DE2543697A1 - Variables digitalfilter hoher bitrate - Google Patents

Variables digitalfilter hoher bitrate

Info

Publication number
DE2543697A1
DE2543697A1 DE19752543697 DE2543697A DE2543697A1 DE 2543697 A1 DE2543697 A1 DE 2543697A1 DE 19752543697 DE19752543697 DE 19752543697 DE 2543697 A DE2543697 A DE 2543697A DE 2543697 A1 DE2543697 A1 DE 2543697A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
input
output
memory
coefficient
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752543697
Other languages
English (en)
Other versions
DE2543697C3 (de
DE2543697B2 (de
Inventor
Hartmut Dipl Ing Schroeder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19752543697 priority Critical patent/DE2543697C3/de
Publication of DE2543697A1 publication Critical patent/DE2543697A1/de
Publication of DE2543697B2 publication Critical patent/DE2543697B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2543697C3 publication Critical patent/DE2543697C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/06Non-recursive filters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0294Variable filters; Programmable filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Description

  • Variables Digitalfilter hoher Bitrate
  • Die Erfindung betrifft ein variables, wenigstens einen Signalspeicher, eine Recheneinheit und einen Koeffizientenspeicher enthaltendes digitales Filter für Signale hoher Bitrate, bei dem im Filterweg zeitlich verschobene Folgen von Abtastwerten des Eingangs- und Ausgangssignals als digitale, aus einer Anzahl von ß Bit bestehende Worte auftreten und bei dem durch bestimmte, nach ihrer Wertigkeit zusammengefaßte Bits der digitalen Worte das Adresswort für einen Signalspeicher gebildet ist.
  • Für die Entzerrung zeitlich veränderlicher Kanäle ist.es wtinschenswert, variable Filter zu haben. Vorteilhaft eignen sich für solche Anwendungen digitale Filter, denn die Variation der Übertragungsfunktion eines solchen Filters bedeutet nichts anderes als die Variation eines Digitalzahlenspeichers.
  • In der Vergangenheit war die Anwendung digitaler Filter auf verhältnismäßig niederfreauente Anwendungen beschränkt. Mehr und mehr ermöglichen gegenwärtig jedoch technologische Fortschritte und die Entwicklung geeigneter dazugehöriger Algorithmen die Anwendung digitaler Filter auch für hochfrequente Signale, etwa Fernsehsignale mit 5,5 MHz Bandbreite.
  • Wesentliches Hindernis für einen breiten Einsatz digitaler Filter in diesem Frequenzbereich war bislang die Notwendigkeit hinreichend schneller digitaler Nultiplizierer. Seit kurzen sind jedoch verhältnismäßig dicht gepackte bipolare Halbleiterspeicher mit sehr kurzer Zugriffszeit verfügbar. Es ist daher möglich, sämtliche möglichen Ergebnisse einer arithmetischen Operation, z.Bs Teile eines Digitalfilteralgorithmus in einen Signalspeicher zu schreiben. Die Variablen der Operation können hier zur Adressierung des Signalspeichers und zum Abrufen des dazugehörigen Ergebnisses verwendet werden. Solche Filter sind weniger aufwendig und vor allem schneller als Filter herkömmlicher Technik.
  • Aus der USA-Patentschrift 3 777 130 ist beispielsweise ein Digitalfilter für PCM-Signale bekannt, bei dem ein Signalspeicher im Verlauf des Filterprozesses mehrfach aufgerufen wird.
  • Wegen der Mehrfachaufrufe ist dieses Filter jedoch nur für Signale relativ geringer Wortrate geeignet.
  • Bei einem weiter n von A.Peled und B.Liu (IDEE Trans. Acoust., Speech, Signal Processing", Vol. ASSP-22, Seiten 456 bis 462, Der.1974) angegebenen Filter werten mehrere ROM-Speicher (Read Only Memory) aufgerufen, wodurch Signale hoher Wortrate verarbeitet werden können. Es handelt sich jedoch hier um kein variables Filter, für den ein RSt-Speicher (Random Access Memory) mit einer zugehörigen Recheneinheit erforderlich wäre.
  • Bei dem Filter nach der obengenannten USA-Patentschrift 3 777 130 ist zwar eine Recheneinheit angegeben; für die Berechnung eines abzuspeichernden Wortes benötigt diese jedoch unverhältnismäßig viele Rechenoperationen, so daß ein insgesamt hoher Zeitaufwand für die Veränderung des Filters benötigt wird. Deshalb ist dieses Filter zum raschen Ausgleichen der Veränderung einer Üb er-tragungs strecke nicht geeignet.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein variables digitales Filter anzugeben, das ein rasches Ausgleichen der Veränderungen einer Übertragungsstrecke ermöglicht und insbesondere für die Filterung von Signalen hoher Bitrate und damit zur Filterung in digitaler Form vorliegender breitbandiger Analogsignale geeignet ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe gibt es zwei Möglichkeiten.
