Пристрій для цифрової фільтрації

Устройство для цифровой фильтрации, содержащее r(r=(N-1)/2,N - длина импульс ной характеристики) регистров коэффици ентов, г умножителей, регистр данных, г регистров и 2г арифметических блоков, при чем информационный вход 1-го (М, г) реги стра подключен к выходу 1-го умножителя, первый вход которого подключен к выходу 1-го регистра коэффициента, информацион ный вход которого подключен к входу зада ния коэффициентов устройства, инфор мационным входом которого являются сое диненные между собой вторые входы всех умножителей, тактовые входы 1-ых регистра и регистра коэффициентов подключены к первому тактовому входу устройства, вто рой тактовый вход которого подключен к тактовому входу регистра данных, выход ко торого подключен к информационному вхо ду первого арифметического блока, выход J-ro 0=1, 2г-1) арифметического блока подключен к информационному входу (J+1)-ro арифметического блока, выход последнего арифметического блока является информационным выходом устройства, выход г-го регистра подключен к информационному входу регистра данных, тактовые входы всех арифметических блоков подключены к третьему тактовому входу устройства, причем арифметический блок содержит регистр и сумматор, выход которого подключен к информационному входу регистра, тактовый вход которого подключен к тактовому входу арифметического блока, информационный вход которого подключен к первому входу сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я те_м, что выход (m-1)k+n-ro регистра (m-1,2r, n=Tj 00 О 9814 Изобретение относится к информаци онно-измерительной и телевизионной тех нике и может быть использовано при выполнении цифровой фильтрации сигна лов с высокой частотой дискретизации. 5 Известно устройство для вычисления корреляционной функции, содержащее два блока дискретного преобразования Фурье, блок разделения спектров, согласованный фильтр, два блока комплексного перемно- 10 жения спектров, блок смешивания спект ров, блок формирования выходного массива, блок памяти коэффициентов, блок управления согласованной фильтрации и ге нератор тактовых импульсов [1]. 15 При приемлемых аппаратурных затратах данное устройство обладает низким быстродействием обработки сигналов. Наиболее близким по технической сущ ности к заявляемому изобретению является 20 устройство для цифровой фильтрации, со держащее N (N - порядок фильтра) входных регистров, N регистров коэффициентов, N умножителей, N сумматоров, N блоков реги стров и коммутатор [2]. 25 В устройстве реализован конвейерный принцип вычислений, при котором на каж дом такте поступления входных данных вы числяются промежуточные результаты для всех выходных отсчетов. 30 Недостаток устройства - значительные аппаратурные затраты, определяемые последовательным характером вычисления промежуточных отсчетов в цепи, состоящей из последовательно соединенных суммато- 35 ров и регистров, что не позволяет использовать сумматоры для вычисления нескольких промежуточных отсчетов в течение одного такта работы устройства. В основу изобретения поставлена зада- 40 ча создать более простое устройство для цифровой фильтрации, путем уменьшения числа сумматоров. Для этого в устройстве для цифровой фильтрации, содержащем г (r=(N-1)/2, N - 45 длина импульсной характеристики) регистров коэффициентов, г умножителей, регистр данных, г регистров и 2г арифметических блоков, причем, информационный вход 1-го (1=1, г) регистра подключен к выходу 1-го 50 умножителя, первый вход которого подключен к выходу 1-го регистра коэффициента, информационный вход которого подключен к входу задания коэффициентов устройства, информационным входом которого являют- 55 ся соединенные между собой вторые входы всех умножителей, тактовые входы (-ых регистра и регистра коэффициентов подключены к первому тактовому входу устройства, второй тактовый вход которого подключен к тактовому входу регистра данных, выход которого подключен к информационному входу первого арифметического блока, выход jro (І=1, 2г-1) арифметического блока подключен к информационному входу (|+1)-го арифметического блока, выход последнего арифметического блока является информационным выходом устройства, выход г-го регистра подключен к информационному входу регистра данных, тактовые входы всех арифметических блоков подключены к третьему тактовому входу устройства, причем арифметический блок содержит регистр и сумматор, выход которого подключен к информационному входу регистра, тактовый вход которого подключен к тактовому входу арифметического блока, информационный вход которого подключенк первому входу сумматора, согласно изобретению выход [(m-1)k+nj-ro регистра (т=1, 2г, п=1, к) подключен к n-му информационному входу группы т-го арифметического блока, а в каждый арифметический блок введены шинный формирователь и группа из (k-1)-ro регистров, выход регистра подключен к информационному входу шинного формирователя и информационному входу д-го (д=1, к-1) регистра группы, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к n-му информационному входу группы арифметического блока, выход которого является выход шинного формирователя, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами всех регистров группы и подключен к тактовому входу арифметического блока. Введенные элементы и связи позволяют использовать сумматоры для вычисления нескольких промежуточных результатов между поступлением последовательных входных отсчетов, что позволяет сократить число сумматоров в арифметических блоках в N/2r раз. Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены: На фиг.1 - схема устройства, на фиг.2, 3 - диаграммы тактовых импульсов. Устройство содержит r(r=(N+1)/2, N длина импульсов характеристики регистров 1.1-1.г коэффициентов, г умножителей 2.1-2.г, г регистров 3.1-3.г. регистр 4 данных, 2г арифметических блоков (АВ) 5.1-5.2г, каждый из которых содержит сумматор 6, регистр?, шинный формирователь8, группу из (k-1}-ro регистра 9,1-9.к-1, вход 10 задания коэффициентов, информационный вход 11 устройства, первый -12, второй и третий 14 тактовые входы устройства, информационный выход 15. Информационный вход каж 9814 дого из регистров 3.і(і=ТЛ подключен к выходу соответствующего умножителя (2.f), первый вход которого подключен к выходу соответствующего регистра (1.1), информационный вход которого подключен к входу 5 10 регистров 1.1-1,г коэффициентов устройства, информационный вход 11 устройства подключен ко вторым входам умножителей 2.12.г, тактовые входы всех регистров 3.1 и регистров 1.1 коэффициента подключены к 10 первому тактовому входу 12 устройства, второй тактовый вход 13 которого подключен к тактовому входу регистра 4 данных, выход которого подключен к информационному входуАБ^Б^выход каждого АБ, напри- 15 мер 5.jG= 1. 2r-1) подключен к информационному входу последующего АБ (5.J+1), а выход АБ 5.2г соединен с информационным выходом 15 устройства, выход регистра 3.1 подключен к информационному входу 20 регистра 4 данных, тактовые входы АБ 5.1-5.2г подключены к третьему тактовому входу 14 устройства, выход сумматора 6 каждого из АБ 5.1-5.2г подключен к информационному входу регистра 7, тактовый вход которого 25 подключен к тактовому входу АБ, выход регистра 9[(m-1)k+n](m=1, 2r; п=1, к) с третьим состоянием на выходе подключен к л-му информационному входу группы сумматора 6 соответствующего АБ (5.т), выход регистра 30 7 подключен к информационному входу шинного формирователя 8 с третьим состоянием на выходе и информационному входу регистра группы 9.д, выход которого подключен к первому входу сумматора б, вто- 35 рой вход которого подключен к п-му информационному входу группы АБ 5.т, выходом которого является выход шинного формирователя 8, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами регистров 40 группы 9.1-9.К-1 и подключен к тактовому входу АБ. После поступления очередного отсчета хд фильтрующего сигнала умножителя 2.12.г параллельно вычисляют произведения hi xg h2Xg,...,hrXg, которые записываются в регистры 3.1-3.г потактовому импульсу разрешения записи, поступающему с первого тактового входа 12 и показанному на диаграмме Д4 (фиг.З). Здесь ГуМН - время выполнения операции умножения. По тактовому импульсу разрешения чтения регистра 7 (диаграмма Д5) информация через шинный формирователь 8 с третьим состоянием на выходе АБ 5.J (1=1, 2М) поступает на вход АБ 5.J+1. Выход АБ 5.2 соединен с выходом устройства 15. По импульсу разрешения чтения (диаграмма Д5) регистров 3.1,3.k+1,3.2k+1 .....3.(2r-1)k+1 считываются значения произведений, каждое из которых, с учетом симметрии характеристики, поступает на два входа АБ 5.1-5.2г или на вход АБ и вход регистра 4 данных. Исключение представляет лишь произведение (12X8, которое поступает на вход одного из АБ. На сумматоре 6 каждого АБ вычисляется первый промежуточный результат, который заносится в регистр данных 7 (диаграмма Д6, Д7). По импульсу разрешения чтения регистра 9.1 и группы регистров 3.2, З.к+2, 3.2к+2 .... 3.(2г-1)к+2) (диаграмма Д7) производится чтение информации из указанных регистров, после чего информация из регистра 7 записывается в регистр группы 9.1. На диаграмме Д8 показан тактовый импульс разрешения записи в регистр группы 9.1. На диаграммах Д9, Д10 приведены импульсы управления для регистра группы 9.2 и регистров 3.3, З.к+3, 3.2к+3,...3.(2г-1)к+3. Аналогичные диаграммы могут быть построены и для управления регистрами при вычислении последующих промежуточных значений результата фильтрации. Тактовые импульсы, показанные на диаграммах Д4Устройство работает следующим образом. Д10, поступают с третьего тактового входа Вначале за время Т3зп=г гэап, где 45 Тзап - 14 устройства. Диаграмма тактовых импульвремя записи информации в регистр, в сов управления регистром 4 данных, постурегистры 1.1-1.гкоэффициентовс входа 10 пающих с третьего тактового входа 13 регистров 1.1-1.г коэффициентов заносятся устройства, содержит только первый имкоэффициенты симметричной характерипульс из приведенных на диаграмме Д5. стики. На фиг.2 приведены диаграммы Д1- 50 Регистр данных 4 читается однократно и ДЗ тактовых импульсов разрешения записи, считанная информация используется при поступающие на тактовый вход 12 устройства. вычислении первого промежуточного результата АБ 5.1. 9814 - Г " J I . . . i _ ґг: _ __ J 4. ">ч r ... і _J •О £ I _________ J I Ч •"M т c-.j s , 1 --- v . 1 V, ,_ .„.\„-« 4 - * 9814 йі т і 'зал. (« || AS А* J заа + 4-е*/ мм ГІДЛ Фиг. та ЙВ о і* t сунн J ^ Лі її*—^ 1 (1 и 1 1 1 и Д9 1 1 1 1 п і ?иг.З Упорядник Замовлення 4553 Техред М.Моргентал Коректор Л. Пилипенко Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101