Устройство для вычисления деконволюции Советский патент 1989 года по МПК G06F17/16 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах цифровой обработки сигналов для бычисле- ния деконволюции при фиксированных значениях коэффициентов вектора импульсной характеристики.

Цель изобретения - повьппение быстродействия устройства.

На фиг. I изображена структурная схема предлагаемого устройства для случая и потоки данных на входах и выходах устройства , на фиг. 2 - функциональная схема операционного блока первой группы на фиг .3 - функциональная схема операци- онного блока второй группы;на фиг .4 - картина распространения вычислительных фронтов устройства.

Устройство для вычисления деконволюции для случая га 7 и п 5 содержит первую, группу информационных входов Ij (J 1,7), вторую группу информационных входов 21 (i 1,5), синхровход 3, операционные блоки Aij первой группы (i 1 ,4; j в 2,7), операционные блоки второй группы 4 5J (j i,7).

Операционный блок 41 j (i 1,4, ,7) содержит выход 5,п ервый вход 6, второй вход 7, третий вход 8, регистры 9-11, умножитель 12, вычитатель

4 СО

13, первый 14, второй 15 и третий 16 выходы.

Операционный блок 45j (,) содержит первый 17 и второй 18 входы регистры 19 н 20, делитель 21, первы 22, второй 23 и третий 24 выходы.

В основу работы устройства положен алгоритм вычисления деконволю- ций, который может быть получен из в ражения, описьшагащего свертку т-ком- понентного входного вектора Х(т)

Гх р Х,..,, Х JC п-компонентиым вектором коэффициентов Q (п) ГсО|,

COiWnlРезультатом свертки является т- компонентный вектор Y(m) { Y,,Y, . ..

мин (1,п)

1.

где Y,

X

WK

МИМ(1,И)

l-t-VI

,m,

или Y

СО, Х.+

« 2.

0},Х ; к I . Отсюда ,

Х;

деконволюция задается выражением

М1Ш(1,П)

Y; .Х,., /Q,, i l,m.

Указанная формула вычисления деконволюцни быть задана , рекуррентными соотношениями для К min(i,n), mln(i,n)-l, niin(i,n) - 2 HY (min(i, n) -t- 1) Y:

i 2,ml

При вычислении деконволюции для вектора Q (п) ,,Ci32 чени: коэффициентов сО; постоянно подают: I на соответствующие вторые информационные входы 2 устройства (фиг. 1);

Картгна распространения вычислительных фронтов устройства показывает очередность работы у онерацнон- ных блоков устройства по тактам.

При описании работы устройства в Ьбозначенш Y в скобках указывается номер i-ro рекуррентного шага, а в обозначении Yi - номер i указьшает такт работы устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистры 9, 10,11, 19 и 20 опера1щонных блоков устанавливаются в нулевое состояние.

На первую группу информационных входов 1J устройства (J 1,7) подаr t

ются элементы Y потока входных

,3

j векторов Y(l,m), где. tj 1 -2 (Jen) и Cj 2(j-3)() - номер такта работы устройства. На вторую группу информационных входов 2, 2,

2, 25 устройства постоянно подаются соответственно элементы СОу, 034,0,, CO-t и 10, (фиг. 1) . .

Рассмотрим работу устройства при вычислении деконволюции для входного вектора Y (1,7).

На нулевом такте на входы 1, и 2j подаются соответственно элементы Y° и СО. При этом в операционном блоке 4 5, элементы Y и и)° записываются соответственно в регистры 19 и 20,

0

5

0

5

0

5

0

а на выходе делителя 21 формируется значение X Y,/(J,.

На первом такте 2g 11ода)тся соответственно элепа входы 1 , 2

и

,(

,1

л

менты YJ, GD и COJ, а с выхода 24 one- рационного блока V-, значение Х( подается на вход 8 операционного блока 4,. При этом в операционном блоке 4,2 в регистры 9 и 10 записьшаются соответственно элементы Y и со1, а в регистр 1 1 - з:гачение X, , в результате чего на В1.1ходе умножителя 12 формируется значение , которое подается На вход вьгчитателя 13. На выходе вычитателя 13 формируется значение vW - X (Л

1 j I 2. л , Ulj .

На втором такте на входы 2, 2ц., 2 и Ij подаются соответственно элементы СО ,0) , СО ,Y, с выхода 16 операционного блока значейие Х подается на вход 8 операционного блока с выхода 14 операционного блока 442 3 вход 17 операционного блока

51значение Y,. В блоке формируется значение Y - Y 5 - Х,СОз , а в блоке формируется значение Xg , ,

На трет,ам такте на входы 2, 2, 2, 25 и tj подаются соответственно элементы Q , СЗ, Q 2 и ., с выхода 16 блока 4 33 на вход 8 блока 42 подается значение X,, с выхода 24 блока 45-2 на вход 6 блока 4(j подается значение . В блоке 4 формируется значение Х,(0, а в блоке 4,з - значение Y Х СОгНа четвертом такте на входы 2, 2, 2;, 2, 2j. и 1 у подаются соответственно элементы cOs,W, СО3 , COi , COi и У, с выхода 16 блока Aj значение Х пода- ется на вход 8 блока 4,, с выхода 16

514940176

блока 4 значение Xj подается на менты СО;, с выхода 14 блока 4jg на

вход 8 блока 4,, с выхода 14 блока

вход 17 блока 446 подается значение

4;, на вход 17 блока подается зна- , с выхода 24 блока на вход 8

,(11

В блоке 4,5 формируется

f (6

чение Y

значение Y « Y y - XfWf, в блоке - значение X i Y j /Wi, в блоке 4,4 - значение - ,.