  • Ausgehend von einem variablen, wenigstens einen Signalspeicher, eine Recheneinheit und einen Koeffizientenspeicher enthaltenden digitalen Filter für Signale hoher Bitrate, bei dem im Filterweg zeitlich verschobene Folgen von Abtastwerten des Eingangs-und Ausgangssignals als digitale, aus einer Anzahl von B Bit bestehende Worte auftreten und bei dem durch bestimmte, nach ihrer Wertigkeit zusammengefaßte Bits der digitalen Worte das Adresswort für einen Signal speicher gebildet ist, wird entsprechend der ersten Möglichkeit diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Recheneinheit einen Binär-Zähler enthält, welcher eine von der Anzahl M der Filterkoeffizienten abhängige Anzahl C von parallelen Ausgangsklemmen enthält, daß in der Recheneinheit ein Gray-Coder vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Binär-Zahlers verbunden ist, daß der Gray-Coder einen C parallele Klemmen enthaltenden Ausgang aufweist, der mit dem C parallele Klemmen aufweisenden Eingang einer speichernden Verzögerungseinheit verbunden ist, daß ein Vergleicher mit zwei Eingängen vorgesehen ist, daß der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit jeweils mit einem der Eingänge des Vergleichers verbunden sind, daß in dem Koeffizientenspeicher die einzelnen Filterkoeffizienten derart abgespeichert sind, daß jedem Filterkoeffizienten wenigstens ein Bit des Binärzählers zugeordnet ist, daß ein mit seinem ersten Eingang mit einem Signal-Ausgang des Vergleichers und mit seinem zweiten Eingang mit dem Ausgang des Koeffizientenspeichers verbundener Koeffizienten-Wähler vorgesehen ist, daß durch den Koeffizienten-Wähler in Abhängigkeit von der Wertigkeit der Bitstelle, in der sich die beiden dem Vergleicher zugeführten Worte unterscheiden, bestimmte Koeffizienten aus dem Koeffizientenspeicher ausgewählt und dem Eingang eines mit dem Koeffizienten-Wähler verbundenen Vorzeichen-Wählers zugeführt sind, daß ein Steuer-Ausgang des Vergleichers mit einem Steuer-Eingang des Vorzeichen-Wählers verbunden ist, daß durch den Vorzeichen-Wähler entsprechend der vom Vergleicher gebildeten Steuerinformation das Vorzeichen für den ausgewählten Koeffizienten gebildet ist, daß der Ausgang des Vorzeichen- Wählers mit dem ersten Eingang eines Akkumulators verbunden ist, daß der Ausgang des Akkumulators mit einem zweiten Eingang des Akkumulators verbunden ist, daß ein als Zwischenspeicher wirkender RAM-Speicher mit einem Signaleingang und einem Adress-Eingang vorgesehen ist, und daß dessen Adress-Eingang mit dem Ausgang des Gray-Coders, dessen Signal-Eingang mit dem Ausgang des Akkumulators und dessen Ausgang mit einem eine Anzahl Cl Speicherbereiche aufweisenden Signal speicher des digitalen Filters verbunden ist.
  • Vorteilhaft ist der besonders einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Recheneinheit, und daß für jedes durch die Recheneinheit zu berechnende und im Signal speicher abzuspeichernde Wort nur eine Addition auf das jeweils vorhergehende Wort auszuführen ist, wodurch insgesamt eine sehr geringe Zeit für die Berechnm1g aller abzuspeichernden Worte benötigt wird und die Nachregelzeit des Filters besonders klein gehalten werden kann.
  • Dadurch ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Recheneinheit im Zeitmultiplexbetrieb für mehrere Filter möglich.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Recheneinheit einen Binär-ZcKhler enthält, welcher eine von der Anzahl M der Filterkoeffizienten abhängige Anzahl C von parallelen Ausgangsklemmen enthält, daß der Binär-Zähler mit dem Eingang einer speichernden Verzögerungseinheit und mit einem ersten Eingang einer Erkennungsschalttmg und mit einem Einlese-Adresseingang eines als Zwischenspeicher wirkenden RAM-Speichers verbunden ist, daß der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit mit einem zweiten Eingang der Erkennungsschaltung verbunden ist, daß die Erkennungsschaltung mit einem ersten Eingang eines Koeffizienten-Wählers und mit einem Auslese-Adresseingang des RAM-Speichers verbunden ist, daß ein zweiter Eingang des Koeffizienten-Wählers mit dem Koeffizientenspeicher verbunden ist, in dem die einzelnen Filterkoeffizienten derart abgespeichert sind, daß jedem Filterkoeffizienten wenigstens ein Bit des Binärzählers zugeordnet ist, daß durch die Erkennungsschaltung die an ihren Eingängen liegenden Worte bitweise verglichen sind, daß beim Erkennen des ersten Auftretens einer Null an einer beliebigen Wertigkeitsstelle des am zweiten Eingang der Erkennungsschaltung liegenden Wortes und einer 1 für die entsprechende Wertigkeitsstelle des an ihrem ersten Eingang liegenden Wortes der Koeffizienten-Wähler durch die Erkennungsschaltung derart angesteuert ist, daß der, der jeweiligen Wertigkeitsstelle des unterschiedlichen Bits zugeordnete Koeffizient aus dem Koeffizientenspeicher abgerufen ist, daß ein mit einem ersten Eingang mit dem Ausgang des Koeffizienten-Wählers verbundener Addierer vorgesehen ist, daß der den geänderten Bit zugeordnete Koeffizient über den Koeffizienten-Wähler dem ersten Eingang des Addierers zugeführt ist; daß durch die Erkenntzgsschaltung die 1 an der Wertigkeitsstelle des unterschiedlichen Bits des an ihrem ersten Eingang liegenden Wortes durch eine Null ersetzt ist und dieses Wort dem Auslese-Adresseingang des Pldd--Spxichers zugeführt ist, daß einem zweiten Eingang des Addierers diejenigen im RSWl-Speicher abgespeicherten Worte zugeführt sind, die durch das an dessen Auslese-Adresseingang anliegende Wort adressiert sind, daß der Ausgang des Addierers mit einem Dateneingang des RAM-Speichers verbunden ist, und daß der Ausgang des RA9I Speichers mit dem Signalspeicher des digitalen Filters verbunden ist.
