RU2033637C1 - Устройство для обработки цифрового сигнала - Google Patents
Устройство для обработки цифрового сигнала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2033637C1 RU2033637C1 SU5009186A RU2033637C1 RU 2033637 C1 RU2033637 C1 RU 2033637C1 SU 5009186 A SU5009186 A SU 5009186A RU 2033637 C1 RU2033637 C1 RU 2033637C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- cell
- cells
- inputs
- arithmetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Изобретение относится к вычислительной технике и микроэлектронике и предназначено для обработки цифровых сигналов путем преобразования по Уолшу-Адамару. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит матрицу вычислительных ячеек, вход, выход и связи между вычислительными ячейками. Вычислительная ячейка содержит арифметические устройства и имеет два входа и два выхода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в технике цифровой обработки сигналов, например, для сжатия данных, фильтрации сигналов, выделения признаков для распознавания образов и т.д.
Известно устройство для ортогонального преобразования по Уолшу-Адамару, содержащее два блока регистров сдвига, два регистра, коммутатор, сумматор-вычитатель, блок синхронизации и соответствующие связи между ними.
Однако данное устройство обладает значительной сложностью и невысоким быстродействием.
Известно также устройство ортогонального преобразования цифрового сигнала по Уолшу-Адамару, содержащее сумматоры-вычитатели, регистры, блоки элементов ИЛИ, блоки элементов И, блок формирования временных интервалов.
Однако данное устройство также имеет значительную сложность и невысокое быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является блок преобразования, осуществляющий сжатое преобразование Уолша-Адамара, содержащий арифметические устройства двух уровней.
Недостатком известного устройства являются его узкие функциональные возможности, так как он выполняет только сжатое преобразование Уолша-Адамара.
Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет выполнения полного преобразования Уолша-Адамара.
Цель достигается тем, что в устройстве для обработки цифрового сигнала, содержащем арифметические устройства и соответствующие связи между ними, вход и выход содержит (N/2)log2N арифметических устройств, объединенных в 2log2N вычислительных ячеек по k(k N/4) арифметических устройств.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для обработки цифрового сигнала; на фиг. 2 функциональная схема вычислительной ячейки; на фиг. 3 показан граф вычислительной процедуры преобразования по Уолшу-Адамару для N 8; на фиг. 4 представлена функциональная схема устройства для N 8; на фиг. 5 функциональная схема вычислительной ячейки для N 8.
Устройство для обработки цифрового сигнала содержит вход 1, матрицу i x j вычислительных ячеек 2(i log2N, j 2), связи между ними, выход 3. Вычислительная ячейка 2 содержит k арифметических устройств 4, входы 5 и 6, выходы 7 и 8. Арифметическое устройство имеет два входа операндов и два выхода суммы и разности этих операндов. Выходы суммы арифметических устройств соединены с выходом 7 вычислительной ячейки. Выходы разности арифметических устройств соединены с выходом 8 вычислительной ячейки. Выходы 7 (1, j)-х вычислительных ячеек соединены с входами 5 (1, j + 1)-х вычислительных ячеек матрицы. Выходы 7 (2, j)-х вычислительных ячеек соединены с входами 6 (1, j + 1)-х вычислительных ячеек матрицы. Выходы 8 (1, j)-х вычислительных ячеек соединены с входами 5 (2, j + 1)-х вычислительных ячеек матрицы. Выходы 8 (2, j)-х вычислительных ячеек соединены с входами 6 (2, j + 1)-х вычислительных ячеек. Выходы 7 и 8 вычислительных ячеек последнего столбца соединены с выходом 3 устройства так, что с выходов 7 этих ячеек снимаются четные отсчеты результата преобразования, а с выходов 8 снимаются нечетные отсчеты результата преобразования.
Принцип действия устройства основан на выполнении над вектором-столбцом исходных данных размерностью N следующего преобразования:
=H,(1) где вектор-столбец коэффициентов Уолша-Адамара;
HN матрица Уолша-Адамара размерностью N x N;
N 2n, где n положительное целое число.
=H,(1) где вектор-столбец коэффициентов Уолша-Адамара;
HN матрица Уолша-Адамара размерностью N x N;
N 2n, где n положительное целое число.
