SU1509934A1 - Оптимальный фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки сигналов дл  уменьшени  случайной составл ющей, распределенной по произвольному закону. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи , что позвол ет обрабатывать более высокочастотные сигналы. Оптимальность фильтра понимаетс  в смысле максимизации критери  MAX P{A≤X≤ B}, где P { X } *98э [0,1] - функци  распределени  процесса на выходе фильтра, A и B - заданные константы. Фильтр содержит N последовательно соединенных M^* - разр дных регистров 1, N блоков 2 умножени  на весовые коэффициенты, блок определени  минимального числа, состо щий из  чеек 3-5, N трехвходовых элементов ИЛИ 6, N элементов ИЛИ 7, N элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и элементов ИЛИ 9, N элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10,2 N элементов ИЛИ 11, 12 и N элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13. В фильтре реализованы параллельные процедуры умножени  входной последовательности на весовые коэффициенты и выделени  из результатов наименьшего числа с помощью матрицы логических схем. 1 ил.

Description

, л

II

гг

ел

00 i4

31509

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах обработки сигналов дл  уменьшени  случайной составл ющей с произвольным законом распределени .

Цель изобретени  - повьшение быстродействи .

На чертеже представлена блок-схе- ма оптимального фильтра.

Фильтр содержит п последовательно соединенных т-разр дных регистров

, п блоков 2,-2р умножени  на весовые коэффициенты, блок опреде- лени  минимального числа, состо щий из  чеек 3jj-S ( п - номер строки , ,m-l номер столбца), п элементов ИЛИ 6, кажда   чейка первого столбца содержит элементы ИЛИ 7 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, кажда   чейка второго столбца содержит элемент ИЛИ 9 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, кажда   чейка j-ro столбца (, m-l) содержит первый 11 и второй 12 элемен- ты ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13. Дл  синтеза фильтра использованы особенности распределени  наименьшего числа из выборки в п случайных величин с произвольным распределением. Оптимальность фильтра понимаетс  в смысле

макс Р{АЧх .Bi, (i)

Где , - функци  распределени  процесса на выходе фильтра; А и В - заданные константы ограничени .

Максимизаци  критери  (I) дости- гаетс  мультипликативным преобразованием входной последовательности Y fy ,-ji l ,п i так, что отфильтрованное значение , у ;d ;( ,п5, где d j - весовые коэффициенты, опреде- л емые из системы линейного уравнени :

Гр fB

,

5.)-p fA j - i -j «

JM,

(2)

Jгде A-(-) c;; ,n.

Фильтр работает следующим образом.

На вход фильтра, т.е. на вход пер-ее вого регистра 11, подаетс  фильтруема  случайна  последовательность в виде m -разр дных чисел. Одновременно с поступлением каждого числа

0 5 0

5

0 5

0

е

выполн етс  операци  сдвига обь1чным образом. Дл  этого вначале на входе устанавливаетс  код числа, а затем подаетс  импульс на входы синхронизации регистров, при этом входное число .записываетс  в первом регистре , -которое было в первом, во втором и т.д.

С выхода каждого регистра коды чисел поступают на входы блоков 2, с помощью которых реализуетс  операци  умножени  входной последова- тельности на весовые коэффициенты d-, ,n. Коэффициенты d- определены из системы (2).Результаты умножени  разр дностью m поступают НЕ цепочки логических элементов так, что старшие разр ды - на  чейки с номерами а младшие - на элементы ИЛИ 6,-б„.

Работу  чеек рассмотрим на конкретном примере.

Пусть последовательность чисел представлена массивом из трех чисел {lOIOl, 10001 10010}. В старших разр дах всех чисел находитс  1. Не трудно видеть, что при этом на информационном выходе  чеек 3 также выделитс  уровень 1, на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 - уровень логического 0. Логический 0 поступает на входы  чеек 4 и разрешает анализ вторых разр дов чисел.

Во вторых разр дах всех чисел наход тс  одни 0, поэтому на всех выходах элементов ИЛИ 9 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 вьщел ютс  уровни логического 0, при этом разрешаетс  анализ всех чисел в третьем разр де. По третьему разр ду первое число  вл етс  большим, чем два других и данное число можно исключить из дальнейшего анализа. Выполн етс  это следующим образом. На выходах элементов ИЛИ П ( чеек) З эформиру- етс  уровень логического О, который блокирует (подавит) уровень логической 1, которьй должен сформироватьс  на вь.1ходе элемента ШШ 11 ( чейки 5 j) и на информационном выходе в третьем разр де также имеетс  уровень 0. При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 ( чейки 5 з) выдел етс  уровень логической 1, которьй отключает дчейки 5,и 6,5 из дальнейшего анализа.