  • Auch bei dieser zweiten erfindungsgemäßen Lösung ist der Vorteil einer kurzen Nachregelzeit und damit der Verwendbarkeit für den Zeitn;.ultiplexbetrieb gegeben Vorteilhaft ist auch die Abwandelbarkeit beider Lösungen, durch die das erfindungsgemäße Filter an unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich des Verlaufes der Übertragungsfunktion, angepaßt werden kann.
  • Günstig, insbesondere für eine mittlere Anzahl M von Filterkoeffizienten, ist es, wenn der Ausgang des Binärzählers, der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit und die Adresseingänge des RAM-Speichers jeweils eine mit der Anzahl M der Filterkoeffizienten übereinstimmende Anzahl C von parallelen Klemmen aufweisen und wenn dabei der Signalspeicher in eine mit der Anzahl B der in einem Wort enthaltenen Bits übereinstimmende Anzahl von Speicherbereichen aufgeteilt ist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, insbesondere für eine große Anzahl M von Filterkoeffizienten besteht darin, daß der Ausgang des Binärzählers, der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit und die Adresseingänge des RAM-Speichers eine Anzahl von C parallelen Klemmen aufweisen, daß dabei C der Bedingung C=M/n genügt und n eine natürliche Zahl größer als 1 und kleiner als M ist, und daß der Signalspeicher eine Anzahl von Cl Speicherbereichen aufweist, wobei Cl der Bedingung C1=B-M/C genügt.
  • Für eineXgeringe Anzahl M von Filterkoeffizienten ist es vorteilhaft, wenn der Ausgang des Binärzählers, der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit und die Adresseingänge des RAM-Speichers eine Anzahl von C parallelen Klemmen aufweisen, daß dabei C der Bedingung C=iwM genügt, i eine natürliche Zahl größer als 1 und kleiner als B und deP Ausdruck Ci=B/i ganzzahlig ist, daß durch Cl die Anzahl der Speicherbereiche des Signalspeichers gegeben ist, und daß der Koeffizienten-Wähler einen Koeffizientenbewerter enthält, durch den die einzelnen Koeffizienten mit aus der Größe von i und B sich ergebenden Potenzen von 2 multipliziert sind.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß wegen der kurzen Umladezeit des erfindungsgemäßen Filters die Umladung während einer vorhandenen oder einzuplanenden informationsfreien Zeit erfolgen kann. Bei Fernsehsignalen können die Austastlücken und die schwarz getasteten Zeiten des Impulsrahmens verwendet werden, bei bestimmten Datensignalen die Synchron-, Rahmen- oder Stuffingintervalle.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
  • Es zeigen in der Zeichnung: Fig.1 ein Prinzipschaltbild eines variablen digitalen Filters nach dem Stand der Technik; Fig.2 eine digitale Filteranordnung mit Wertigkeitscodierung; Fig.3 eine Darstellung der Recheneinheit uiid des Koeffizientenspeichers einer ersten erfindungsgemäßen Filteranordnung; Fig.4 eine Darstellung der Recheneinheit und des Koeffizientenspeichers einer zweiten erfindungsgemäßen Filteranordnung.
  • Ein digitales Filter kann durch folgende Differenzengleichung beschrieben werden: Hierbei bedeuten: {xn} die Folge der Eingangs-Abtastwerte; tYn} die Folge der Ausgangs-Abtastwerte; takW die Folge von N+1 nichtrekursiver Filterkoeffizienten; Mbkl die Folge von N rekursiven Filterkoeffizienten.
  • Gleichung (1) kann in allgemeinerer Form folgendermaßen geschrieben werden: Hierbei bedeuten: die zusammengefaßte Folge der Eingangs- und Ausgangs-Abtastwerte; eine zus,samengefaßte Folge der M Filterkoeffizienten.
  • Es sei nun angenommen, daß alle Signale yn, al und z1 ,n auf den Wert +1 begrenzt und durch eine Anzahl von B Bits (einschließlich des Vorzeichen-Bits) für Zl,n und A bits für al im Zweier-Komplement dargestellt sind, wie dies in Gleichung (3) für z1,n angegeben ist.
  • Es handelt sich hier um eine besonders geeignete, von mehreren möglichen Zahlendar3tellungen, Gleichung (2) kann unter Verwendung von Gleichung (3) auch folgendermaßen dargestellt werden: In dieser Darstellung wird yn als Summe einer Anzahl von M Produkten der Wortlänge A+B-1 gebildet. Bei der Realisierung wird es im allgemeinen vorteilhaft sein, die einzelnen Produkte durch Abschneiden nicht benötigter niederwertiger Bits zu verkürzen, um den Speicher- und Rechenaufwand des Filters in vernünftigen Grenzen zu halten.
