Цифровой фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H17/00 

Изобретение относится к технике оптимального приема сигналов и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов, а также в радиолиниях в качестве согласованного фильтра для вьзделения кодовых слов в виде псевдослучайных последовательностей (ПСП) ,

Известен цифровой фильтр, содержащий регистр сдвига и многовходовой сумматор, состоящий из блоков совпадения, подключенных к выходам разрядов регистра сдвига, вторые входы блоков совпадения соединены с выходами элементов хранения кода веса, а выходы - с входами мнрговходового сумматора 1 J.

Недостатком данного цифрового фильтра является его низкое быстродействие, что объясняется необходимостью вьтолнения за один такт работы (такт сдвига) суммирования большого числа (N) кодов, что снижает частотный диапазон обрабатываемых сигналов. Кроме того, цифровой . фильтр имеет низкую надежность из-за большого числа связей, вызванных необходимостью иметь отводы от каждого разряда регистра сдвига. Отмеченные недостатки устройства тем значительнее, чем больше длина обрабатываемой ПСП.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные регистр сдвига и многовходовой сумматор, дополнительный вход которого соединен с выходом первого селектора знака, второй селектор знака, вход которого подключен к выходам разрядов регистра сдвига, а вькод - к первому входу двухвходового сумматора, второй вход которого подключен к выходу регистра задержки, вход которого соединен с выходом двухвходового сумматора С2.

Однако известный цифровой фильтр не может обеспечивать согласованную фильтцию ПСП, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения согласованной фильтрации псевдослучайных после довательностей.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий регистр сдвига, выходы разрядов которого подключены к входам многовходового сумматора, а также первый Двухвходовой сумматор, выход которого подключен к входу регистра задержки, выход которого соединен с первым входом первого двухвходового сумматора, введены второй и третий двухвходовые сумматоры и умножитель на два, при этом первый вход второго двухвходового сумматора подключен к выходу первого разряда регистра сдвига, второй вход - к выходу по следнего разряда регистра сдвига, fi выход - к первому входу третьего двухвходового сумматора, второй-вход которого соединен через умножитель на два с выходом многовходового сумматора, а выход - с вторым входом первого двухвходового сумматора третий вход которого является входом сигнала логической единицы, при этом входы многовходового сумматора подключены к выходам разрядов регистра в соответстВИИ с ,.,

вой коэффициент.

На чертеже представлена структурная электрическая схема цифрового фильтра.

Цифровой фильтр содержит регистр 1/сдвига, второй двухвходовой сумматор 2, многовходовой сумматор 3, умножитель 4 на два, третий 5 и первый 6 двухвходовые сумматоры, регист 7 задержки и вход 8 сигнала логической единицы.

Устройство работает следующим образом.

При согласовании фильтрации бинарных сигналов вычисляется взвешенная сумма

(1)

(Я

где х - отсчеты входного сигнала,

принимающие значения +1

и -1i К.гл).- весовые коэффициенты,

принимающие значения +1

и -1;

значения ожидаемой ПСП. Вьтолнение фильтрации непосредственно по выражению (1) при обработке ПСП требует избыточного количества операций. Для сигнала на выходе цифрового согласованного фильтра в и . (1-1)-м тактах: ..Kj MN-2| N n-(N-1) (2) ( . x -. n-CN-Zl N-S n-1 0 n-2 1 n-{N-l) N-2 ft-N N-f После суммирования вьфажений (2) и (30 и приведения подобных членов, получаем (,(n4N-1) N-l N-2n-N N-1 Леренеся У. в левую часть, испол зуя знак суммирования и вынося коэф фициент 2 из-под знака суммы, получаем разностное уравнение работы согласованного цифрового фильтра: ... n n - %-NVl 2 Ли-( В выражении (4) в отличие от выр жения (1) для получения очередного }наче)1ия выходного сигнала Чf используются не только настоящее и пр дыдущее значения входного сигнала ч но и полученное в предьщущем такте значение выходного сигнала Vn.i-Коэф в вькраженйи (4 фициенты могут принимать одно из трех значений +1, -1,0. Известное свойство ПСП состоит в том, что в них общее число пар соседних позиций (K.i,K принимающих значения (+1,-1), (-1, +1), (+1,+1), (-1,-Ч), практически одинаково. Поэтому в выражении (4) примерно половина коэффициентов V ii-i --2равна нулю, что существенно .(почти в два раза) сокращает число необхолимых операций при фильтрации Перед началом работы регистр 1 сдвига и регистр 7 задержки устанавливаются в исходное состояние. Фильтрующий сигнал х, поступает на вход регистра 1 сдвига. В каждом такте работы сигналы с выходов первого и последнего ()-го разрядов регистра 1 сдвига суммируются вторым двухвходовым сумматором 2, а сигналы с промежуточных выходов регистра 1 сдвига - многовходовым сумматором 3. Образовавшееся на выходе многовходового сумматора 3 число умножается на два в умножителе 4 и складывается в третьем лвухвхоповом сумматоре 5 с результатом, полученным на втором двухвходовом сумматоре 2. Сигнал в виде прямого параллельного кода с выхода . третьего двухвходового сумматора 5поступает на второй вход первого двухвходового сумматора 6, на первый вход которого поступает задержанный на один такт выходной сигнал, сформированный в предыдущем такте работы фильтра (Vf,), ЗадержанньА на такт выходной сигнал поступает с инверсных выходов регистра 7 задержки и потому представлен в обратном коде. На входе переноса мпадшего разряда двухвходового сумматора 6постоянно действует единичный потенциал, поданный с входа 8 сигнала логической единицы, образующий вместе с поступающим обратным кодом дбполнительный код числа ..В результате на первом двухвходовом сумматоре 6 выполняется операция .вычитания числа v. i так что на выходе первого двухвходового сумматора 6 оказывается сформированным выходной отфильтрованный сигнал Vf,, который записывается в регистр 7 задержки для использования в следующем такте работы. Таким образом, предлагаемый цифровой фильтр обеспечивает согласованную фильтрацию псевдослучайных последовательностей .

ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий регистр сдвига, выходы разрядов которого подключены к входам многовходового сумматора, а также первый двухвходовой сумматор, выход которого подключен, к входу р егистра задержки, выход которого соединен с первым входом первого двухвходового сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональньк возможностей путем обеспечения согласованной фильтрации псевдослучайных последовательностей, в него введены второй и третий двухвходовые сумматоры и умножитель на два, при этом первый вход второго двухвходового сумматора подключен к вькоду первого разряда регистра сдвига, второй вход - к выходу последнего разряда регистра сдвига, а выход к первому входу третьего двухвходового сумматора, второй вход которого соединен через умножитель на два с выходом многовходового сумматора, а выход - с вторым входом первого двухвходового сумматора, третий вход которого является входом сигна§ ла логической единицы, при этом входы многовходового сумматора подключены к выходам разрядов регистра с сдвига в соответствиис К + Ц - , где К - весовой коэффициент. iNd СЛ а