На пятом такте на входы 21 (i , I,п) подаются соответственно эле- ю менты. W; , с выхода 16 блока значение Х подается на вход 8 блока 475, с выхода 14 блока 4 is на вход 6 блока 425 значение Y , с выхода 24 блока подается на вход 8

с выхода I4

у

блока 4

«б

- значение Ху, с выхода

14 блока 4,7 на вход 17 блока значение , с выхода 16 блока зб на вход 8 блока г1 значение Х, В блоке 4цб формируется значение

/1

блоке

- значение Y - Y / - Х,СО.

блока 4 значение Xj ,

блока 4,4 на вход 6 блока 444

значение Y . В блоке 444 формиру На десятом такте на входы 21 (i 1,п) подаются соответствующие 15 элементы С0| , с выхода 14 блока 4 на вход 17 блока 4jg подается значение Y , , с выхода 14 блока 4,-, на

f. В блоке

37

,1| о ,.,

- значение Y Y, о..а-.г. i . 1 илилс ч44 фирршру-вход 6 блока 4 - значение Y , с

ется значение Y 4 XjCOj в бло- выхода 16 блока а Bxof 8 бло - ке - значение Yy - Х2С04. 20 ка 4

На тестом такте на входы 21 (1 1,п) подаются соответствующие элементы СО; , на вход Ig - элемент Y,

с выхода 16 блока 4 на вход 8 блока

4,g - значение Х., с выхода 16 бло- 25 ( ,п) подаются соответствующие эле- ка 444 а вход 8 блока 4,5 - значе- менты СО; ,с выхода I 4 блока 4,7 на вход ние Xj , с выхода 14 блока 25,я блока 44 подаются значения ,

с выхода 24 блока 4 56 на вход 8 блока -j значение Xg . В блоке 4,7

ка 4,7 значение X

формируется значение Xg ,

в блоке 4

,.

На одиннадцатом такте на входы 21

(41

вход 6 блока 4,j - значение Y с

выхода 14 блока 44 на вход 17 блока ,(ii

- значение Y В блоке 454 форми-30 формируется значение .

руется значение Х 4,j- значение блоке 4

, в блоке

6 - значение Yg Y - .

На седьмом такте на входы 2L (1

1,п) подаются соответствующие элементы СО;, с выхода 24 блока 45, подается на вход 8 блока 4 значение Х, с выхода 14 блока 4,5 - на вход 17 блока значение Y , с выхоНа двенадцатом такте на входы 21 (i I,п) подаются соответствующие элементы СЭ;, с выхода 14 блока 44 на вход 17 блока 4 jr подается зна- OJ. чение Y 7 В блоке 4 57 формируется

ОЭ /-71,

значение Х Y,7CO,.

Аналогичным образом формируется значение элементов потока выходных векторов Х(1,т). При этом на выходах

да 26 блока 4j5Ha вход 8 блока 426 устройства 5j (j 1,7) формируются значение Х, с выхода 14 блока 4,6элементы , где Xj - элемент

ня nvnn ft finnva 4-, - QVi9U Huo Y.

26

значение Yg ,

(г .

на вход 6 блока 4

В блоке 4| формируется значение Y у Yy - , в блоке значение

yWI г, v - Y f

Yg Y - Х,Сл)4,

На восьмом такте на входы 21 (1 1,п) подаются соответствующие элементы COI , на вход 1. - элемент Y, с выхода 16 блока 42g на вход 8 блока 4,, - значение Xj, с выхода 16 блока на вход 8 блока 4 ,6 - значение Х, с выхода 14 блока на вход 17 бл(- ка 4,6 - значение Yg. В блоке ss формируется значение )., в блоке 4 - значение Yg - - , в блоке 4 - значение Y Y bi - .

Hg девятом такте на входы 21 (1 « 1 ,п) подаются соответствующие эле45

потока выходных векторов Х(1,т), tj 1+2j-3 - номер такта.

Формула из об р е т е н и я

1 . Устройство для вычисления де- конволюции, содержащее первую группу п-1 операционных блоков и один операционный блок второй группы, где п50 длина импульсной характеристики, причем синхровходы всех операционных блоков подключены к синхровходу устройства, отличающееся тем, что, с целью повьпиения быстродействия,

55В него введены (п-1 )/2+(m-n) (п-1 )- -n+lj операционных блоков первой группы и т-1 операционных блоков второй группы, где m - квличество элементов во входном векторе, причем первый

менты СО;, с выхода 14 блока 4jg на

вход 17 блока 446 подается значение

, с выхода 24 блока на вход

блока 4

«б

- значение Ху, с выхода

14 блока 4,7 на вход 17 блока значение , с выхода 16 блока зб на вход 8 блока г1 значение Х, В блоке 4цб формируется значение

/1

блоке

- значение Y - Y / - Х,СО.

