Адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр Советский патент 1990 года по МПК H03H21/00 G06F17/17 

п

73

сл

00 00

о о

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве адаптивного компенсатора помех для подавления -нежелательных периодических составляющих при передаче речевых сигналов, для компенсации широкополосных помех,принимаемых по боковым лепесткам диагрйм- мы направленности антенной решетки, JQ для устранения фона пленки или гудения лентопротяжного механизма при воспроизведении широкополосных сигналов, записанных на магнитную ленту, для автоматического обнаружения весь- 15 ма слабых сигналов в широкополосных шумахо

Цель изобретения - уменьшение погрешности адаптации, повышение быстродействия .20

- На чертеже приведена структурная электрическая схема адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра с возможной реализацией его блоков„

I

Адаптивный нерекурсивный цифровой 25 фильтр содержит аналого-цифровой прег- образователь 1 следящего типа, блок 2 адаптации весовых коэффициентов, первый скалятор 3, второй скалятор 4, преобразователь 5 кода, первый блок 6 JQ умножения, второй блок 7 умножения, первый сумматор 8, второй -сумматор 9, регистр 10 задержки, генератор 11 тактовых импульсов, вход 12 устройства, выход 130 Скалятор 3 содержит много- , входовый сумматор 14, N преобразователей 15 кода Блок 2 адаптации весовых коэффициентов содержит N накапливающих сумматоров 16, N сумматоров-вычи- тателей 17, N триггеров 18 задержки, преобразователь 5 кода содержит преобразователь 19 кода и дельта-модулятор 20. Второй скалятор 4 содержит N регистров 21 задержки, многовходовый сумматор 22

Адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр работает следующим образом

Приращения входного аналогового сигнала, который поступает на вход 12 адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра, в виде единиц и нулей с выхо да аналого-цифрового преобразователя 1 следящего типа поступают на первый вход блока 2 адаптации коэффициентов реализующего алгоритм адаптации весо40

45

,50

тупает результат перемножения постоянного числового значения, характери- зуюшего скорость сходимости адаптивного фильтра на значение погрешности, полученной как разность между ожидаемым сигналом и выходным сигналом устройства, а на третий вход блока 2 адаптации коэффициентов поступает сигнал с выхода преобразователя 5 кода, осуществляющего путем преобразования в дополнительный код умножение цифрового кода выборки входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1, который поступает на первый вход преобразователя кода 5, на приращение результата перемножения с выхода первого блока 6 умножения, полноразрядный цифровой код которого поступает на второй вход преобразователя 5 кодао С второго выхода блока 2 адаптации коэффициентов значения весовых коэффициентов адаптивного фильтра, модернизированных по алгоритму минимума СКО, поступают на второй вход первого скалятора 3„ На первый вход первого скалятора поступают задержанные приращения входного сигнала с первого выхода блока 2 адаптации коэффициентов В первом скаляторе 3 осуществляется умножение задержан-1 ных приращений входного сигнала на соответствующие модернизированные значения весовых коэффициентов и суммирование этих произведений, С выхода первого скалятора 3 сигнал поступает на первый вход первого сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго скалятора 4, осуществляющего суммирование произведений соответствующих текущих и задержанных значений цифровых кодов выборок входного сигналао Произведение текущего и задержанного значений цифровых кодов выборок входного сигнала поступает на вход второго скалятора 4 с выхода второго блока 7 умножения, на входы которого поступают текущее значение цифрового кода выборки входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 и задержанное значение цифрового кода выборки входного сигнала с третьего выхода блока 2 адаптации коэффициентов соответственное Результат суммировых коэффициентов фильтра по критерию 55 вания с выхода первого сумматора 8 минимума среднеквадративной ошибки поступает на первый вход второго сум- (СКО)о На второй вход этого блока с матора 9, на второй вход которого по- выхода первого блока 6 умножения пос- ступает сигнал с выхода регистра 10