Что же касаетс  второго и третьего числа, то на выходах  чеек 5дэформируютс  уровни логического 0, которые разрешают анализ в четвертом разр де второго и третьего чисел. Последнее число имеет в четвертом разр де 1, следовательно, оно больше второго, и на выходе  чейки 5j формируетс  уровень логической 1, которьй и исключает третье число из дальнейшего рассмотрени . На четвертой информационной шине при этом поддерживаетс  уровень логического 0, поступающий с информационного выхода  чейки З. Последний п тый информационный разр д установитс  в 1, так как элементы ИДИ ИЛИ 6 3i отключены уровн ми логической 1, поступающих на их входы , а на элемент ИЛИ 6 5уровень логической 1 поступает с последнего п того разр да второго числа.

Таким образом, на информационных выходах устройства выдел етс  мини- мальньй код 10001, что и требовалось определить. С поступлением следующего числа на регистры 1 цикл анализа повтор етс , форму л а изобретени 

Claims (2)

1. Оптимальный фильтр, содержащий п блоков умножени  на весовые коэффициенты (п - объем выборки) и блок вьщелени  минимального числа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены п последовательно соединенных регистров, причем выход i-го регистра (,п) подключен к входу i-ro блока умножени  на весовые коэффициенты, информационный выход которого поразр дно соединен с i-M информационным входом блока выделени  минимального числа, выход ко- «с чени ,второй вход элемента ИЛИ i,m-й

торого  вл етс  выходом фильтра, информационный вход первого регистра  вл етс  информационным входом фильтра, тактовые входы регистров объединены и  вл ютс  тактовым входом фильтра.

2. Фильтр по п. 1, отличающийс  тем, что блок вьщелени  минимального числа содержит матрицу  чеек из п строк и m столбцов (т - количество разр дов выходного числа), причем кажда  i,j-   чейка (,n - номер строки, ,2 - номер

 чейки соединен с выходом элемента ИС КЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ (i,m-l)-й  чейки, выход второго элемента ИЛИ, i,q-й  че ки (,n; , m-2) подключен к пе

50 вому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу первого элемента ИЛИ (i, q+I)-й  чейки, выход второго элемента ИЛИ (i, т-1)-й  чейки соед нен с третьим входом элемента ИЛИ

55  чейки, выходы элементов ШШ всех  чеек тто столбца соединены и  вл ютс  выходом т-го разр да блока вьщелени  минимального числа.

509934

о йй и ь  

10

15

20

столбца) содержит элемент ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧ ЩЕ ИЛИ, кажда  i,k-H  чейка (, m-1) содержит два элемента ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, кажда  1,пг-   чейка содержит элемент ИЛИ, первые входы элементов ИЛИ и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ i,j-x  чеек соединены и  вл ютс  входом j-ro разр да i-ro информационного входа блока, выходы элементов ИЛИ и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех  чеек j-ro столбца соединены и  вл ютс  выходом j-ro разр да блока выделени  минимального числа, первые входы первого элемента ИЛИ и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ каждой 1,и-й  чейки соединены и  вл ютс  k-M разр дным входом i-ro информационного входа блока выделени  минимального числа, выходы первых элементов ИЛИ и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех  чеек k-ro столбца соединены и  вл ютс  выходом k-ro разр да блока вьщелени  минимального числа, второй вход элемента ИЛИ каждой  чейки первого столбца , соединен с первым входом первого разр да i-ro информационного входа 30 блока выделени  минимального числа, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ i,}-й  чейки подключен к второму входу элемента ИЛИ i,2-й  чейки и к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ i,3-й  чейки, выход элемента ИСКЛЮ- ЧАЮ1 ЕЕ ИЛИ i,l-й  чейки (,n; 1 2,m-2) соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента ИЛИ i,l+I-й  чейки, первый вход элемента ИЛИ i,m-й  чейки которого  вл етс  входом пг-го разр да i-ro информационного входа блока выделени  минимального зна25

35

40

 чейки соединен с выходом элемента ИС- КЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ (i,m-l)-й  чейки, выход второго элемента ИЛИ, i,q-й  чейки (,n; , m-2) подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и к второму входу первого элемента ИЛИ (i, q+I)-й  чейки, выход второго элемента ИЛИ (i, т-1)-й  чейки соединен с третьим входом элемента ИЛИ

 чейки, выходы элементов ШШ всех  чеек тто столбца соединены и  вл ютс  выходом т-го разр да блока вьщелени  минимального числа.