  • Die im folgenden als Wertigkeitscodierung bezeichnete Adressiermethode für die Signalspeicher eines digitalen Filters kann durch Veränderung der Gleichung (4) in folgender Weise abgeleitet werden.
  • Bei dieser Adressiermethode werden M Bits von einer binären Wertigkeit der Gesamtheit der Filterkoeffizienten zur Adressierung eines Bereiches des Signal speichers verwendet. In den einzelnen Bereichen des Signalspeichers sind alle möglichen Resultate der in den geschweiften Klammern von Gleichung (4a) enthaltenen Ausdrücke abgespeichert.
  • Nach dieser einleitenden mathematischen Beschreibung von digitalen Filtern soll im folgenden anhand der Fig.1 und 2 der prinzipielle Aufbau bekannter digitaler Filter angegeben werden.
  • Fig.1 zeigt ein Prinzipschs'.tbild eines variablen digitalen Filters, das aus einer einen Eingang E und einen Ausgang A aufweisenden Filtereinheit FE, aus einem mit der Filtereinheit zusammenarbeitenden RAM-Signalspeicher SSP, aus einer mit dem Signal speicher SSP verbundenen Recheneinheit RE tmd aus einem mit der Recheneinheit RE verbundenen Koeffizientenspeicher CM besteht.
  • Am Eingang E der Filtereinheit FE liegt eine Folge 9 n von in digitaler Form vorliegenden Abtastwerten des zu filternden Signals, am Ausgang A eine Folge £n von Ausgangs-Abtastwerten.
  • Fig.2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer bekannten Ausführungsform einer Filtereinheit und eines Signal speichers für ein digitales Filter mit M=8 Filterkoeffizienten und einer Wortlange B für zl,n von 8 Bit. Der Signalspeicher ist hier entsprechend der Wortlänge von Zl,n in 8 Signalspeicherbereiche SSP1 bis SSP8 aufgeteilt, die jeweils durch M=8 Bits gleicher Wertigkeit addressiert sind. Zwischen dem Eingang E des Filters und den Eingängen der einzelnen Signalspeicherbereiche ist hier ein Koppelnetzwerk KN geschaltet und die Ausgänge der Signalspeicherbereiche sind über.einen Addiererbaum zusammengefaßt und mit dem Filterausgang A verbunden.
  • Bei der Weiterentwicklung der Gleichung (4) sei i eine natürliche Zahl, die folgender Bedingung genügt: l<iB.
  • Damit ergibt sich anstelle von Gleichung (4) die folgende Filtergleichung (5) mit ganzzahligen Werten des Ausdrucks B/i: Unter der Annahme, daß 1#1/i#M, und daß 1/i eine natürliche Zahl ist, ergibt sich anstelle von Gleichung (4) die folgende Filtergleichung (6) mit ganzzahligem i.M: Mittels der in der erfindungsgemäßen Filteranordnung vorgesehenen Recheneinheit sollen die in den einzelnen Bereichen des Signalspeichers abzuspeichernden Resultate der in geschweiften Klammern in Gleichung (4a) dargestellten Ausdrücke nacheinander berechnet werden.
  • In Fig.3 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Recheneinheit RE in Verbindung mit einem Koeffizientenspeicher 1 dargestellt. Die Recheneinheit enthält einen Binär-Zähler 2, der eine mit der Anzahl M der Filterkoeffizienten übereinstimmende Anzahl C von parallelen Ausgangsklemmen aufweist. Weiterhin ist in der RecheneiSheit ein Gray-Coder 3 vorgesehen, dessen Eingang mit dem Ausgang des Binär-Zählers 2 verbunden ist. Übereinstimmend mit dem Ausgang des Binär-Zählers 2 enthält der Gray-Coder 3 einen jeweils eine Anzahl C parallele Klemmen aufweisenden Eingang und Ausgang. Der Ausgang des Gray-Coders 3 ist mit dem Eingang eirier speichernden Verzögerungseinheit 4 und mit dem ersten Eingang 5 eines, zwei Eingänge 5, 7 aufweisenden Vergleichers 6 verbunden. Der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit 4 ist mit dem zweiten Eingang 7 des Vergleichers 6 verbunden.
  • Der Vergleicher 6 weist einen mit dem ersten Eingang 8 eines Koeffizientenwählers 9 verbundenen Signalausgang 10 sowie eine mit einem Steuereingang 11 eines Vorzeichenwählers 12 verbundenen Steuerausgang 13 auf. Der Koeffizientenwähler 9 ist mit seinem zweiten Eingang mit dem Ko effi ziantenspei cher 1 und mit seinem Ausgang mit dem Eingang des Vorzeichenwählers 12 verbunan. Weiterhin ist in der Recheneinheit ein zwei Eingänge 15, 16 aufweisender Akkumulator 14 vorgesehen, dessen erster Eingang 15 mit dem Ausgang des Vorzeichenwählers 12 verbunden ist und dessen Ausgang 17 auf den zweiten Eingang 16 zurückgeführt ist. Dem Ausgang 17 des Akkumulators 14 ist der Signaleingang 18 eines als Zwischenspeicher wirkenden RAM-Speichers 19 nachgeschaltet. Der RAIJI-Speicher 19 weist weiterhin einen mit dem Ausgang des Gray-Coders .3 verbundenen Adress-Eingang 20 auf und ist mit seinem Ausgang mit einem entsprechend der Anordnung nach Fig.2 mehrere Speicherbereiche aufweisenden Signalspeicher verbunden. Die Anzahl C1 der Speicherbereiche stimmt auch hier überein mit der Wortlänge B.
