Цифровой согласованный фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H17/00 

ел

сэ

0 -U

с& оо

Изобретение относится к технике оптимального приема сигналов и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов, а также п радиолиниях в качестве согласованного фильтра для выделения кодовых слов в виде псевдослучайных последовательностей (ПСП).

Цель изобретения - повышение быстродействия, кроме того, цифровой согласованный фильтр позволяет расширить класс обрабатываемых ПСП.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового согласованного фильтра; на фиг.2 - электрическая струк- - турная схема блока вычитания.

Цифровой согласованный фильтр содержит входной регистр 1 сдвига, двух- входовый алгебраический сумматор 2, умножитель 3 на два, первый А и второй 5 сумматоры, регистр 6 и много- о- входовый алгебраический сумматор 7, который содержит первый 8 и второй 9 25 многовходовые сумматоры и блок 10 вычитания. Блок 10 -вычитания содержит блок 11 инверторов, сумматор 12 и инвертор 13.

Цифровой согласованный фильтр вы- полняет процедуру согласованной фильтрации бинарных сигналов в соответствии с выражением н-

20

-1

1-0

Х„ -К;,

П-1 I

(О

де

N-t-i

;N отсчеты входного сигнала, принимающие значения + 1 и -1 ;

весовые коэффициенты фильтра, принимающие значения +1 и -1; значения ожидаемой ПСП; число элементов в ПСП (длина ПСП).

Для пояснения принципа работы цифрового согласованного фильтра преобразуют выражение (I), описывающее в общем виде процедуру согласованной фильтрации бинарных сигналов. Разбивают все N коэффициенты К) на М смежных групп так,что в пределах каждой группы значение коэффициентов постогде г 0,1 ,. . . г При таком разбиении L h -L „ж. . Число одинаковых

янное, т.е. К . г L М-1 - номер группы

f rt, коэффициентов в каждой группе обозна66468

чают

через г так, что общее число ко/«-

эффициентов N 2 1 . г- о г

С учетом принятых обозначений

N-1ДМ

, 2 (

«--а п „.л Т7(

т-,«

1 0

:- б1ч

0

5

0

где X

П-|,Г

задержанные значения входного сигнала, соответствующие г-й группе. В пределах группы значение коэффициента постоянно и не зависит от i, поэтому вынося L.

получают Y.

. из-под знака суммы,

W-1

п

где

Ynr

V1 Z х

i 0

(3)

(М

. n | - отфильтрованный сигнал r-й группы. Напишем выражения для отфильтрованного сигнала r-й группы в n-м и (n-l)-м тактах

Y X +

П,ГП,г

Хп-,,г +

п-1,г

Xn-(eh-2)+

Xh-Ur- )

х „ , + х

П-1, г П-, г л n-2,r

+ V(PrV Xn-V

После вычитания из первого выражения второго и приведения подобных членов, получают Y . - Yn-1 r X n r-- X

„ . Перенося Y p 1 в правую

часть и учитывая, что задержанное на 1Г тактов значение сигнала r-й группы соответствует незадержанному значению сигнала (г-Н)-й группы (X fl.j 4 X П|Г,),

имеют

0

5

Y

n.r

X - X + n.r n,r

После подставки (5) в (3) ения суммы на три, получают

М-1

(5) разбц

W-1

ч

ГгО

4х,,,

п-1 г

f--0 h

h.(6)

третий членпредВ в(,фажении (6) ставляет собой предьщущее значение выходно.го сигнала Y из (3) при замене

.,,, что следует п на п-1. поэтому

51

Yn 51 LpX „ r - i thX,, 1M f Yn, (7)

В выражении (7) каждое слагаемое первой СУММЫ за исключением единст- пенного слагаемого при г 0 имеет подобный член во второй сумме, в ко- торои нет подобного чтена только у слагаемого при г М-1 .

Приводя подобные члены и учитыная что L0 ,i L4 . . . ; L 0 -L rL з . . . , имеют

Yn - Ч ,м + 2(ХП1 + + ХП4 + ... Х,„) - 2(Xh,+ Хп,

+ Xnp)J + ni,(8)

М- I где S р --х- - при М нечетном;

М- I S р-I К(-г-) - при М четном;

Е - обозначение целой части числа .

Деля обе части уравнения (8) на LO и учитывая, что LQ K0, L M, К , получают разностное уравнение, описывающее работу цифрового согласованного фильтра

Yh Xn- RX,, ы + 2(ХП2 + ХП4 +

+ ... + xns) - (Х01 н- хм + ...j + + „„) + V, W

где R -- - равно I при совпадении

о знаковК и К, и

Н- о равно -I, при несовпадении знаков KW, и Кд ;

YP

i значение выходного сиг- h Ъ„

0 нала, совпадающее с

Yn при LO I и отличающееся от Yп только знаком (полярностью) при L о 1

При выполнении фильтрации в соот- ветствиии с уравнением (9) выходной сигнал Yn либо полностью совпадает с Yn, если KQ 1, либо равен по величине, но имеет притигоположную полярность (знак), если К0 -1, что непринципиально и при необходимости может быть учтено в последующей за фильтрацией обработке.

Перед началом работы регистр 1 сдвига и регистр 6 устанавливаются в

66/4686

исходное состояние. Фильтруемый сигнал Xh поступает на вход регистра I сдвига. В каждом такте работы сигналы с выходов тех разрядов регистра I , которые являются первыми в группе разрядов, для которых значения коэффици ентов фильтра равны -I, суммируются первым многовходовым сумматором 8. Одновременно сигналы с выходов тех разрядов регистра I, которые являются первыми в группе разрядов, имеющих значение коэффициента + суммируются вторым многовходовым сумматором 9. Образовавшееся на выходе второго мно- говходового сумматора 9 число (X h + + Хп. + ... + X П5) поступает на первый вход блока 10 вычитания, на второй вход которого поступает число (х „., + хп,+ + х„о) с выхода пер10

15

20

25

30

35

и хт+ + V вог о многовходового сумматора 8. Число с первого входа блока 10 вычьта- ния поступает непосредственно на вход сумматора 12, на второй вход которого поступает инвертированное порязрядно в блоке 11 инверторов число с второго входа блока 10 вычитания, Tie. число (X +

Х), представленш Х пэ +

ное в обратном коде. На входе переноса мпадшего разряда сумматора I2 постоянно действует единичный потенциал, формируемый инвертором 13, на вход которого подается нулевой потенциал с нулевой шины. Обратный код числа (Х„, + X h,+ ... + Х„п) на входе сумV N

ni пэ л rip матора 12 вместе с сигналом логичес0

5

кои единицы на входе переноса младшего разряда образует дополнительный код. Поэтому на выходе сумматора 12 и, следовательно, на выгоде блока 10 вычитания образуется число, представляющее разность сигналов (X + X м + + + ХПР) - (X „, + X пз+ ... + + ), которое умножается на два в умножителе 3 и поступает на второй вход первого сумматора 4. На первый вход сумматора 4 поступает число с выхода двухвходового алгебраического сумматора 2. Когда первый и последний л коэффициенты фильтра имеют одинаковые знаки так, что R z 1 ,

к. в

двухвходовый алгебраический сумматор 2 выполняет операцию вычитания, так как в этом варианте выполнения пред.- ставляет собой блок 10 вычитания (фиг.2). На его входы поступают сигналы с первого и последнего разрядов регистра 1 сдвига, поэтому на его вы5

ходе оказывается сформированным сш - нал X f, - Xp.)v Если же первый и последний коэффициенты фильтра имеют разные знаки так, что

двухвходовый алгебраический сумматор 2 выполняет операцию суммирования, так как в этом варианте выполнения представляет собой сумматор. В этом случ аё на его выходе оказывается сформированным сигнал Хп + X . После суммирования в первом сумматоре 4 на его выходе оказывается число Xh - 2(Х„/ХП4 + ... + ХПЗ) которое

-RVN + - (хгм+

ХПЗ +

Х„4 + ...

+ ХПр,

поступает на первый вход второго сумматора 5, на второй вход которого поступает предыдущее значение сигнала Yn, , хранящееся в регистре 6. После суммирования на выходе второго сумматора 5 образуется выходной сигнал Y, который записывается в регистр 6 для использования в следующем такте работы фильтра,

Формула изобретения

Цифровой согласованный фильтр, содержащий входной регистр сдвига, вход

- азо

р с4-

10

15

умпоале 20 ма6е

я

соход JQ

25

KOiopoio является входом цифрового согласованного фильтра, последовательно соединенные двухвходовый алгебраический сумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и последнего разрядов регистра сдвига, первый и второй сумматоры и регистр, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выхоц которого является выходом цифрово о согласованного фильтра, и последовательно соединенные много- входовый алгебраический сумматор и умножитель на два, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, причем входы сброса входного регистра сдвига и регистра являются входом сброса цифрового согласованного фильтра, отличающий- с я тем, что, с целью повышения быстродействия, выходы первых разрядов групп разрядов с коэффициентом веса I входного регистра сдвига подключены к входам суммирования многовходо- вого алгебраического сумматора, входы вычитания которого соединены с выходами первых разрядов групп разрядов

с коэффициентом веса 1 входного регистра сдвига.

Изобретение относится к технике оптимального приема сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Цифровой согласованный фильтр содержит входной регистр 1 сдвига, двухвходовый алгебраический сумматор 2, умножитель 3 на два, сумматоры 4 и 5, регистр 6 и многовходовый алгебраический сумматор 7. Данное выполнение фильтра обеспечивает процедуру согласованной фильтрации бинарных сигналов в соответствии с заданным выражением при повышенном его быстродействии. 2 ил.