Устройство для частотного разделения многоканального цифрового сигнала Советский патент 1986 года по МПК H03H17/06 

Изобретение относится к цифровой многоканальной связи и предназначен для вьщеления канальных сигналов из группового сигнала с частотным разделением каналов.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства

Устройство содержит элементы 1 задержки, группу умножителей 2 н коэффициенты, группу сумматоров 3, группы умножителей 4 на ко; ффициент и группу сумматоров 5.

Принцип работы устройства можно объяснить, рассматривая нерекурсивный цифровой фильтр нижних частот (ЦФНЧ) в качестве исходного устройства при построении цифрового фильтра для разделения многоканального сигнала.

Известно, что частотную характеристику цифрового полосового фильтра можно представить как сумму, частотных характеристик ЦФНЧ-Н (1 ), сдвинутых вправо и влево по оси частот на величину центральной частоты полосы пропускания -го цифре вого полосового фильтра (), формируемого на основе ЦФНЧ, при этом импульсная характеристика ЩФ представлена через импульсную характеристику ЦФНЧ

h (п) h{n) .COSQ; .п., (1)

где h ( - последовательность отсчетов импульсной характеристики ЦФНЧ; Ь;(п)- последовательность отсчетов импульсной характеристики ЦПФ.

В многоканальных системах все не- частоты, используемые при частотном уплотнении, и частота дискретизации нормируются и берутся кратными какой-нибудь постоянной величине, поэтому СО; различных ЦПФ тоже будут кратньм одной постоянной величине и отношение бз;, к частоте дискретизации можно представить правильной радиональной дробью

«;

Подставляя

h-(n)

2l i-

q

2 в 1

h(n).cos

где j - номер канала или ЦПФ в многоканальной системе, и, так как

должно выполняться Котельникова, то

О; ITj i

условие теоремы

5

макс 2 Спектр многоканального сигнала

СО; Дйз

i L

q

Выражение (3) означает, что для перехода от ЦФНЧ к ЦПФ, настроенному не центральную частоту i -го канала, необходимо перемножить отсчеты импульсной характеристики ЦФНЧ на отсчеты сдвигающей последовательности cos -- 1п; , что требует большого количества дополнительных операций умножения при аппаратурной реализации такого перестраиваемого фильтра. Однако количество операций умножения можно во много раз уменьшить, если учесть,

1Г

что последовательность cos -- in

q

содержит ряд одинаковых значений, следующих с периодом q отсчетов

0

2 м

cos .- q

i (n+q) (4)

21Г in cos -

q

Это позволяет сгруппировать слагаемые с одинаковыми множителями в выражении свертки, по которому определяется последовательность Y- (n) на выходе i -го Щ1Ф:

1-1

Y;(n) Z: cos

.х{п-т-1с),

H (

ч.

2

- mi ZT h(m-lq) .

q

(5)

где N - число отсчетов импульсной характеристики ЦФНЧ можно всегда сделать кратным а , дополнив импульсную характеристику нулевыми отсчетами.

Четная симметрия функции cos х

2 ь . 2 Г .. .

сов - in COS - i(q-n)

q q

позволяет сократить число множителей вида cos - mi в выражении (4)

q

еще

вида вдвое:

V-1

IX(nbIIco6- m;il|h --0

XX h-m.

тч ( lC2E+n-1

Я(2гм1

„.„ЛЛ,ь.

+

55

ь(е).х(.-Ц),

(6)

если q нечетно, и

о ч- Г Г (26+0

2 о-ч q-i г

V/ , S- 2 U

COS -mi 2 1 h

m.l (,

- t-m «

«X

-..a(.,,..

N

(.x(,).4((n.|4, (7)

если q-четно.

Вьгражение {7) не. учитывает нечетную симметрию функции относительно точки х- , Что позволяет в случае чатных д уменьшить количество дополнительных множителей еще вдвое

В общей случае количество дополнительных умножителей М, , вводимых в ЦФНЧ для преобразования его в ЦПФ, определяется количеством отличных друг от друга по модулю значений последовательности cos - in,

1 1 не равным 0,1 и

-1

«1 оМ,

-2

1Г

если q нечетно если четно

q/4-l, если кратно 4 q/4-2, если кратно 12

(8)

Так как периодичность сдвигающей последовательности при заданном q не зависит от i (4), то структура группирования является одинаковой для всех цифровых фильтров (ЦФ), которые строятся на базе исходного ЦФНЧ. В результате этого возможны дискретная перестройка ЦФ с шагом

2 iCtf - путем смены множителей по

q

формулам (6 и 7), количество которых определяется по формуле (8), подаваемых на дополнительные умножите- . ли, или реализация многоканального фильтра,эквивалентного гребенке ЦПФ из i фильтров,путем параллельного подключения нескольких умножителей, на каждый из которых псдает2 . г.

ся множитель cos - in, где h - const, а , I , и формирова- ния выходов отдельных каналов суммироi:

7)

четноуовое.

лдио в иче,

8)

12266094

ванием выходных результатов умножений, соответствующих данному каналу.

015щее количество умножителей, необходимых для формирования много- 5 полосного фильтра с максимально воз- можным при заданном количестве каналов , вследствие коммутативности i и N в выражении (4) равно .

Последовательность отсчетов вход 10 iforo сигнала поступает в цифровые элементы 1 задержки, к отводам которых подключены умножители 2 на коэффициенты взятого за основу ЦФНЧ, рас-- считанного из того условия, что по- 15 лоса пропускания ЦФНЧ в два раза уже требуемой полосы пропускания формируемых ЦПФ, Группирование слагаемых производится сумматорами 3, умножение на отсчеты сдвигающих пос- 20 ледовательностей - умножителями 4. Сумматоры 5 объединяют выходы умножителей, в которых производится умножение на отсчеты какой-либо одной сдвигающей последовательности, 25 и формируют выходы отдельных ЦПФ.

Формула изобретения

Устройство для частотного разде- ления многоканального цифрового сигнала содержащее. N последовательно соединенных элементо задержки, причем выход i-ro (i 1,N) элемента задержки подключен к входу i-ro умножителя на коэффициент первой группы, отличающееся ем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первую и вторую группу сумматоров и М групп по М умножителей (М N/q, где N - объем входной выборки, q - число каналотв), причем выход (jf l.q)-ro (j- ,) умножителя на коэффициент первой группы подключен к j-му входу 1-го умножителя первой группы, выход которого подключен к входам умножителей на коэффициент (l+l )й группы, при этом выход k -го (,) умножителя на коэффициент (1+1)-и груп- пы подключен к 1-му входу k-ro сумматора второй группы, выход которого является выходом 1-го канала устройства.

Редактор О. Бугир

Составитель А. Баранов

Техред Л.Олейник Корректор М. Шароши

Заказ 2145/56

Тираж 816Подписное

ВПНИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. t/5

Прои:жодстве)и1о-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области цифровой многоканальной связи. Цель изобретения - упрощение устройства. С этой целью устройство содержит группы сумматоров и М групп по М умножителей, соединенные с остальными узлами устройства в соответствии с решаемой задачей. Устройство предназначено для выделения канальных сигналов из группового сигнала с частотным разделением каналов.. Принцип работы состоит в рассмотрении нерекурсивного цифрового фильтра нижних частот в качестве исходного устройства при построении цифрового 1)ильтра для разделения многоканального сигнала. 1 ил. i ю to Од Од