  • Zur Berechnung eines der Speicherinhalte der einzelnen Signalspeicherbereiche müssen zuerst sämtliche möglichen Kombinationen der N Abtastwerte ZlA in der Recheneinheit dargestellt werden. Hierfür ist in der Recheneinheit der Binärzähler 2 vorgesehen, an dessen Klemmen die M Abtastwerte z1 J auftreten und nacheinander alle möglichen Kombinationen dieser Abtastwerte durchlaufen, D;.e Signale des Binärzählers 2 werden dem Gray-Coder 3 zugeführt und in den Gray-Code umgewandelt. Dieser an einen Binär-Zähler angeschlossene Gray-Coder hat die Eigenschaft, daß sich an seinem Ausgang bei jedem Schritt des Binär Zählers jeweils nur ein Bit ändert. In dem Koeffizentenspeicher 1 sind die einzelnen Filterkoeffizienten derart abgespeichert, daß jedem Filterkoeff3.zienten ein Bit des Binärzählers 2 zugeordnet ist. Der Vergleicher 6 ermittelt die Wertigkeit der Bitstelle, in der sich jeweils zwei ihm zugeführte Worte unterschei.den und veranlaßt den Koeffizientenwähler 9 in Abhangigkeit von der Wertigkeit der Bitstelle, in der sich beide Worte unterscheiden, den dem geänderten Bit jeweils zugeordneten Koeffizienten aus dem Koeffizientenspeicher 1 abzurufen und dem Eingang des Koeffizienten-Wählers 12 zuzuführen. (Gleichung 5) Der Vergleicher 6 ermittelt, ob an seinem ersten Eingang 7 eine Eins und gleichzeitig an seinem zweiten Eingang 5 eine Null anliegt und führt in diesem Fall dem Vorzeichen-Wähler 12 eine entsprechende Steuerinformation zu, durch die eine Änderung des Vorzeichens des am Eingang des Vorzeichen-Wählers liegenden Koeffizienten erfolgt.
  • Der Ausgang des als Zwischenspeicher arbeitenden RAM-Speichers 19 ist über einen Verteiler mit dem Signalspeicher verbunden, so daß dessen einzelne Bereiche aufgefüllt werden können.
  • Es sind hier, wie auch aus Gleichung (4a) erkennbar ist, für den gesamten Inhalt des Signal speichers nur zwei einzelne Rechen- und Ladeprozesse erforderlich, da alle Bereiche des gesamten Signalspeichers mit Ausnahme desjenigen, der durch die M Bits der Wertigkeit 0, den Vorzeichenbits, addressiert ist, den gleichen Inhalt aufweisen und daher auch gleichzeitig parallel geladen werden können. Dies ist ein besonderer Vorteil der hier beschriebenen Anordnung, da auf diese Weise der gesamte Rechenprozess sehr kurz ist und außerdem die Nachregelung des Filters außerordentlich schnell erfolgt.
  • In Fig.4 ist eine zweite erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, bei der ein in gleicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig.3 aufgebauter und arbeitender Binärzähler 2 mit dem C parallele Klemmen aufweisenden Eingang einer speichernden Verzögenrngseinheit 4, mit dem ersten Eingang 22 einer Erkennungsschaltung 23 und mit einem Einlese-Adresseingang 24 eines als Zzischenspeicher arbeitenden RAN-Speichers 25 verbunden ist. Der Ausgang der mit ihrem zweiten Eingang 26 mit dem Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit 4 verbundenen Erkennungsschaltung 23 ist mit einem Auslese-Adresseingang 27 des RAM-Speichers 25 verbunden. Einem zweiten Ausgang 28 der Erkennungsschaltung 23 ist der erste Eingang 29 eines mit seinem zweiten Eingang 30 mit einem Keeffizientenspeicher 1 verbundenen Koeffizientenwählers 9 nachgeschaltet. Dem Ausgang des Koeffizientenwählers 9 ist ein erster Eingang 31 eines mit seinem Ausgang mit dem Dateneingang 32 des RIXI-Speichers 25 verbundenen Addierers 33 nachgescllaltet. Der Ausgang des RAM-Speichers 25 ist auf den zweiten Eingang 34 des Addierers 33 zurückgeführt und mit dem in gleicher Weise wie bei Fig.3 aufgeteilten Signalspeicher des digitalen Filters verbunden.
