Устройство для формирования тригонометрических коэффициентов быстрого преобразования Фурье Советский патент 1987 года по МПК G06F17/14 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности предназначено для использования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Устройство содержит регистр 1, сумматор 2, блок 3 преобразования прямого кода в инверсный, полусумматор 4, блок 5 постоянной памяти, блок 6 управления, элемент И 7, выход 8 тригонометрического коэффициента, информационный вход 9 устройства, знаковый выход 10, вход П начальной установки, тактовый вход 12, вход 13 выбора коэффициента, элемент ИЛИ 14, элемент И 15, сумматор 16 по модулю два.

Принцип работы устройства для формирования тригонометрических коэффициентов быстрого преобразования Фурье заключается в следующем.

В блоке постоянной памяти 5 последовательно записаны значения четверти периода синусоидальной функции от sin О до sin (

fO

дискретизацией по углу

5

0

сам соответственно 0,1,...,2 -1. В силу симметрии синусоидадьной и косину с оид ал ьной функций, задавая на входе блока 6 постоянной памяти 5 соответствующие адреса, на выходе указанного блока получают действительную или мнимую составляющие требуемого тригонометрического коэффициента .

В табл. 1 приведены данные формирования адресов для обращения к блоку 5 постоянной памяти в первой итерации БПФ.

3

2

3 2 1 О

-3

2.- 2

Т а

лица

+ + +

+

+

Из таблицы следует, что адреса мнимой части тригонометрических коэффициентов совпадают с (п-2) двоичными разрядами номера тригонометрического коэффициента для коэффициентов с номерами 0,1,...,2 и являются дополнением номера коэффициента

n-i до 2 для коэффициентов с номерами

и- аh-1

(2 +1),...,(2 -1) и формируются

соответственно преобразованием (п-2) разрядов номера тригонометрического коэффициента в дополнительный код. Исключение составляет тригонометрический коэффициент с номером , адрес мнимой составляющей которого формируется инвертированием () разрядов номера тригонометрического коэффициента.

Адреса действительной части триго нометрических коэффициентов совпадают с (п-2) двоичными разрядами номер тригонометрического коэффициента для

коэффициентов с номерами (2 +1), ...(2 -I), что является дополнени„h-l

ем номера коэффициента до 2 для коэффициеитов с номерами 0,1,...,

(2 ) и формируются соответственно преобразованием (п-2) разрядов номера коэффициента в дополнительный код Исключение составляет тригонометрический коэффициент с нулевым номеПродолжение табл.

0

5

,

ром, адрес действительной составляющей которого формируется инвертированием (п-2) разрядов номера тригонометрического коэффициентов. В остальных итерациях БПФ формирование происходит аналогичным образом.

Номер тригонометрического коэффициента формируется в зависимости от номера итерации БПФ по формуле

А.-, 2- , где А

it-i

номер предыдущего триго- - нометрического коэффициента (kO,l,...,2 ); А - номер текущего тригонометрического коэффициента; i - текущий номер итерации

(,2,...,п).

Выбор в данный момент времени действительной или мнимой части тригонометрического коэффициента осуществляется по команде выбора коэффициента. В зависимости от команды выбора коэффициента на входе 13, на выходах 8 и 10 формируются соответственно действительная или мнимая части тригонометрического коэффициента и знак этого коэффициента. IРегистр 1 и сумматор 2 в совокупности представляют собой накапливающий сумматор, работающий с постоянной суммирования , где i - текущий номер итерации.

Номер тригонометрического коэффициента формируется на выходе регистра 1 и поступает на вход сумматора 2 для формирования следующего номера тригонометрического коэффициента (п-2) разряда номера тригонометрического коэффициента проходя через блок 3 преобразования прямого кода в инверсный и полусумматор 4 и в зависимости от команд блока управления 6 преобразуется либо в инверсный либо в дополнительный код

Команда выбора коэффициента с уровнем логической 1 соответствует действительной части, а с уровнем логического О - мнимой части тригонометрического коэффициента.

Устройство для формирования три- гометрических коэффициентов быстрого преобразования Фурье работает следующим образом.

Первоначально на вход 11 устройства подается импульс начальной ус- |тановки, по которому регистр 1 уста навливается в нулевое состояние. На вход 9 устройства подается параллельный код, соответствующий номеру итерации БПФ. В первой итерации БПФ подается код 000...01, во второй - код 000...10, в (п-1)-й - код 010...00 и так далее. Такой код может быть получен, например, с выхода итерационного сдвигового регистра процессора БПФ. Для получения действительной части первого тригонометрического

либо транслируется на адресный вход блока постоянной памяти без преобра- зования. Блок управления .6 формирует

команды управления в зависимости от номера коэффициента и от команды выбора коэффициента,

В табл. 2 приведена зависимость номера коэффициента от команды выбо- pa коэффициента.

Таблица 2

коэффициента на вход 13 подается единичная команда и блок 6 управления формирует на первом выходе единичный сигнал, а на втором выходе - нулевой сигнал, по которым на адресные входы блока 6 постоянной памяти поступает адрес в выхода регистра 1, проинвертированный в блоке 3 преобразования прямого кода в инверсный и протранслированный через полусумматор 4 без изменения, т.е. 111...11, Для получения мнимой части первого тригонометрического коэффициента

на вход 13 устройства подается нулевая команда и блок 6 управления формирует на первом и втором выходах нулевые команды, по которым на адресные входы блока 5 постоянной памяти

поступает адрес с выхода регистра 1, протранслированньш без изменения через блок 3 преобразования прямого кода в инверсный и полусумматор 4, т.е. 000...00. Действительная и мнимая части .тригонометрического коэф- фициента формируется на выходе устройства. Знак действительной или мнимой частей тригонометрического коэффициента формируется схемой И 7 и передается на выход 10 устройства.

