Цифровой фильтр Советский патент 1986 года по МПК H03H17/00 G06F17/17 

:д сг

4

:о х Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повьшение быст родействия цифрового фильтра. На чертеже приведена схема цифро вого 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 вый тактовый вход 9, генератор-10 тактовых импульсов, счетчик 11, блок 12 элементов ИЛИ, счетчик 13, второй вход 14 тактовый, а также счетчики 15 и 16. Фильтр работает следующим образом. Каждый совпадающий по времени с импульсами дискретизации входных дан ных п-й импульс запуска на входе 9 увеличивает на единицу адрес счетчика 13, работающего по модулю N (N порядок фильтра). Одновременно кажд из этих импульсов устанавливает в счетчике 15 адрес, предшествующий ну левому (во всех разрядах единицы). Каждый т-й импульс запуска на входе 14, совпадающий по времени с моментом присутствия на входе.1 входной выборки х(п), где ,1,...,М-1 иомер 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 импульсов, расположенные по времени между импульсами запуска на входе 9. Таким образом, счетчики 13 и 15 формируют адреса записи входных выбор(ок которые в моменты их записи в блок 2 памяти через блок 12 поступают на ег адресные входы. За время п-го периода импульсов дискретизации входных данных производится последовательная запись выборок х(п)„, х(п),,..., х(п)|(,., по М адресам счетчика 15 начиная с нулевого адреса этого счётчи ка для выборки х(п)д и кончая адресом М- 1 для выборки х(п)ц., . Адрес счетчика 13 во время записи этих выборок не изменяется. В следующий, (п+1)-й, период дискретизации адрес счетчика 3 увеличивается на едииицу, и во время этого периода проходит запись выборок x(n+l), х(п+1) , ..., х(п+1)д, по адресак}, формируемым счетчиком 15 в той же последовательности, что и в п-М периоде частоты дискретизации. Таким .образом, осуществляется запись в блок памяти объемом MxN слов выборок входного процесса. Во время (n+N)-ro периода за счет работы счетчика 13 по модулю N производится запись выборок x(n+N) , x(n+N),,..., x(n+N),,, в ячейки памяти, в которых хранились выборки x(n)5j, 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 N отсчетов, хранящихся в блоке памяти входных отсчетов j . «l i K-lJj 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 яапуска. Код числа К устанавливается по входам 6 и , заносится в счетчик 7 его собственнь1М сигналом переноса. Таким образом, период следования сигналов переноса счетчика 7 равен К периодам дискретизации входного процесса. Каждыйсигнал переноса этого счетчика является началом цикла считывания. Этим сигналом производится запись в счетчики 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 поданы на счетные входы счетчика 8, являкяцегося формирователем адресов коэффициентов, и счетчика 11. Оба счетчика работают по модулю N. Сиг31нал переноса счетчика 8, возникающий после считывания последнего -весового коэффициента, подан на счетный вход счетчика 16. Этот же сигнал осуществляет перезапись из счетчика 1.3 в счетчик 11 его текущего адреса с добавлением к этому адресу единицы. Счетчики Пи 16 являются формирователями адресов считывания из блока 2 памяти. Они подаются на его адресный вход через блок 12. Допустим, что сигнал переноса счетчика 7 возникает во время п-го импульса запуска на входе 9. Первый импульс q. выхода генератора 10 устанавливает 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 танавливает в счетчике 16 тоже нулевой адрес. Таким образом формируется адрес хранения выборки (N-l)J т.е. самой старой выборки канала обработки . Адрес самой старой выборки устанавливается в результате перезаписи из счетчика 13 в счетчик 11 его текущего адреса с добавлением к нему единицы и за счет того, что 0ба счетчика работают мо модулю N. Последующие импульсы генератора 10 осуществляют перебор адресов счетчиков 8 и 11 . Таким образом первые N. импульсов вызывают считывание следую щих последовательностей коэффициентов и входных выборок массивов {hj и хо,-: .h(o), h(l),..., h(N-l); (О (N-l), (N-2)o,..., .оНачиная с N+1 импульса генератора происходит повторное считывание коэффициентов и считывание массива сле дующего канала обработки i,; Это 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 ,-(N-l).,, где Р, - количество периодов дискретизации входного процесса, прошедших за время считывания массива . (2) 8 Таким образом, импульсами генератора с (N+l)-ro по 2N-A производится считывание последовательности (1) и последовательности ,-(N-1), , ,-(N-2) ,..., ,„,, . (3) Лоеледкие N импульсов генератора в цикле считывания формируют на входе арифметического устройства последовательность., -(N-l)., ,., -(N-2)..M..l..M-.;( где JP., - число периодов дискретизации входного процесса, прошедших за время считывания массивов xglj , х,ij ,..., x. . В следующем (j+l)-M 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 (N-l)l . Первые N импульсов генератора осуществляют, считывание последовательности массива {хо) (N-l) , (К-2)„, , .45) Импульсы генератора с (N+l)-ro по 2Ы-й считывают последовательность массива {x,j,. x n4-K+P -(N-l)., , х п+К+Р, ).. .-, . (6) Последние N импульсов генератора в (j+l)-M цикле считывания считывают последовательность массива Гх.. ,V г--V J 14-1 х п+К+Р,.. -(N-l), . хГп+К+Р., -(N-2).,...., M-UmsM-i , Попарное сравнивание последовательностей (2) и (5), (3) и (6), (4) и (7) показывает, что считываемые в арифметическое устройство массивы последующего (j+l)-ro цикла обновлены на К отсчетов по сравнению с предьщуим J-M циклом. Обработка М каналов по N отсчетов существляется при выполнении условия:: -к 4,-N -ь t к, м. де fg - частота дискретизации входного процесса; t - время считывания из блока памяти; - время записи в блок памяти. t Если время t цц,„ вычисления арифметическим устройством элементарной операции перемножения двух чисел больше tj. , то в формуле (8) следует подставить вместо время tuMM При необходимости устройство позволяет производить фильтрацию без прореживания выходных отсчетов () npv| 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. Формул.а изобретения Цифровой фильтр, содержащий блок памяти, выход которого подключен к информационному входу регистра, выхо 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, информационный выход которого подключен к входу задания коэффициента арифметического блока, информационный выход третьего счетчика подключен к первог-iy входу блока элементов ИЛИ, выход которого подключен к адресному входу блока памяти, информационный вход которого является информационным входом фильтра, первый тактовый вход которого подключен к счетному входу четвертого счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока элементов ИЛИ, отличающ И и с я 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 тактовый вход фильтра подключен к установочному входу пятого счетчика и счетному входу первого счетчика, выход переноса которого подключен к установочным.входам первого и второго счетчиков, входу запуска генератора тактовых импульсов и установочному 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.

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.