  • In dem Koeffizientenspeicher 1 der Fig.4 sind die einzelnen Filterkoeffizienten derart abgespeichert, daß jedem Filterkoeffizienten ein Bit des Binärzählers 2 zugeordnet ist. Durch die Erkennungsschaltung 23 werden die an ihren Eingängen 22 und 26 liegenden Worte bitweise verglichen und beim Erkennen des ersten Auftretens einer Null an einer beliebigen Wertigkeitsstelle des am zweiten Eingang 26 liegenden Wortes und einer Eins für die entsprechende Wertigkeitsstelle des am ersten Eingang 22 liegenden Wortes wird der Koeffizientenwähler 9 derart angesteuert, daß der, der jeweiligen Wertigkeitsstelle des unterschiedlichen Bits zugeordnete Koeffizient aus dem Koeffizientenspeicher abgerufen wird. Dieser dem unterschiedlichen Bit zugeordnete Koeffizient wird von dem Koeffizientenwähler 9 dem ersten. Eingang 31 des Addierers 33 zugeführt. Weiterhin wird durch die Erkennungsschaltung 23 die Eins an der Wertigkeitsstelle des unterschiedlichen Bits des an ihrem ersten Eingang 22 liegenden Wortes durch eine Null ersetzt und dieses Wort dem Auslese-Adresseingang 27 des R Speichers 25 zugeführt. Dem zweiten Eingang 34 des Addierers 33 werden diejenigen im RAM-Speicher 25 abgespeicherten Worte zugeführt, die durch das 2n dessen Auslese-Adresseingang 27 anliegende Wort adressiert sind. Das am Ausgang des Addierers 33 auftretende Wort wird den tateneingang 32 des RAN- Speichers 25 zugeführt und an die durch das am Einlese-Adresseingang 24 anliegende Wort adressier-te Speicheradresse eingeschrieben.
  • Der Ausgang des RAM-Speichers 25 ist in gleicher Weise wie bei der Anordnung nach Fig.3 mit den einzelnen Bereichen des Signal speichers verbunden.
  • Die in den Fig.3 und 4 angegebenen Ausführungsbeispiele können durch gleichzeitige Veränderung der Anzahl C der parallelen Klemr.-len des Ausgangs des Binärzählers, des Eingangs und des Ausgangs der speichernden Verzögerungseinheit und der Adresseingänge des RAM-Speichers abgewandelt werden.
  • Gemäß der ersten Abwandlungsmöglichkeit genügt C der Bedingung C=M/n, wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 und kleiner als die Anzahl M der Filterkoeffizienten ist. Hierfür muß der Signalspeicher in eine Anzahl Ci von Speicherbereichen M aufgeteilt sein und Ci der Bedingung C1=BCw genügen. Diese Variante ist besonders für eine große Anzahl M von Filterkoeffizienten geeignet.
  • M H.ierbei werden C = n = Mi Bits einer binären Wertigkeit aller Filterkoeffizienten zur Adressierung jeweils eines Bereiches des Signalspeichers verwendet. In den einzelnen Bereichen sind alle möglichen von der Recheneinheit berechneten Resultate der in Gleichung (6) in geschweiften Klammern angegebenen Ausdrücke gespeichert.
  • Bei einer weiteren Abwandlung der Ausführungsbeispiele nach den Fig.3 und 4 genügt C der Bedingung C=i'M, wobei i eine natürliche Zahl größer als 1 und kleiner als die Anzahl B der Bits eines lZortes ist. Es ist dann die Anzahl Cl der Signalspeicherbereiche durch den Ausdruck C1=B/i gegeben und zusätzlich muß dann der Koeffizientenwähler einen Koeffizientenbevierter enthalten, durch den die einzelnen Koeffizienten mit aus der Größe von i und B sich ergebenden Potenzen von 2 multipliziert sind.
  • Es werden in diesem Fall C=iM Bits von i gleichen Wertigkei--ten aller i Abtastwerte zur Adressierung eines Bereiches des Signalspeichers verwendet. In den einzelnen Bereichen sind alle möglichen von der Recheneinheit berechneten Resultate der in Gleichung (5) in geschweiften Klammern angegebenen Ausdrücke gespeichert. Die hier zuletzt beschriebene Schaltungsabwandlung ist besonders für eine geringe Anzahl i4 von Filterkoeffizienten geeignet.