JQ 15

20

25 JQ , 40

45

50

тупает результат перемножения постоянного числового значения, характери- зуюшего скорость сходимости адаптивного фильтра на значение погрешности, полученной как разность между ожидаемым сигналом и выходным сигналом устройства, а на третий вход блока 2 адаптации коэффициентов поступает сигнал с выхода преобразователя 5 кода, осуществляющего путем преобразования в дополнительный код умножение цифрового кода выборки входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1, который поступает на первый вход преобразователя кода 5, на приращение результата перемножения с выхода первого блока 6 умножения, полноразрядный цифровой код которого поступает на второй вход преобразователя 5 кодао С второго выхода блока 2 адаптации коэффициентов значения весовых коэффициентов адаптивного фильтра, модернизированных по алгоритму минимума СКО, поступают на второй вход первого скалятора 3„ На первый вход первого скалятора поступают задержанные приращения входного сигнала с первого выхода блока 2 адаптации коэффициентов В первом скаляторе 3 осуществляется умножение задержан-1 ных приращений входного сигнала на соответствующие модернизированные значения весовых коэффициентов и суммирование этих произведений, С выхода первого скалятора 3 сигнал поступает на первый вход первого сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго скалятора 4, осуществляющего суммирование произведений соответствующих текущих и задержанных значений цифровых кодов выборок входного сигналао Произведение текущего и задержанного значений цифровых кодов выборок входного сигнала поступает на вход второго скалятора 4 с выхода второго блока 7 умножения, на входы которого поступают текущее значение цифрового кода выборки входного сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 и задержанное значение цифрового кода выборки входного сигнала с третьего выхода блока 2 адаптации коэффициентов соответственное Результат суммиро

задержки Второй сумматор 9 и регистр 10 задержки представляют собой накапливающий сумматор, осуществляюгпш суммирование сигнала с выхода первого сумматора 8 и предыдущей выборки выходного сигнала адаптивного фильтра, хранящейся в регистре 10 задержки, для получения текущей выборки выходного сигнала фильтра С выхода второго сумматора 9 цифровой код выборки выходного сигнала поступает на выход адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра 13 Синхронизация работы адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра осуществляется с помощью генератора 11 тактовых импульсов, с выходов которого задержанные во времени тактовые импульсы поступают на входы синхронизации аналого-цисЬоового преобразователя 1, блока 2 адаптации коэффициентов, второго скалятора 4,преобразователя 5 кода, регистра 10 задержки „

С учетом возможностей реализации блоков адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра работа его осуществляется следующим образом,, Приращения сигнала в виде единиц и нулей под воздействием тактовых импульсов с ге- нератора 11 тактовых импульсов продвигаются в триггерах 18 задержки, С выходов триггеров 18 задержки сигналы поступают на управляющие входы сумма- торов-вычитателей 17 и преобразователей 15 кода На первые входы сумма- торов-вычитателей 17 с выхода первого блока 6 умножения поступает результат умножения постоянного числового значения, характеризующего скорость сходимости адаптивного фильтра,на значение погрешности, полученное как разность между ожидаемым сигналом и выходным сигналом фильтра„ На второй вход первого сумматора-вычитателя 17 с выхода преобразователя 19 кода поступает дополнительный код результата умножения кода выборки входной величины с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 на приращение, определяемое в дельта-модуляторе 20, результата умножения с выхода первого блока 6 умножения, а на вторые входы последующих сумматоров-вычитателей 17 поступают сигналы с выходов преды- дущих сумматоров-вычитателей 17„ Такое соединение сумматоров-вычитателей 17 позволяет получить на их выходах N задержанных значений кодов входного

0

5

0

5

0

5

0

5

0

сигнала о С выходов сумматоров-вычитателей 17 эти сигналы поступают на входы накапливающих сумматоров 16, с выходов которых на входы преобразователей 15 кодов поступают значения весовых коэффициентов адаптивного фильтра, модифицированных по критерию минимума СКОо Эти модифицированные значения весовых коэффициентов с соответ- - ствующими знаками в зависимости от знаков величин приращения на выходах триггеров -18 задержки преобразуются в преобразователях 15 кода в дополнительные коды и с выходов этих преобразователей поступают на входы многовхо- дового сумматора 14, выпочненного на параллельных комбинационных сумматорах и осуществляющего суммирование значе- ний весовых коэффициентов, умноженных на соответствующие приращения входного сигнала Результат суммирования с выхода многовходового сумматора 14 поступает на первый вход перлого сумматора 8о Результаты умножений с выхода второго блока 7 умножения, на входы которого поступают значения текущих кодов выборки сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 и значения сигнала с выхода первого сумматора-вычитателя 17, под воздействием тактовых импульсов с генератора 11 тактовых импульсов продвигаются в регистрах 21 задержки С выходов регистров 21 задержки сигналы поступают на входы многовходового сумматора 22, выполненного на параллельных комбинационных сумматорах и осуществляющего суммирование произведений соответствующих текущих и задержанных значений кодов выборок входного сигналао Результат суммирования с выхода много- входового сумматора 22 поступает на второй вход первого сумматора 8, с выхода которого значение суммы поступает на первый вход второго сумматора 9,осуществляющего суммирование этого значения с задержанным в регистре 10 задержки значением кода выборки выходного сигнала, поступающим на второй вход второго сумматора 9„ Результат суммирования с выхода второго сумматора 9 является выходным сигналом адаптивного фильтра и поступает на выход адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра 13.

В предлагаемом адаптивном нерекурсивном цифровом фильтре в результате использования второго блока умножения

исключены N устройств, реализующих умножение текущих и задержанных квантованных значений кодов выборок входног сигнала во втором скаляторе, а также за счет использования в первом скаляторе задержанных в блоке адаптации коэффициентов приращений входного сигнала исключены N триггеров задержки в первом скаляторе, что позволяет сни- зить аппаратурные затраты.

Формула изобретения

Адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый блок умножения, блок адаптации весовых коэффициентов, первый скалятор, к второму входу которого подключен второй информационный выход блока адаптации весовых ко- эффициентов, первый сумматор, второй сумматор, выход которого является вы- ходом адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра, регистр задержки, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, а также второй блок умножения и второй скалятор,о т- личающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности адаптации и повышения быстродействия, вве- дены преобразователь кода, к первому

входу которого подключен выход первого блока умножения, и аналого-цифровой преобразователь следящего типа, первый вход которого является входом адаптивного нерекурсивного цифрового фильтра, первый выход преобразователя следящего типа подключен к второму информационному входу блока адаптации весовых коэффициентов, второй выход через преобразователь кода - к третьему информационному входу блока адаптации весовых коэффициентов, а через последовательно соединенные вторбй блок умножения , к второму входу которого подключен третий информационный выход блока адаптации весовых коэффициентов, и второй скалятор - к второму входу первого сумматора, а также генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к входу синхронизации регистра задержки, второй выход - к входу синхронизации преобразователя кода, четвертый выход - к входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя следящего типа и первому входу синхронизации блока адаптации весовых коэффициентов, третий выход - к входу синхронизации второго скалято- ра и второму входу синхронизации блока адаптации весовых коэффициентов.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве адаптивного компенсатора помех для подавления нежелательных периодических составляющих при передаче речевых сигналов

для компенсации широкополосных помех, принимаемых по боковым лепесткам диаграммы направленности антенной решетки

для устранения фона пленки или гудения лентопротяжного механизма при воспроизведении широкоплосных сигналов, записанных на магнитную ленту

для автоматического обнаружения весьма слабых сигналов в широкополосных шумах. Цель изобретения - уменьшение погрешности адаптации и повышение быстродействия. Для этого адаптивный нерекурсивный цифровой фильтр содержит АЦП 1 следящего типа, блок адаптации 2 весовых коэффициентов, скаляторы 3 и 4, преобразователь 5 кода, блоки умножения 6 и 7, сумматоры 8 и 9, регистр 10 задержки и генератор 11 тактовых импульсов. 1 ил.