2 приведена схема возможного варианта реализации элемента-ячейки однородной среды, на фиг.3 приведена схема соединения элементов при построении блока фильтрации, входящего в состав универсального цифрового фильтра.

Элемент однородной программируемой регистровой среды содержит синхронный D-триггер Т, сумматор по модулю два XOR, пять логических элементов И (И₁-И₅), два логических элемента ИЛИ (ИЛИ₁, ИЛИ₂), информационные входы 6 (вход ввода информации в КИО-фильтр), 7 (вход приема сигнала с выхода предшествующего данному элемента в среде), 8 (вход приема сигнала из цепи обратной связи при формировании в среде авторегрессионного фильтра), информационные выходы 9 (выход, используемый для вывода информации из авторегрессионного фильтра, в том случае, когда элемент является выходным элементом в структуре формируемого в среде фильтра), 10 (выход связи с последующим элементом в структуре фильтра) и 11 (выход КИО-фильтра, в том случае, когда данный элемент выбран в качестве выходного элемента в структуре фильтра), вход тактирования 12 (для синхронизации процессов ввода-вывода и обработки информации), входы настройки W₁ и W₃ - выбора типа фильтра (при W₁=1, W₃=0 - выбор КИО-фильтра; при W1=₀, W₃=1 - выбор авторегрессионного фильтра), w_2j - выбор включения сумматора XOR j-го элемента среды в структуру фильтра, что определяется структурой «фильтрующего полинома», w_4j, w_5j - сигналы выбора элемента среды, являющегося выходным элементом в структуре формируемого в среде фильтра (при w_4j=1, w_5j=0 j-й элемент среды является выходом формируемого в среде авторегрессионного фильтра, при w_4j=0, w_5j=1 - j-й элемент среды является выходом формируемого в среде КИО-фильтра).

На фиг.3 показана схема соединения элементов однородной программируемой регистровой среды между собой, цепи ввода и вывода информации, цепи связи с выходами блоков настройки среды.

Библиографические данные

1. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. Пер. с английского под ред. Зигангирова К.Ш. М.: Мир, 1986, стр.157.

2. Авторское свидетельство СССР №978147, кл. G06F 7/58, 1982 г.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения в общесистемной аппаратной среде цифровых авторегрессионных фильтров и фильтров с конечным импульсным откликом, устройств идентификации, свертки и модульных вычислений. Техническим результатом является возможность программируемой настройки цифрового фильтра на выполнение функций авторегрессионного или КИО-фильтра, с использованием произвольного фильтрующего полинома. Устройство содержит блок формирования тактовых импульсов, блок хранения кода типа фильтра, блок хранения кода структуры фильтрующего полинома, блок фильтрации, состоящий из n последовательно соединенных одинаковых элементов - ячеек, образующих однородную программируемую фильтрующую регистровую среду. 3 ил.

Универсальный цифровой фильтр с программируемой структурой, содержащий регистровую среду с сумматорами по модулю два в цепях обратной связи, отличающийся тем, что содержит блок формирования тактовых импульсов, блок хранения кода типа формируемого в регистровой среде фильтра, блок хранения кода структуры фильтра, блок фильтрации, входы блока формирования тактовых импульсов, блока хранения кода типа формируемого в регистровой среде фильтра и блока хранения кода структуры фильтра соединены с выходом внешнего устройства настройки, выход блока формирования тактовых импульсов соединен с синхронизирующими работу входами блока фильтрации, входы настройки блока фильтрации соединены с выходами блока хранения кода типа формируемого в регистровой среде фильтра и выходами блока хранения кода структуры фильтра, блок фильтрации выполнен в виде однородной регистровой среды с сумматорами по модулю два в цепях обратной связи, входы каждой ячейки упомянутой однородной регистровой среды, образующей блок фильтрации, в зависимости от типа и структуры фильтра соединяются с соответствующими выходами блока хранения кода типа формируемого в регистровой среде фильтра и блока хранения кода структуры фильтра, выходы каждой предшествующей ячейки соединены с входами последующей ячейки, фильтруемая последовательность вводится в первую ячейку, результат фильтрации снимается с выхода ячейки, которая в соответствии с настройкой определена в качестве выходной, блок фильтрации имеет выход, позволяющий выводить информацию последовательно с выхода любого из элементов программируемой однородной регистровой среды, выбранного кодом настройки структуры, и выход, позволяющий осуществить параллельный вывод состояния всех элементов среды.