На десятом такте на входы 21 (i 1,п) подаются соответствующие элементы С0| , с выхода 14 блока 4 на вход 17 блока 4jg подается значение Y , , с выхода 14 блока 4,-, на

вход 6 блока 4 - значение Y , с

f. В блоке

37

,1| о ,.,

- значение Y Y, выхода 16 блока а Bxof 8 бл ка 4

ка 4,7 значение X

формируется значение Xg ,

в блоке 4

,.

На одиннадцатом такте на входы

формируется значение .

На двенадцатом такте на входы 21 (i I,п) подаются соответствующие элементы СЭ;, с выхода 14 блока 44 на вход 17 блока 4 jr подается зна- чение Y 7 В блоке 4 57 формируется

/-71,

значение Х Y,7CO,.

Аналогичным образом формируется значение элементов потока выходных векторов Х(1,т). При этом на выходах

устройства 5j (j 1,7) формируются элементы , где Xj - элемент

45

потока выходных векторов Х(1,т), tj 1+2j-3 - номер такта.

Формула из об р е т е н и я

1 . Устройство для вычисления де- конволюции, содержащее первую группу п-1 операционных блоков и один операционный блок второй группы, где п50 длина импульсной характеристики, причем синхровходы всех операционных блоков подключены к синхровходу устройства, отличающееся тем, что, с целью повьпиения быстродействия,

55В него введены (п-1 )/2+(m-n) (п-1 )- -n+lj операционных блоков первой группы и т-1 операционных блоков второй группы, где m - квличество элементов во входном векторе, причем первый

информационный вход первой группы устройства подключен к первому входу (n-j+I,j)-ro операционного блока первой группы (J 1,п), j-й информаци- онный вход первой группы входов устройства подключен к первому входу 1, j-ro операционного блока первой группы (J п+1,т),1-й и п-й информационные входы второй группы уст- 10 ройства (i 1,п-1) подключены соответственно к второму входу (i,n-i+l)- го операционного блока первой группы и второму входу п первого операцнонно- г.о блока второй группы, первый выход 15 ij-ro операционного блока первой группы подключен к первому входу (i j)ro операционного блока первой группы i l,n-l; j 2,m, (т,п)-Ij, второй выход ij-ro 20 операционного блока первой группы подключен к второму входу (i,j+l) го операционного блока первой группы i 1 ,nj j 1 ,m-l , i+j ь макс(т,п)-Г, третий вход ij-ro операционного бло- 25 ка первой группы i 1 , п-2; j 2, m,i+j макс m,n)-l3 подключен к третьему выходу(i+1, j-l)-ro операционного блока первой группы, первый выход nj-ro операционного блока второй 30 группы подключен к j-му выходу устройства, третий вход (n-l,j)-ro операционного блока первой группы подключен к третьему выходу (n,j-l)-го операционного блока второй группы (j 55 2 ,m) .

2,Устройство по п. I, отличающееся тем, что операционный блок первой группы содержит три регистра, умножитель и вычитатель, причем первый, второй и третий входы блока подключены соответственно к информационным входам первого, второго и третьего регистров, синхро- входы которых подключены к синхровхо дам блока, выход первого регистра подключен к входу уменьшаемого вычи- тателя, выход которого подключен к первому выходу блока, выход второго регистра подключен к второму выходу блока и к первому входу умножителя, выход которого подключен к входу вычитаемого вычитателя, выход третьего регистра подключен к второму входу умножителя и третьему выходу блок

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что операционный блок второй группы содержит два регистра и делит.ель, причем первый

и второй входы блока подключены к информационньм входам первого и второго регистров, синхровходы которых подключены к синхровходам блока, выход первого регистра подключен к входу делимого делителя, выход второго регистра подключен к входу делителя и второму выходу блока, выход делителя подключен к первому и третьему выходам блока.

Фаг.1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах цифровой обработки сигналов для вычисления деконволюции для потока векторов с фиксированными значениями коэффициентов импульсной характеристики. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит прямоугольный массив операционных блоков (ОБ) размером M^.N, где M-размерность входного вектора Y(M), в котором отсутствуют ОБ в IJ -X позициях (I+J*98MAKC/M, N/-1), ОБ в NJ -X позициях (J=1,M) являются ОБ второго типа, остальные ОБ являются ОБ первого типа, причем ОБ первого типа содержит три регистра, умножитель и вычитатель, а ОБ второго типа - два регистра и делитель. Особенностями работы устройства являются параллельно-поточная организация вычислений, синхронность исполнения и коммутации различных частей алгоритма деконволюции. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.