SU1361574A1 - Fourier digital transform processor - Google Patents

Fourier digital transform processor Download PDF

Info

Publication number
SU1361574A1
SU1361574A1 SU864097683A SU4097683A SU1361574A1 SU 1361574 A1 SU1361574 A1 SU 1361574A1 SU 864097683 A SU864097683 A SU 864097683A SU 4097683 A SU4097683 A SU 4097683A SU 1361574 A1 SU1361574 A1 SU 1361574A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
doubling
node
block
Prior art date
Application number
SU864097683A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Геннадиевич Голубев
Original Assignee
Предприятие П/Я В-2962
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 Предприятие П/Я В-2962 filed Critical Предприятие П/Я В-2962
Priority to SU864097683A priority Critical patent/SU1361574A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1361574A1 publication Critical patent/SU1361574A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к специализированным средствам цифровой вы-: числительной техники, предназначенным дл  выполнени  процедуры дискрет- - ного преобразовани  Фурье, и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени. Цель изобретени  - повышение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в состав процессора вход т блок L-точечного дискретного преобразовани  Фурье 1, выходной блок 2, узел удвоени  3, интерпол тор 4, элемент задержки 5, вычитатель 6, элемент задержки 7 и сумматор 8. 2 ил.The invention relates to specialized digital computational techniques: computers designed to perform a discrete Fourier transform procedure, and can be used in real-time digital signal processing systems. The purpose of the invention is to increase speed. This goal is achieved due to the fact that the processor includes a block of L-point discrete Fourier transform 1, an output block 2, a doubling unit 3, an interpolator 4, a delay element 5, a subtractor 6, a delay element 7, and an adder 8. 2 or .

Description

Изобретение относитс  к специализированным средствам цифровой вычислительной техники, предназначенным дл  выполнени  процедуры дискретного преобразовани  Фурье (ДПФ), и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени.The invention relates to specialized digital computing tools for performing the Discrete Fourier Transform (DFT) procedure and can be used in real-time digital signal processing systems.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи .The aim of the invention is to increase speed.

На фиг.1 представлена схема процессора; на фиг.2 - временные диаграммы его рабо ты.Figure 1 presents the scheme of the processor; 2 shows time diagrams of his work.

Процессор дискретного преобразовани  Фурье (фиг.1) содержит блок L-точечного дискретного преобразовани  Фурье (ДПФ) 1, выходной блок 2, узлы удвоени  (спектрального разрешени ) 3.1-З.М, каждый из которых содержит интердол тор 4, элемент 5 задержки, вычитатель 6, элемент 7 задержки и сумматор 8.The discrete Fourier transform processor (Fig. 1) contains an L-point discrete Fourier transform (DFT) unit 1, an output unit 2, doubling (spectral resolution) 3.1-ZM nodes, each of which contains an interdolator 4, a delay element 5, subtractor 6, delay element 7 and adder 8.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Входной массив из L комплексных выборок 1-го сегмента анализируемого сигнала параллельно подаетс  в течение интервала времени 0-(Ъ-1)Д на вход блока 1. Далее в течение интервала времени Ьй-(2Ь-1)д на вход блока 1 подаетс  массив из L выборок 2-го сегмента и т.д.An input array of L complex samples of the 1st segment of the analyzed signal is parallelly fed during the time interval 0- (Ь-1) D to the input of block 1. Then, during the time interval b- (2L-1) d, to the input of block 1 the array from L samples of the 2nd segment, etc.

Подобна  динамика обновлени  входного массива может быть рбеспе- чена, например, включением перед входом блока 1 буферного запоминающего устройства (ЗУ), имеющего входной коммутатор, два многоразр дных регистра сдвига и выходной коммутатор. Входной коммутатор подключает к входу буферного ЗУ вход 1-гр (2-го) регистра сдвига при подаче управл ющего импульса на его 1-й (соответственно 2-й) управл ющий вход. Выходг ной коммутатор подключает к выходу буферного ЗУ выход 1-го (2-го) регистра сдвига при подаче управл ющего импульса на его 1-и (соответственно 2-й) управл ющий вход. Разноимен ные управл кнцне входы коммутаторов попарно объединены и образуют 1-й и 2-и управл ющие входы буферного ЗУ. Входы тактировани  (сдвига) 1-го и 2-го регистров сдвига  вл ютс  соответственно 3-м и 4-м входами тактировани  буферного ЗУ. С момента включени  входной коммутатор в течение L тактов работы подключает к входу буферного ЗУ вход 1-го регистра сдвига , выполн ющего в этот период времени функцию 1-й линии задержки с отводами (под входом регистра подразумеваетс  входна  шина последовательного кода в каждом разр де кода последовательности обрабатываемых выборок). По завершении (L-l)-roSuch a dynamic update of the input array can be accomplished, for example, by turning on the input block 1 of a buffer storage device (memory) that has an input switch, two multi-bit shift registers and an output switch. The input switch connects to the input of the buffer memory input 1-gr (2nd) of the shift register when applying a control pulse to its 1st (respectively 2nd) control input. The output switch connects the output of the 1st (2nd) shift register to the output of the buffer memory when applying a control pulse to its 1st and (respectively 2nd) control input. The differently named control inputs of the switches are pairwise combined and form the 1st and 2nd control inputs of the buffer memory. The clock inputs (shift) of the 1st and 2nd shift registers are respectively the 3rd and 4th clock inputs of the buffer memory. From the moment of switching on, the input switch for L operation cycles connects the input of the 1st shift register to the input of the buffer memory, which performs the function of the 1st delay line with taps during this period of time (the input of the register means the input bus of the sequential code every time the code sequence of processed samples). On completion (L-l) -ro

такта осуществл етс  подключение выходным коммутатором на период времени Ьд -(2L-1)& выходной шины параллельного кода 1-го регистра сдвига (в каждом, разр де), т.е. отводов 1-йcycle is connected by the output switch for a period of time B d - (2L-1) & the output bus of the parallel code of the 1st shift register (in each, bit), i.e. taps 1st

линии задержки к векторному входу блока 1; при этом на указанный период времени 1-й регистр выполн ет i функцию совокупности из L многоразр дных регистров хранени , а входнымdelay lines to the vector input of block 1; at the same time, for the specified period of time, the 1st register performs i as a combination of L multi-digit storage registers, and the input

коммутатором осуществл етс  подключение к входу буферного ЗУ входа 2-го регистра сдвига, которьШ р этот период времени выполн ет функцию 2-й линии задержки с отводами. Такимthe switch connects to the input of the buffer memory of the input of the 2nd shift register, for this period of time it performs the function of the 2nd delay line with taps. So

образом, путем поочередного изменени  функций двух регистров обеспечиваетс  поочередна  подача на вход блока 1 массивов входных выборок . В процессе функционировани  буферногоThus, by alternately changing the functions of the two registers, alternating input and output of block 1 of the arrays of the input samples is provided. In the process of functioning of the buffer

ЗУ реализуетс  подача синхроимпульсов с частотой на вход УЗ того из регистров сдвига, который в данной фазе работы выполн ет функцию линии задержки с отводами.The charger is used to supply clock pulses with a frequency to the ultrasonic input of that of the shift registers, which in this phase of the work serves as a delay line with taps.

Принцип действи  .процессора состоит в следующем. Пусть, например, М 8 и Ng N L.-M. В этом случае все узлы удвоени  спектрального разрешени  работают в скачущем режиме. ВThe principle of the processor is as follows. Let, for example, M 8 and Ng N L.-M. In this case, all spectral resolution doubling nodes operate in a jumping mode. AT

момент времени t, на вход блока 1 поступает совокупность лыборок 1-го сегмента отрабатываемого сигнала. В момент t на выходе блока 1 форми-: руютс  результаты ДПФ 1-го входногоtime t, at the input of unit 1, a set of samplers of the 1st segment of the signal being processed is fed. At time t, the output of block 1 forms-: the results of the DFT of the 1st input run

массива. В момент t- на выходе блока 1 формируютс  результаты ДПФ 1-го входного массива. В момент t на выходе интерпол тора 4 формируетс  LP интерполированных коэффициентовarray. At the moment t-at the output of block 1, the DFT results of the 1st input array are formed. At time t, the output of the interpolator 4 generates the LP interpolated coefficients.

Be, соответствующих L-точечному разложению входного сигнала по гармоническим составл ющим, частоты которых расположены в серединах частотных интервалов между частотами, соответствующими коэффициентам ДПФ А,.Be, corresponding to the L-point decomposition of the input signal into harmonic components, whose frequencies are located in the middle of the frequency intervals between the frequencies corresponding to the DFT coefficients A ,.

Гармонические составл ющие, соответствующие ДПФ (А expj ----- ) имеLJHarmonic components corresponding to the DFT (A expj -----) have LJ

Н5Т периоды, укладывающиес  ровно К (целое число) раз на интервале разложени  в L точек. Поэтому суммирование значений А и А эквивалентно спектральному разложению входного сигнала по составл ющим вида КпH5T periods that fit exactly K (integer) times on the decomposition interval of L points. Therefore, the summation of the values of A and A is equivalent to the spectral decomposition of the input signal over components of the form Kp

ехр;exp;

2L2L

, где К - четное. Гармонические составл ющие, разложение по которым дает значени  Be, соответwhere K is even. Harmonic components, the decomposition of which gives the values of Be, respectively

27(К +0,5)п ствуют частотам expj--27 (K +0.5) are used for the frequencies expj--

периоды которых на интервале в L точек укладываютс  К + 0,5 раз (т.е. они заканчиваютс  в конце интервала фазой 1). Следовательно дл  фазовой сшивки базисных функций разложени  соответствующих коэффициентам Вр, необходимо повернуть фазу коэффициента В .g | относительно фазы коэффициента В на ТГ , что и реализуетс  вычитанием в вычитателе 6. Из сказанного следует, что дл  имитации удвоени  числа точек разложени  необхо- димо реализовать векторное сложение массивов чисел А и А, ., и вычитание массивов чисел Bg, и В j , полученных по смежным (неперекрывающимс ) во времени сегментам входно- го сигнала. В результате получаем разложение сигнала по составл ющимperiods of which over an interval of L points are laid K + 0.5 times (i.e. they end at the end of the interval with phase 1). Consequently, for the phase matching of the basis decomposition functions corresponding to the BP coefficients, it is necessary to rotate the phase of the coefficient B .g | with respect to the phase of coefficient B on TG, which is realized by subtracting in subtractor 6. From what has been said, it follows that to simulate doubling the number of decomposition points, it is necessary to realize vectorial addition of arrays of numbers A and A,., and subtracting arrays of numbers Bg, and B j, received over adjacent (non-overlapping) in time segments of the input signal. As a result, we obtain a decomposition of the signal into components

7Кп7Kp

вида Аtype A

ехрexp

t2Lt2L

, где приwhere when

к.пK.P.

четных к вз ты результаты с вы- хода вычитател  6, а при нечетных - с выхода сумматора 8.the even results are taken from the output of the subtractor 6, and for odd results, from the output of the adder 8.

При повторении подобной итерации удвоени  числа точек разложени  в уз ле 3.2 необходимо учитьшать, что дл  этого блока входной массив соответствует уже разложению на интервале в 2L точек, т.е. в узле 3.2, в скачущем режиме все операции могут выполн тьс  в 2 раза реже, чем в блоке 1, но и при этом размерности входного и выходного массивов составл ют 2L и 4Lp соответственно, т.е. в 2 раза превьппают размерности массивов на входе и выходе узла 3.1. Каждый узел З.К отличаетс  от узла З.К-1 замедлением (при работе в скачущем режиме) в 2 раза темпа поступлени  входного массива и увеличением в 2 раза его размерности. Под скачущим понимаем такой режим работы узла ЗК, когда в нем блоки 8 и 6 отрабатьшают свои функции один раз за два периодаWhen repeating a similar iteration of doubling the number of decomposition points in node 3.2, it is necessary to take into account that for this block the input array corresponds to the decomposition by an interval of 2L points, i.e. in node 3.2, in the jumping mode, all operations can be performed 2 times less frequently than in block 1, but the dimensions of the input and output arrays are 2L and 4Lp, respectively, i.e. 2 times the dimensions of the arrays at the input and output of the node 3.1. Each node Z.K differs from node Z.K-1 by slowing down (when operating in the jumping mode) by 2 times the rate of arrival of the input array and increasing by 2 times its dimension. By jumping, we understand this mode of operation of the node ZK, when blocks 8 and 6 in it are working off their functions once in two periods.

обновлени  информации на входе этого каскада (т.е. вычитателем 6 реализуетс  векторное вычитание массива, полученного при нечетном шаге обновлени  массива на входе этого каскада, полученного на предьщущем четном шаге обновлени ; аналогично в сумматоре 8 реализуетс  векторное суммирование ) .update information at the input of this cascade (i.e., subtractor 6 realizes vector subtraction of the array obtained at the odd step of updating the array at the input of this stage obtained at the previous even update step; similarly, adder 8 implements vector summation).

При необходимости реализации спектрального анализа с обновлением на N N/2 точек, последний узел удвоени  З Кт работает в,скольз щем режиме. В последнем случае блоки 8 и 6 в этом каскаде отрабатывают свои функции один раз за каждый период обновлени  информации на входе этого каскада. При необходимости обновлени на Кд N/4 в скольз щем режиме работают последний и предпоследний узлы. и ЗК„,,(приМ 8 это узлы 3.3 и 3.2). Отличие этого режима от имевше го место при Np N/2 состоит в том что темп обновлени  массива на выходе узла 3.2 совпадает с темпом обновлени  массива на его входе (т.е; понижени  темпа в 2 раза не происходит что влечет за собой в этом случае двойную нагрузку на узел 3.3.If it is necessary to implement a spectral analysis with an update on N N / 2 points, the last doubling node K Ct works in a sliding mode. In the latter case, blocks 8 and 6 in this cascade fulfill their functions once for each update period of information at the input of this cascade. If necessary, updates on Cd N / 4 in the sliding mode work the last and the penultimate nodes. and ЗК „,, (note 8 is nodes 3.3 and 3.2). At Np N / 2, this mode differs from the existing one in that the rate of array update at the output of node 3.2 coincides with the rate of array update at its input (i.e; the rate does not decrease by 2 times does not occur which entails double load on the node 3.3.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Процессор дискретного преобразовани  Фурье, содержащий блок L-TO чечного дискретного преобразовани  Фурье и выходной блок, выход которого  вл етс  информационным выходом процессора, информационным входом которого  вл етс  информационный вхо блока L-точечного дискретного преобразовани  Фурье, выход результата которого подключен к входу выходного блока, отличающийс  тем, Что, с целью повышени  быстродействи , выходной блок содержит (М N/L, N - размер обрабатьшаемой входной последовательности) узлов удвоени , причем выход i-ro (i 1, М-1) узла удвоени  подключен к входу (i+l)-ro узла удвоени , выход М-го узла удвоени   вл етс  выходом выходного блока, выходом которого  вл етс  вход первого узла удвоени , причем j-й (J Г,М) узел удвоени  содержит сумматор, вычитатель, два элемента задержки и интерпол тор, вы ход которого подключен к информацион5136A discrete Fourier transform processor containing an L-TO non-continuous discrete Fourier transform unit and an output block whose output is an information output of a processor whose information input is an information input of an L-point discrete Fourier transform block whose output is connected to the output of the output block characterized in that, in order to increase speed, the output block contains (M N / L, N is the size of the input sequence being processed) of the doubling nodes, and the output i-ro (i 1, M-1) of the node y The unit is connected to the input (i + l) -ro of the doubling node, the output of the Mth doubling node is the output of the output block, the output of which is the input of the first doubling node, the jth (J Y, M) node doubling contains an adder, a subtractor, two delay elements and an interpolator whose course is connected to information ному входу первого элемента задержки, первьй и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход кото рого соединен через монтажное ИЛИ с выходом вычитател  и  вл етс  выходом узла удвоени , входом которого  вл г- ютс  соединенные между собой входthe first input of the first delay element, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the adder, the output of which is connected through the installation OR to the output of the subtractor and is the output of the doubling unit, the input of which is interconnected Г1G1 ПP п п пn n n пP пP JrlJrl Редактор В.БугренковаEditor V. Bugrenkova Составитель А.БарановCompiled by A. Baranov Техред А.Кравчзтс Корректор О.КравцоваTehred A. Kravchzts Proofreader O. Kravtsova Заказ 6292/49Тираж 671ПодписноеOrder 6292/49 Circulation 671 Subscription ВШШПИ Государственного комитета СССРVShPI State Committee of the USSR по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 1574615746 интерпол тора и информационный вход второго элемента задержки, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам вычитател , а тактовые входы первого и второго элементов задержки соединены между собой и  вл ютс  J-M тактовым входом процессора.the interpolator and the information input of the second delay element, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the subtractor, and the clock inputs of the first and second delay elements are interconnected and are the J-M clock input of the processor. пP пP п-P- пP пP п tn t JLJl ПP ггyy Г1G1 ПP rLtrLt Фаг. 2Phage. 2
SU864097683A 1986-07-25 1986-07-25 Fourier digital transform processor SU1361574A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864097683A SU1361574A1 (en) 1986-07-25 1986-07-25 Fourier digital transform processor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864097683A SU1361574A1 (en) 1986-07-25 1986-07-25 Fourier digital transform processor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1361574A1 true SU1361574A1 (en) 1987-12-23

Family

ID=21249045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864097683A SU1361574A1 (en) 1986-07-25 1986-07-25 Fourier digital transform processor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1361574A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2123758C1 (en) * 1997-07-08 1998-12-20 Камчатский гидрофизический институт Digital filter

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Рабинер Л., Гоулд Б. Теори и применение цифровой обработки сигналов.- М.: Мир, 1978. Кочемасов В.Н. и др. Комбинированные Фурье -.процессоры.- Зарубежна радиоэлектроника, 1985, № 2, с. 52. 1 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2123758C1 (en) * 1997-07-08 1998-12-20 Камчатский гидрофизический институт Digital filter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS62286307A (en) Apparatus and method for multiplication and addition of multiple stage digital signal
SU1509930A1 (en) Device for walsh-adamar orthogonal transform of digital signals
SU736355A1 (en) Single-channel device for control of multi-phase power-diode converter
SU1606973A1 (en) Device for sorting numbers
SU1737444A1 (en) Device for computing polynomial function in analog argument
SU1319045A1 (en) Device for calculating convolution
SU1327120A1 (en) Arithmetic device for quick fourier transformation
SU922721A2 (en) Device for orthogonal conversion by walsh
SU1215118A1 (en) Interpolation device
RU2239867C2 (en) Device, methods and software for determining function coefficients with decreased delay
SU1670690A1 (en) Computing device for logical derived multiple-valued data
SU999042A1 (en) Device for comparing numbers with tolerance
SU1536398A1 (en) Device for quick walsh-hadamard transform
SU1184090A1 (en) Analog-to-digital servo converter
SU1103225A1 (en) Device for computing elementary functions
SU1332313A1 (en) Device for computing trigonometrical functions
SU877787A1 (en) Programme-controlled digital filter
SU1149218A1 (en) Linear-circular interpolator
SU1288716A1 (en) Processing element of device for implementing fast fourier transform
SU1166104A1 (en) Device for calculating values of sine-cosine dependensies
SU1023341A1 (en) Spectrum analyzer
SU1615742A1 (en) Device for fast orthogonal walsh-adamar transform of digital signals
SU941926A1 (en) Digital servo drive
SU1388852A1 (en) Multiplier
SU1405053A1 (en) Squaring device