  • 5 Patentansprüche 4 Figuren L e e r s e i t e

Claims (5)

  1. P Q t e n t a n s p r ü c h e 1. Variables, wenigstens einen Signalspeicher, eine Recheneinheit und einen Koeffizientenspeicher enthaltendes digitales Fil-ter für Signale hoher Bitrate, bei dem im Filter weg zeitlich verschobene Folgen von Abtastwerten des Eingangs und Ausgangssignals als digitale, aus einer Anzahl von B Bit bestehende Worte auftreten und bei dem durch bestimmte, nach ihrer Wertigkeit zusammengefaßte Bits der digitalen Worte das Adreaswort für einen Signalspeicher gebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Recheneinheit einen Binär-Zähler (2) enthält, welcher eine von der Anzahl M der Filterkoeffizienten abhängige Anzahl C von parallelen Ausgangsklemmen enthält daß in der Recheneinheit ein Gray-Coder (3) vorgesehen ist, dessen Eingang mi.t dem Ausgang des Binär-Zählers (2) verbunden ist, daß der Gray-Coder (3) einen C parallele <lemmen enthaltendcn Ausgang aufweist, der mit dem C parallele Klemmen aufweisenden Eingang einer speichernden Verzögerungseinheit (4) veibunden ist, daß ein Vergleicher (6) mit zwei Eingang gen (5,7) vorgesehen ist, daß der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit (4) jeweils mit einem der Eingänge des Vergleichers verbunden sind, daß in dem Koeffizientenspeicher (1) die einzelnen Filterkoeffizienten derart abgespeichert sind, daß jedem Filterkoeffizienten wenigstens ein Bit des Binärzählers (2) zugeordnet ist, daß ein mit seinem ersten Eingang (8) mit einem Signal-Ausgang (10) des Vergleichers (5) und mit seinem zweiten Eingang mit dem Ausgang des Koeffizientenspeichers (1) zu ) verbundener Koeffizienten-Wähler (9) vorgesehen ist, daß durch den Koeffizienten-Wähler (9) in Abhängigkeit von der Wertigkeit der Bitstelle, in der sich die beiden dem Vergleicher (6) zugeführten Worte unterscheiden, bestimmte Koeffizienten aus dem Keeffizientenspeicher (i) ausgewählt und dem Eingang eines mit dem Koeffizienten-Wähler verbundenen Vorzeichenzählers (12) zugeführt sind, daß ein Steuer-Ausgang (13) des Vergleichers mit einem Steuer-Eingang (11) des Vorzeichen-Wählers (12) verbunden ist, daß durch den Vorzeichen-Wähler (12) entsprechend der vom Vergleicher (6) gebildeten Steuerinformation das Vorzeichen für den ausgewählten Koeffizien-ten gebildet ist, daß der Ausgang des Vorzeichen-Wählers mit dem ersten Eingang (15) eines Akkumulators (14) verbunden ist, daß der Ausgang (17) des Akkumulators (14) mit einem zweiten Eingang (16) des Akkumulators verbunden ist, daß ein als Zwischenspeicher wirkender RAM-Speicher (19) mit einem Signaleingang (18) und einem Adress-Eingang (20) vorgesehen ist, sind daß dessen Adress-Eingang (20) mit dem Ausgang des Gray-Coders (3), dessen Signal-Eingang (18) mit dem Ausgang (17) des Akkumulators (14) und dessen Ausgang mit einem eine Anzahl Ci Speicherbereiche aufweisenden Signalspeicher des digitalen Filters verbunden ist.
  2. 2. Variables, wenigstens einen Signalspeicher, eine Recheneinheit und einen Koeffizientenspeicher enthaltendes digitales Filter für Signale hoher Bitrate, bei dem im Filterweg zeitlich verschobene Folgen von Abtastwerten des Eingangs- und Ausgangssignals als digitale, aus einer Anzahl von B Bit bestehende Worte auftreten und bei dem durch bestimmte, nach ihrer Wertigkeit zusammengefaßte Bits der digitalen Worte das Adresswort für einen Signalspeicher gebildet ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Recheneinheit einen Binär-Zähler (2) enthält, welcher eine von der Anzahl M der Filterkoeffizienten abhängige Anzahl C von parallelen Ausgangsklemmen enthält, daß der Binär-Zähler (2) mit dem Eingang einer speichernden Verzögerungseinheit (4) und mit einem ersten Eingang (22) einer Erkennungsschaltung (23) und mit einem Einlese-Adresseingang (24) eines als Zwischenspeicher wirkenden t-Speichers (25) verbunden ist, daß der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit (4) mit einem zweiten Eingang (26) der Erkennungsschaltung (23) verbunden ist, daß die Erkennungsschaltung mit einem ersten Eingang (29) eines Koeffizienten-Wählers (9) und mit einem Auslese-Adresseingang (27) des RAM-Sneichers (25) verbunden ist, daß ein zweiter eingang (30) des Koeffizienten-Wählers (9) mit dem Koeffizientenspeicher (1) verbunden ist, in dem die einzelnen Filterkoeffizienten derart abgespeichert sind, daß jedem Filterkoeffizienten wenigstens ein Bit des Binärzählers (2) zugeordnet ist, daß durch die Erkennungsschaltung (23) die an ihren Eingängen (22,26) liegenden Worte bitweise verglichen sind, daß beim Erkennen des ersten Auftretens einer Null an einer beliebigen Wertigkeitsstelle des am zweiten Eingang (26) der Erkennungsachaltung (23) liegenden Wortes und einer 1 für die entsprechende Wertigkeitsste1le des an ihrem ersten EIngang (22) li.egenden Wortes der Koeffizienten-Wähler (9) durch die Erkennungsschaltung (23) derart angesteuert ist, daß der, der jeweiligen Wertigkeitsstelle des unterschiedlichen Bits zugeordnete Koeffizient aus dem Koeffizientenspeicher (1) zu ) abgerufen is-t, daß ein mit einem ersten Eingang (31) mit dem Ausgang des Koeffizienten-Wählers (9) verbundener Addierer (33) vorgesehen ist, daß er dem geänderten Bit zugeordnete Koeffizient über den Koeffizienten-Wähler (9) dem ersten Eingang (31) des Addierers (33) zugeführt ist, daß durch die Erkennungsschaltung (23) die 1 an der Welitigkeitsstelle des unterschiedlichen Bits des an ihrem ersten Eingang (22) liegenden Wortes durch eine Null ersetzt ist und dieses Wort dem Auslese-Adresseiwang (27) des RAM-Speichers (25) zugeführt ist, daß einem zweiten Eingang (34) des Addierers (33) diejenigen lul RAM-Speicher abgespeicherten Worte zugeführt sind, die durch das an dessen Auslese-Adresseingang (27) anliegende Wort adressiert sind, daß der Ausgang des Addierers mit einem Dateneingang (32) des RAM-Speichers verbunden ist, und daß der Ausgang des SNI-Spe7-chers mit dem Signal speicher des digitalen Filters verbunden ist.