Преобразования Уолша-Адамара производятся итерационно за n итераций по формуле
=SNH n).SH 2)(SNH 1)X), (2) где HN (1) HN (2) HN (n) матрица размерностью N x N;
SN мономиальная матрица перестановки;
H 1)=1N/2⊗ H2, i=1,n где 1N/2 единичная матрица порядка N/2;
H2 матрица Адамара порядка 2,
H2
Вычислительная процедура (2) реализуется за n(n log2N) итераций. Каждая i-я (i ) итерация сводится к сложению или вычитанию соответствующих элементов вектора и переупорядочению элементов результирующего вектора Хi. Суть перестановки заключается в разделении элементов вектора на четные и нечетные. При этом массив нечетных элементов вектора располагается в первой половине результирующего массива.
=SNH
SN мономиальная матрица перестановки;
H
H2 матрица Адамара порядка 2,
H2
Вычислительная процедура (2) реализуется за n(n log2N) итераций. Каждая i-я (i ) итерация сводится к сложению или вычитанию соответствующих элементов вектора и переупорядочению элементов результирующего вектора Хi. Суть перестановки заключается в разделении элементов вектора на четные и нечетные. При этом массив нечетных элементов вектора располагается в первой половине результирующего массива.
Устройство работает следующим образом.
В статическом режиме исходные данные для преобразования на вход устройства не поступают. В динамическом режиме на вход 1 устройства (фиг. 1) подаются исходные данные для преобразования значения элементов вектора-столбца x1(i=0,)в цифровом виде и поступают на входы 5 и 6 вычислительных ячеек первого столбца, причем первые N/2 отсчетов подаются на вычислительную ячейку 211, а вторые N/2 отсчетов на вычислительную ячейку 221. На входы 5 и 6 этих ячеек подается соответственно по k(k N/4) отсчетов. Вычислительная ячейка (фиг. 2), содержащая k арифметических устройств, формирует на их выходах "+" и "-" одновременно сумму и разность двух элементов вектора . Суммы подаются на выход 7 вычислительной ячейки, а разности на выход 8 вычислительной ячейки. Поскольку отсчеты поданы на вход 1 (11 1N) в естественном порядке, то за счет связей между вычислительными ячейками столбцов матрицы должна быть произведена перестановка элементов результирующего вектора путем разделения на четные и нечетные. Поэтому сумма с выхода 7 ячейки 221 подается на вход 5 ячейки 212, сумма с выхода 7 ячейки 221 подается на вход 6 ячейки 212, разность с выхода 8 ячейки 211 подается на вход 5 ячейки 222, разность с выхода 8 ячейки 221подается на вход 6 ячейки 222, разность с выхода 8 ячейки 221 подается на вход 6 ячейки 212. Тем самым осуществляется первая итерация. Аналогично осуществляются последующие итерации. Суммы с выходов 7 ячеек 2ij подаются на вход 5 ячеек 21,j+1. Суммы с выходов 7 ячеек 22jподаются на вход 5 ячеек 2j+1. Разности с выходов 8 ячеек 21j подаются на входы 5 ячеек 22,j+1. Разности с выходов 8 ячеек 22,j подаются на входы 6 ячеек 22,j+1. Через n итераций получают на выходе 3 устройства результат преобразования цифрового сигнала по Уолшу-Адамару в виде элементов вектора-столбца . Причем на выход 3 устройства результат подается следующим образом: на выходы 31 3k подаются суммы с выхода 7 ячейки 21,j, на выходы 3k+1 32k суммы с выхода 7 ячейки 22,j, на выходы 32k+1 3k разности с выхода 8 ячейки 2i,j, на выходы 32k+1 3N разности с выхода 8 ячейки 22,j. Таким образом, на выходе 3 устройства сформированы элементы вектора-столбца , расположенные в естественном порядке.
Рассмотрим работу устройства на примере для N 8. Функциональная схема устройства для N 8 приведена на фиг. 4. Устройство содержит шесть вычислительных ячеек 2i,j (2log28 6). Схема вычислительной ячейки 2i,j (i j ) приведена на фиг. 5. Она содержит два арифметических устройства 41 и 42, входы 51, 52, 61, 62, выходы 71, 72, 81, 82. Пусть на вход 1 устройства подаются элементы вектора-столбца х0, х1, х2, х3, х4, х5, х6, х7. Выполняемые в каждой итерации арифметические операции и функционирование устройства описываются таблицей.
Таким образом, рассмотренное устройство обладает более широкими возможностями, так как позволяет выполнять над цифровым сигналом полное преобразование Уолша-Адамара. Кроме того, оно обладает однородными связями между вычислительными ячейками, что определяет его высокую технологичность при реализации на основе СБИС. По сравнению с аналогами предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием, так как все элементы вектора-столбца исходных данных обрабатываются параллельно, а не последовательно, что увеличивает быстродействие, а также обладает меньшей конструктивной сложностью за счет однородности структуры устройства и вследствие этого более высокой технологичностью при реализации на СБИС и более высокой надежностью. Применение данного устройства в рассматриваемой области позволяет достичь следующих общественно-полезных преимуществ: повысить технологичность реализуемых устройств данного класса при реализации их на основе интегральной технологии и, следовательно, снизить их стоимость; расширить области применения, вследствие чего возможно снижение затрат на разработку аналогичных устройств в интересах других областей народного хозяйства.
Claims (2)
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА, содержащее арифметические блоки, отличающееся тем, что арифметические блоки объединены в две группы вычислительных ячеек, входы арифметических блоков первых вычислительных ячеек первой и второй групп соединены с соответствующими входами устройства, выходы суммы арифметических блоков каждой предыдущей ячейки первой и второй групп соединены с входами арифметических блоков последующей ячейки первой группы, выходы разности арифметических блоков каждой предыдущей ячейки первой и второй групп соединены с входами арифметических блоков последующей ячейки второй группы, выходы суммы арифметических блоков последней ячейки первой и второй групп и выходы разности арифметических блоков последней ячейки первой и второй групп и соединены с соответствующими выходами устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что число вычислительных ячеек в каждой из групп определяется как логарифм N по основанию два, а число арифметических блоков в вычислительной ячейке определяется как N/4, где N - размерность вектора цифрового сигнала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5009186 RU2033637C1 (ru) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Устройство для обработки цифрового сигнала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5009186 RU2033637C1 (ru) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Устройство для обработки цифрового сигнала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2033637C1 true RU2033637C1 (ru) | 1995-04-20 |
Family
ID=21588819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5009186 RU2033637C1 (ru) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | Устройство для обработки цифрового сигнала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2033637C1 (ru) |
-
1991
- 1991-07-09 RU SU5009186 patent/RU2033637C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1520538, кл. G 06F 15/332, опублик.1989. * |
Авторское свидетельство СССР N 1594563, кл. G 06F 15/332, опублик. 1990. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gertner et al. | VLSI architectures for multidimensional Fourier transform processing | |
US7761495B2 (en) | Fourier transform processor | |
US5034910A (en) | Systolic fast Fourier transform method and apparatus | |
CA1179780A (en) | Information and process control enhancement system | |
Hwang et al. | VLSI architectures for feature extraction and pattern classification | |
Meher | Unified systolic-like architecture for DCT and DST using distributed arithmetic | |
RU2033637C1 (ru) | Устройство для обработки цифрового сигнала | |
Bouguezel et al. | A new class of reciprocal–orthogonal parametric transforms | |
Mardan et al. | New fast Walsh–Hadamard–Hartley transform algorithm | |
Ahmad et al. | Design of an efficient VLSI inner-product processor for real-time DSP applications | |
Chakravarty et al. | Parallel and serial heuristics for the minimum set cover problem | |
Abbasi et al. | FPGA based Walsh and inverse Walsh transforms for signal processing | |
RU2790010C1 (ru) | Устройство селекции меньшего из двоичных чисел | |
Tutatchikov | Application of parallel version two-dimensional fast Fourier transform calculating algorithm with an analogue of the Cooley-Tukey algorithm | |
Jain et al. | New Algorithm for DHT and its Verilog Implementation | |
JP2529229B2 (ja) | コサイン変換装置 | |
RU2256226C2 (ru) | Нейронная сеть для расширения кортежа числовой системы вычетов | |
RU2037197C1 (ru) | Устройство для решения систем линейных алгебраических уравнений | |
Guo | An efficient parallel adder based design for one dimensional discrete Fourier transform | |
Chakrabarti et al. | Optimal architectures for multidimensional transforms | |
Bouguezel et al. | Multidimensional vector radix FHT algorithms | |
RU2069011C1 (ru) | Устройство для вычисления трехмерного дискретного преобразования фурье | |
Dhakar et al. | A novel parallel architecture of lifting based 2D-discrete wavelet transform | |
Arambepola et al. | Cascadable one/two-dimensional digital convolver | |
Francis et al. | Digital optical matrix multiplication based on a systolic outer-product method |