Цифровой согласованный фильтр Советский патент 1986 года по МПК H03H17/00 

Фиг.1 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 выделения кодовых слов в виде псевдослучайных последовательностей (ПСП). Цель изобретения - расширение класса обрабатываемых псевдослучайных последовательностей при обеспече НИИ высокого быстродействия и просто ты реализации. , На фиг.1 приведена структурная схема цифрового согласованного фильт ра; на фиг.2 и 3 - варианты выполнения блока вычитания. Цифровой согласованный фильтр содержит регистр 1 сдвига, первый сумматор 2, многовходовый сумматор 3, умножитель 4, второй сумматор 5, регистр 6, вход 7 сигнала логической 1, вход 8 сигнала установки исходного состояния, блок 9 вычитания, содержащий блок 10 инверторов, сумма тор 11, первый 12 и второй 13 входы. Цифровой согласованный фильтр pea лизует нерекурсивную процедуру согла сованной фильтрации бинарных сигналовУ. ГХ,..,-К,„ (О где Хц - отсчеты входного сигнала, принимающие значения 1 и -1 К,. - весовые коэффициенты фильтра, принимающие значения 1 и -1 . Для пояснения принципа работы циф рового согласованного фильтра преобразуем выражение (1), описывающее в общем виде алгоритм фильтрации бинар ных сигналов, на две суммы по i, для которых.Kj принимают значения 1 и -1 Y.UX,.; ---E.-ПIIx,.., . (а) --Оi(K.:-1) i(K.---H) Прибавляя и вычитая в правой час ти X . , получают . И- I, i(K..t; ; у . + 25 х . (3J М h - 1 -1 i{K.--+l) Введем обозначение Z тогда irO .---2-K 2lI (-( и - .(K.,) апишем выражения для Z в п-м и fn1)-м тактах: ..-,(NW(N-l) VrV.-.-,-3.-.(N-,,.-N После вычитания из первого выра ения второго и приведения подобных ленов, получим h h-i h r.-N Перенося Zj в правую часть имеем ..2., Выражения (4) и (5) вместе образуют систему разностньпс уравнений, описывающую работу цифрового согласованного фильтра; У - -7 +9 X и г, 1. ) z, -x,.-z,., Перед началом работы регистр 1 сдвига и регистр 6 устанавливаются в исходное состояние. Фильтруемый сигнал Хп поступает на вход регистра 1 сдвига. В каждом такте работы сигнал с прямого выхода первого разряда регистра 1 сдвига суммируется во втором сумматоре 5 с сигналом, поступакнцим с инверсного выхода последнего разряда регистра 1 сдвига. На третьем входе сумматора 5, представляющем собой вход переноса младшего разряда, постоянно действует единичный потенциал, подаиньп с входа 7 сигнала логической 1, образующий вместе с сигналом с инверсного выхода последнего разряда регистра 1 сдвига дополнительный код числа. Поэтому на выходе сумматора 5 образуется число, . представлякицее разность сигналов , которое складывается в первом сумматоре 2 со значением сигнала Zf,, , хранящимся в регистре 6. На выходе сумматора 2 образуется сигнал Z, который записывается в регистр 6 для использования в следующем такте работы. Одновременно с формированием сигКала в многовходовом сумматоре 3 производится суммирование сигналов, по ступающих с тех разрядов регистра 1 сдвига, для которых . Образующе еся на выходе многовходового суммат ра 3 число Х ; умножается на два ,(К.+1Г в умножителе 4 и поступает на первы вход 12 блока вычитания, на второй вход 13 которого поступает число ZНа третьем входе блока вычитания, представляющем собой вход переноса младшего разряда, постоянно действу ет единичный потенциал, поданный с входа 7 сигнала логической 1, обр зующий вместе с кодом Z дополнител ный . Поэтому на выходе блока 9 образуется разность 2) Х -, -Z ((К. 4-1) представляющая собой вьгходной отфильтрованный сигнал. Рассмотренный вариант цифрового согласованного фильтра весьма эффективен при обработке ПСП, у которых число элементов, равных 1, меньше по ловины, В этом случае он обеспечивает высокое быстродействие и прост в реализации, В этом случае, когда в ПСП больше лоловины элементов равны 1, должен быть использован второй вариант выполнения блока 9 вычитания, По аналогии с цифровым согласован иьм фильтром с первым вариантом выполнения блока 9 вычитания для второ го варианта может быть получена система разностных уравнений, описываю щая его работу: fV. H-2lI H--. ; i(K--i) ,--x,-x,.z., Принцип его работы по данному варианту аналогичен принципу работы цифрового согласованного фильтра по первому варианту. Отличие состоит лишь в том, что на выходе блока 9 вы читания формируется отфильтрованный сигнал У;,, представляющий разность ЧК.--1) Формула изобретения 1. Цифровой согласованный фильтр, содержащий регистр сдвига, вход кото рого является входом цифрового согла сованного фильтра, а выходь разрядов которого подключены к соответствующим входам многовходового сумматора, первый сумматор, выход которого подключен к входу регистра, выход соторого соединен с первым входом первого сумматора, а вход установки исходного состояния - с входом установки регистра сдвига, второй сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам вого и последнего разрядов регистра сдвига, умножитель, вход которого соединен с выходом многовходового сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения класса обрабатываемых псевдослучайных последовательностей при сохранении высокого быстродействия и простоты реализации, в него введен блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом умножителя, второй вход - с выходом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, третьи входы второго сумматора и блока вычитания объединены ,и являются входом сигнала логической единицы, а выход блока вычитания является выходом цифрового согласованного фильтра, 2,Фильтр поп,1,отлича ющ и и с я тем, что блок вычитания содержит блок инверторов и сумматор, первый вход которого является первым входом блока вычитания, второй вход соединен с выходом блока инверторов, вход которого является вторым входом блока вычитания, третий вход и выход сумматора являются соответственно третьим входом и выходом блока вычитания, при этом входы многовходового сумматора подключены к выходам тех разрядов регистра сдвига, для которых коэффициенты цифрового согласованного фильтра равны , 3,Фильтр поп,1, отличающийся тем, что блок вычитания содержит сумматор н блок инверторов, вход которого является первым входом блока вычитания, а выход соединен с первым входом сумматора, второй и , третий входы и выход сумматора являются соответственно вторым и третьим входами и выходом блока вычитания, при этом входы многовходового сумматора подключены к выходам тех разряов регистра сдвига, для которых коэффициент цифрового согласованного фильтра равны -1.

13 12

75 12

rJiL, Ю

A

-Н ;/

I

Фиг.З

Изобретение может быть использован в устр-вах цифровой обработки сигналов . Цель изобретения - расширение класса обрабатьшаемых псевдослучайных последовательностей (ПСП) при обеспечении высокого быстродействия и простоты реализации. Устр-во содержит регистр сдвига 1, два сумматора 2 и 5, многовходовый сумматор 3, умножитель 4, регистр 6 и блок вычитания (БВ) 9. Цель достигается введением БВ 9, с помощью которого в устр-ве возможна обработка ПСП, у которых число элементов, равных 1, меньше или больше половины. БВ 9 может быть выполнен из сумматора и блока инверторов. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.