Второй тригонометрический коэффициент формируется после подачи на вход 12 устройства тактового импуль са, по которому в регистр 1 записывается информация с выхода сумматора 2, в котором записанное в предьщущем такте содержимое регистра 1 суммируныи, вход синхронизации которого подключен к первому выходу блока ,- 15 управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр и полусумматор, выход которого подключен к адресному входу блока постоян- ется с кодом итерации. Для получения 20 ной памяти, выход сумматора подклю- действительной части второго тригоно- чен к информационному входу регист- метрического коэффициента блок 6 управления формирует единичные команды на выходах, по которым на адресные входы блока 5 постоянной памяти по- 25 ступает дополнительный код от (п-2)-х разрядов номера тригонометрического

ра, выход i-ro (, n-2, , N - размер преобразования) разряда которого подключен к i-му входу группы блока управления и входу i-ro разряда блока преобразования прямого кода в инверсный, i-й выход которого подключен к i-му входу полусумматора, вход синхронизации которого подкоэффициента, полученный на выходах полусумматора 4. Для получения мнира, выход i-ro (, n-2, , N - размер преобразования) разряда которого подключен к i-му входу группы блока управления и входу i-ro разряда блока преобразования прямого кода в инверсный, i-й выход которого подключен к i-му входу полусумматора, вход синхронизации которого подмой части второго тригонометрическо- 30 ключен к второму выходу блока управ-. го коэффициента блок управления 6 формирует нулевые команды на выхо-, дах, по которым на адресные входы блока 5 постоянной памяти поступает (п-2) разряда номера тригонометрического коэффициента, протранслиро- ванные без изменения через блок 3 преобра:зования прямого кода в инверсный и полусумматор 4, т.е. 000...01.

Третий и последующие тригонометрические коэффициенты формируются аналогичным образом при поступлении тактовых импульсов. При переходе к следующей итерации регистр J обнуляется автоматически и не требуется поДачи импульса начальной установки.

Импульс начальной установки и команда выбора коэффициента поступают с устройства управления, а тактовые импульсы - с устройства синхронизации процессора БПФ.

ления, первый вход которого объединен с первым входом элемента И и подключен к выходу (п-1)-го разряда регистра, выход j-ro (, п-1) раз35 ряда регистра подключен к j-му входу второй группы сумматора, тактовый и установочный входы регистра являются соответственно тактовым и установочным входами устройства, вторые вхо40 ды элемента И и блока управления объединены и является входом выбора коэффициента устройства, причем блок управления содержит элемент И, сумматор по модулю два и элемент ИЛИ,

45 выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу сумматора по модулю два и являются первым выходом блока управления, вторым выходом

50 которого является выход элемента И, первый и второй входы сумматора по модулю два являются соответственно первым и вторым входами блока управления, J-M входом группы которого

55 является i-й вход элемента ИЛИ.

ВНИИПИ Заказ 783/53 Тираж 673Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

70728

Формула изобретения

Устройство для формирования тригонометрических коэффициентов быстрого преобразования Фурье, содержа5 Diee сумматор, первая группа входов которого является группой информационных входов устройства, элемент И, выход которого является выходом знака коэффициента устройства, выходом

fO коэффициента которого является выход блока постоянной памяти, блок преобразования прямого кода в инверсныи, вход синхронизации которого подключен к первому выходу блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр и полусумматор, выход которого подключен к адресному входу блока постоян- ной памяти, выход сумматора подклю- чен к информационному входу регист-

ра, выход i-ro (, n-2, , N - размер преобразования) разряда которого подключен к i-му входу группы блока управления и входу i-ro разряда блока преобразования прямого кода в инверсный, i-й выход которого подключен к i-му входу полусумматора, вход синхронизации которого подключен к второму выходу блока управ-.

ления, первый вход которого объединен с первым входом элемента И и подключен к выходу (п-1)-го разряда регистра, выход j-ro (, п-1) разряда регистра подключен к j-му входу второй группы сумматора, тактовый и установочный входы регистра являются соответственно тактовым и установочным входами устройства, вторые входы элемента И и блока управления объединены и является входом выбора коэффициента устройства, причем блок управления содержит элемент И, сумматор по модулю два и элемент ИЛИ,

выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу сумматора по модулю два и являются первым выходом блока управления, вторым выходом

которого является выход элемента И, первый и второй входы сумматора по модулю два являются соответственно первым и вторым входами блока управения, J-M входом группы которого

является i-й вход элемента ИЛИ.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности предназначено для использования в составе специализированных процессоров быстрого преобразования . Фурье. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство содержит регистр 1, сумматор 2, блок 3 преобразования прямого кода в инверсный, полусумматор 4, блок 5 постоянной памяти, блок 6 управления, элемент И 7, вьлход 8 коэффициента, информационный вход 9, выход 10 знака, вход 11 начальной установки, тактовый вход 12, вход 13 выбора коэффициента, причем блок 6 управления включает в себя элемент ИЛИ 14, элемент И 15 и сумматор 16 по модулю два. 1 ил., 2 табл. i (Л С ьэ ;о о to