  3. 3. Variables digitales Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ausgang des Binärzählers (2), der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit (4) und die Adresseingänge des RAM-Speichers eine Anzahl von C parallelen Klemmen aufweisen, daß dabei C mit der Anzahl M der Filterkoeffizienten übereinstimmt, und daß der Signalspeicher eine mit B übereinstimmende Anzahl Ci von Speicherbereichen aufweist.
  4. 4. Variables digitales Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k R n n z e i c h n e t , daß der Ausgang des Binärzählers (2), der Eingang und der Ausgang der speichennden Verzögerungseinheit (4) und die Adresseingänge des RAM-Speichers ein@ Anzahl von C parallelen Klemmen aufweisen, daß dabei C der Bedingung C-M/n genügt und n eine natürliche Zahl größer als 1 und kleiner als M ist, und daß der Signalspeicher eine Anzahl von Ci Speicherbereichen aufweist, wobei Ci der Bedingung C1-BM/C genügt.
  5. 5. Variables digitales Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ausgang des Binärzählers (2), der Eingang und der Ausgang der speichernden Verzögerungseinheit (4) und die Adresseingänge des RAM-Speichers eine Anzahl von C parallelen Klemmen aufweisen, daß dabei. C der Bedingung C=i.M genügt, i eine natürliche Zahl größer als 1 und kleiner als B und der Ausdruck C1=3/i ganzzahlig ist, daß durch Cl die Anzahl der Speicherbereiche des Signalspeichers gegeben ist, und daß der Koeffizienten-Wähler einen Koeffizientenbewerter enthält, durch den die einzelnen Koeffizienten mit aus der Größe von i und B sich ergebenden Potenzen von 2 multipliziert sind.
DE19752543697 1975-09-30 1975-09-30 Variables Digitalfilter hoher Bitrate Expired DE2543697C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752543697 DE2543697C3 (de) 1975-09-30 1975-09-30 Variables Digitalfilter hoher Bitrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752543697 DE2543697C3 (de) 1975-09-30 1975-09-30 Variables Digitalfilter hoher Bitrate

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2543697A1 true DE2543697A1 (de) 1977-03-31
DE2543697B2 DE2543697B2 (de) 1977-07-28
DE2543697C3 DE2543697C3 (de) 1978-03-16

Family

ID=5957892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752543697 Expired DE2543697C3 (de) 1975-09-30 1975-09-30 Variables Digitalfilter hoher Bitrate

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2543697C3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2425773A1 (fr) * 1978-05-10 1979-12-07 Nippon Electric Co Filtre numerique

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3427349A1 (de) * 1984-07-25 1986-01-30 ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang Lineares nichtrekursives filter
DE4211315C2 (de) * 1992-04-04 1994-05-19 Ant Nachrichtentech Verfahren zur Vergrößerung des Nutz-Rauschsignal-Abstandes in Systemen zur digitalen Signalverarbeitung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2425773A1 (fr) * 1978-05-10 1979-12-07 Nippon Electric Co Filtre numerique

Also Published As

Publication number Publication date
DE2543697C3 (de) 1978-03-16
DE2543697B2 (de) 1977-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2907990C2 (de)
DE3044208C2 (de) Interpolator zur Erhöhung der Wortgeschwindigkeit eines digitalen Signals
DE1901343C3 (de) Datenverarbeitungsanlage zur Ausführung von Mateirenrechnungen
DE3202365A1 (de) Datenspeicher mit fensterabtastung
DE2628473A1 (de) Digitales faltungsfilter
DE3124924A1 (de) Rekursives digitales tiefpassfilter
DE1222717B (de) Digitaler Interpolationsrechner
DE3503508C2 (de)
DE2611906A1 (de) Verfahren und schaltungsanordnungen zur blockquantisierung eines elektrischen signals
DE3632639A1 (de) Einrichtung zum verarbeiten von bilddaten durch faltung
DE2918692C2 (de) Digitalfilter
DE1809219A1 (de) Binaeres Vielfach-Addierwerk zur gleichzeitigen Addition mehrerer binaerer Zahlen
DE2063199B2 (de) Einrichtung zur Ausführung logischer Funktionen
DE2644506A1 (de) Rechner zur berechnung der diskreten fourier-transformierten
DE2644478A1 (de) Differential-phasenumtast-modulator
DE2212967A1 (de) Einrichtung und Verfahren zur Verwendung eines dreifeldrigen Wortes zur Darstellung einer Gleitkommazahl
DE2900844C2 (de)
DE2527153A1 (de) Schnelles numerisches multiplizierwerk, und seine anwendungen
DE2451235A1 (de) Schaltungsanordnung fuer ein digitales filter
DE2543697A1 (de) Variables digitalfilter hoher bitrate
DE3201088C2 (de)
DE69930906T2 (de) System zur Variation des Dynamikbereichs von Koeffizienten in einem digitalen Filter
DE4112283A1 (de) Bildverarbeitungssystem und dafuer bestimmte datenmodulations-/-demodulationsmethode
DE3922469C2 (de)
DE2704641A1 (de) Digitalfilter

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee