SU1481893A1

SU1481893A1 - Цифровой фильтр с линейной дельта-модул цией

Info

Publication number: SU1481893A1
Application number: SU874282761A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Тимченко
Original assignee: Предприятие П/Я В-8751
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1989-05-23

Abstract

Изобретение относитс к вычислительной технике и технике св зи. Его использование в устройствах цифровой обработки сигналов позвол ет повысить быстродействие фильтра. Цифровой фильтр содержит генератор 1 импульсов, формирователи 2, 3 адресов, формирователь 4 импульсов, блок 5 посто нной пам ти, блок 6 оперативной пам ти, блок 8 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ , блок 9 мультиплексировани , двоичный сумматор 10, накапливающий сумматор 11 и буферные регистры 12, 13. Благодар введению блока 7 оперативной пам ти вычисление цифровой свертки обеспечиваетс более быстро. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Јь

ОО

00

со

ОО

фиг. 1

I. 21

t.o

(hi

s-;

M-1

, , (2)

гле V Т v Рш где п, 2 х s-, i

(Ы

S i

S-i

(3) Рассмотрение сЬормулы (2) показывательных значений fyh Каждое из этих значений вычисл етс только при помощи операций суммиИзобретение относитс к вычислительной технике и технике св зи и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов.

Цель изобретени - повышение быстродействи фильтра.

На фиг. 1 представлена функциональ на схема фильтра; на фиг. 2 - формирователь адресов; на фиг. 3 -времен- JQ ет, что выходной сигнал Лильтра мож- ные диаграммы работы фильтра.но получить, суммиру М последоваЦифровой фильтр с линейной дельта- модул цией содержит генератор 1 импульсов , первый 2 и второй 3 формирователи адресов, формирователь 4 им- $ ровани , без выполнени операции пульсов, блок 5 посто нной пам ти,многоразр дного умножени , что позпервьй 6 и второй 7 блоки оператив-вол ет сократить затраты времени на

ной пам ти, блок 8 элементов ИСКПЮЧА- вычисление последовательности у„}, ЮЩЕЕ ИЛИ, блок 9 мультиплексировани ,- а в результате увеличить быстродей- двоичный сумматор 10, накапливающий 20 ствие цифрового фильтра, сумматор 11, первый 12 и второй 13 J регистры сдвига.

Формирователи 2 и 3 адресов содержат (фиг. 2) выделитель 14 положительного перепада, регистр 15 сдвига 25 ровател х 2 и 3 адресов (цепи сброса и сумматор lb по модулю два.не показаны). На выходах фильтра при

Цифровой фильтр с линейной дельта- этом устанавливаетс нулевое значе- модул цией работает по следующему а - ние выходного сигнала. Одновременно горитму.в блоки 6 и 7 оперативной пам ти неИзвестно , что выходной сигнал циф- 30 обходимо занести нулевые последова- рового фильтра, в котором весовые ко- тельности. эффициенты представлены в формате ли нейной дельта-модул ции (ЛДМ), а входной сигнал - в формате импульсноПеред началом фильтрации необходимо провести обнуление накапливающего сумматора 11, регистра 13 и установить начальные значени в формиГенератор 1 импульсов генерирует непрерывную последовательность импульсов (Лиг. За) частотой К/Т, где

кодовЪй модул ции (ИКМ), вычисл етс 35 Т - период дискретизации. По передпо Лормуле цифровой свертки

нему фронту (положительному перепаду) этих импульсов, поступающих на тактовые входы Формирователей 2 и 3 адресов , на выходах последних формиру- 4д ютс соответственно последовательности адресов блока 5 посто нной пам ти (весовых коэффициентов) I,-},

1 -L

}гО

(М

(О

где |xj, k О - входна ИКМ-последо тельность;

Јe(m J, , К-1 -весова последованему фронту (положительному перепаду) этих импульсов, поступающих на тактовые входы Формирователей 2 и 3 адресов , на выходах последних формиру- 4д ютс соответственно последовательности адресов блока 5 посто нной пам ти (весовых коэффициентов) I,-},

i - О, М-1 (фиг. 36), совпадающих с i последовательностью адресов второго

тельность, д блока 7 оперативной пам ти, и после- ленна в формате

довательность адресов блока 6 опера- тивной пам ти Гц,, i О, М-1.

ЛДМ: е(Г е Н; ППр мое вычисление последовательности отсчетов 1у„} по (1) требует ведени в каждом периоде дискретизации большого числа ар метических . операций (п М), что преп тствует получению высокого быстродействи цифрового фильтра,55

Формирователи 2 и 3 адресов выпол нены одинаковыми, т.е. при rtod I где п - номер отсчета входного сигна ла, {rh|;) По каждому из адресов Р, в блоке 5 посто нной пам ти записанное значение соответствующего коэффициента весовой последовательно

сти цифрового фильтра в формате ли- Дл получени алгоритма функциони- нейной дельта.модул ции L (wfc (1

ровани предлагаемого устройства измен ют пор док суммировани в O)s

V,

)/2, LliMof 11

I. 21

t.o

(hi

s-;

M-1

, , (2)

гле V Т v Рш где п, 2 х s-, i

(Ы

Рассмотрение сЬормулы ет, что выходной сигнал но получить, суммиру М тельных значений fyh Каждое из этих значений вычисл етс только при помощи операций суммиет , что выходной сигнал Лильтра мож- но получить, суммиру М последоваровани , без выполнени операции многоразр дного умножени , что поз вычисление последовательности у„}, а в результате увеличить быстродей- ствие цифрового фильтра,

ровател х 2 и 3 адресов (цепи сброса не показаны). На выходах фильтра при

Перед началом фильтрации необходимо провести обнуление накапливающего сумматора 11, регистра 13 и установить начальные значени в форми обходимо занести нулевые последова- тельности.

Генератор 1 импульсов генерирует непрерывную последовательность импульсов (Лиг. За) частотой К/Т, где

Т - период дискретизации. По переднему фронту (положительному перепаду) этих импульсов, поступающих на тактовые входы Формирователей 2 и 3 адресов , на выходах последних формиру- ютс соответственно последовательности адресов блока 5 посто нной пам ти (весовых коэффициентов) I,-},

i - О, М-1 (фиг. 36), совпадающих с последовательностью адресов второго

блока 7 оперативной пам ти, и после-

Формирователи 2 и 3 адресов выполнены одинаковыми, т.е. при rtod II, где п - номер отсчета входного сигнала , {rh|;) По каждому из адресов Р, в блоке 5 посто нной пам ти записанное значение соответствующего коэффициента весовой последовательно V ,

)/2, LliMof 11

31481893

Запись производ т следующим образом . В чейку с номером Р( записывают значение L v , k (M-i)mod М, в

5

результате чего, за период дискретизации Т при поступлении на входы блока 5 посто нной пам ти последовательности {Р,5 , i « О, М-1 на его выходе генерируетс последовательность 10 ,(w

сумматора 10 поступает последователь ность x,j, q n - (M-i)Tnod К, запи санна по номерам чеек г,,} i и О, М-1 блока 6 оперативной пам ти. Одновременно в интервале времени t0, t,проводитс чтение из чейки Рс блока 7 пам ти значени накопленного в ней сигнала, которое суммируетс в сумматоре 10 с значением х

n - (М-0) mod M

цо

п. Результат

гт IWi tiл w i w о V W шии n - и. гезулътйч L J, k - 0, M-l, M-2,...,l), посту- суммировани в интервале времени tt,,

пающа на вход блока 8 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Рассмотрим работу фильтра с момента времени t ъ (фиг. 3), когда на выходе формировател 4 импульсов, выдел ющего начальное (Р0)-е состо ние формировател 2 адресов, по вл етс импульс (фиг. Зг). По заднему фронту этого импульса в первом регистре 12 фиксируетс значение адреса г п ,, которое в следующем периоде дискретизации , в момент времени te, из регистра 12 переписываетс в йюрмирователь 3 адресов, т.е. в следующем периоде дискретизации на выходах блока 3 по переднему фронту сигнала с блока 4 генерируетс последовательность

1Г «, , Гп,1 г , г у,,м-1 Г h,ol

Принимают, что в данном периоде дискретизации n 0 mod M. Тогда frd;}j

,, а в следующем периоде дискре- тизации (n I nod M) справедливо

равенство fr „+1 i№lUn, Wcc( M.

Таким образом, запись значени выходного сигнала формировател 3 во втором такте предыдущего периода дискретизации в формирователь 3 в первом такте последующего периода дискретизации обеспечивает циркул цию адресов блоков 5 и 6 пам ти.

Отсчет входного сигнала х h поступает с входов фильтра на информацией ные входы блока 6 оперативной пам ти и блока 9 мультиплексировани . В интервале времени ft 0 высоком уровне сигнала с блока 4 значение записываетс в чейку г „ с блока 6 пам ти и одновременно через блок 9 поступает на входы сумматора 10. В последующих тактах в интервале времени , Ц}из блока 6 считываютс и через блок Ч передаютс на входы сум- матора 10 очередные значени отсчетов входного сигнала хд, причем за период дискретизации О, Т на входы

,

сумматора 10 поступает последовательность x,j, q n - (M-i)Tnod К, запи- санна по номерам чеек г,,} i и О, М-1 блока 6 оперативной пам ти. Одновременно в интервале времени t0, t,проводитс чтение из чейки Рс блока 7 пам ти значени накопленного в ней сигнала, которое суммируетс в сумматоре 10 с значением х

n - (М-0) mod M

цо

п. Результат

Ч о V W шии n - и. гезулътйч суммировани в интервале времени tt,,

Vi:

tajзаписываетс в ту же Р0 чейку блока 7 оперативной пам ти. В последующем такте в интервале времени t., t4 осуществл етс запись результата суммировани значени из чейки Р блока 7 со значением отсчета х qi n-(M-l)mod M n-(M-l).

Учитыва , что такое накопление происходит непрерывно в n-м интервале дискретизации Г, Т на выходах сумматора Ю формируетс последовательность значений Уь-П (М i)tnod M, 1 0, М-1, поступающа через блок 8 на информационные входы сумматора I1. Значени

:VK

Ј,s

S-U

Одновременно на управл ющий вход блока 8 поступает последовательность

(ю весовых коэффициентов iL , k

®

45

40

(K-i)raod M, i О, М-1, причем при L 0 производитс суммирование

значени vy n.k с накопленным в сумма1 , ,т (Ы ,

торе 1I значением, а при L t 1 вычитание значени vyh.v из накопленной в сумматоре 11 суммы. Так как последовательность индексов значений

У и L соответствуют записанным

ранее индексам в формуле цифровой свертки (1), то в конце интервала дискретизации в сумматоре 11 Формируетс значение выходного отсчета предлагаемого устройства у в формате ИКМ. По переднему фронту сигнала с блока 4 в следующем периоде дискретизации значение уп записываетс во второй регистр 13, а сумматор 11 обнул етс . В последующие интервалы дискретизации работа предлагаемого

514

цифрового фильтра происходит аналогично .

Формирователь 3 (2) адреса представл ет собой генератор М-последова тельности. Дл генерации последовательности адресов fP, } используетс следующее свойство П-последователь- ности: ее можно получить на основе регистра сдвига с соответствующими обратными св з ми, причем задержка формировани очередной кодовой комбинации на выходе регистра сдвига не превышает времени задержки в одном триггере, в то врем как, например , в счетчиках эта задержка значительно больше. Другим используемым свойством указанной последовательности вл етс то, что на прот жении М тактов, М 2h - 1, п - разр дност регистра сдвига, выходные кодовые комбинации не повтор ютс . Начальна кодова комбинаци может быть произвольной , отличной от нулевой, причем все кодовые комбинации повтор ютс в выходной последовательности с соответствующим временным сдвигом.

Следовательно, псевдослучайна последовательность Р,-}, i 0, M-1, Р- О, М 2 - 1, генерируема на выходах формировател 3 (2) адреса, позвол ет адресовать соответствующее число чеек в блоках 5-7 пам ти, а использование дл ее формировани регистра 15 сдвига с соответствующими св з ми позвол ет сократить непроизводительные потери времени на формирование каждого адреса.

Таким образом, затраты времени на вычисление отсчета выходного сигнала по сравнению с известным фильтром уменьшаютс .

Claims

Формула изобретени

)о Цифровой фильтр с линейной дельта-модул цией, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен к входу первого формировател адресов, выходы которого соединены с входами блока посто нной пам ти и формировател импульсов, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго буферных регистров и управл ющим входам первого блока оперативной пам ти и блока мультиплексировани , второй формирователь .адресов, двоичный сумматор, накапливающий сумматор, выход блока посто нной пам ти подключен к первому входу

936

блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого блока оперативной пам ти соединены с первыми информационными входами блока мультиплексировани , вторые информационные входы которого объединены с информационными входами первого блока оперативной пам ти и вл ютс входами фильтра, о т л и чающийс тем, что, с целью повышени быстродействи фильтра, в него введен второй блок оперативной пам ти, адресные входы которого подключены к выходам первого формировател адресов, управл ющий вход второго блока оперативной пам ти объединен с тактовыми входами накапливающего сумматора и второго формировател адресов и подключен к выходу генератора импульсов, выходы второго формировател адресов соединены с адресными входами первого блока оперативной пам ти и информационными входами первого буферного регистра, выходы

5 которого соединены с информационными входами второго формировател адресов , управл ющий вход которого объ- единен с входом обнулени накапливающего сумматора и подключен к выходу

формировател импульсов, выходы блока мультиплексировани и второго блока оперативной пам ти соединены соответственно с первыми и вторыми входами двоичного сумматора, выходы которого

5 подключены к информационным входам второго блока оперативной пам ти и вторым входам блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которого соединены с информационными входами накапливающего сумматора, выходы которого соединены с информационными входами второго буферного регистра, выходы которого вл ютс выходами фильтра.
2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю Ч и и с тем, что формирователь адресов содержит регистр сдвига, сумматор по модулю два и формирователь переднего фронта импульса, выход которого соединен с управл ющим входом

регистра сдвига, установочные и тактовый входы которого и вход формиро- вател переднего фронта импульса вл ютс соответственно информационными тактовым и управл ющим входами формировател , выход сумматора по модулю два соединен с информационным входом регистра сдвига, выходы которого подключены к входам сумматора по модулю два и вл ютс выходами формировател .

а б

S

Фиг. I

Фг/sJ