Адаптивный цифровой фильтр

Номер патента: 1453593

Авторы: Леднев, Плекин

Скачать ZIP архив.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1453 21 0 51) 4 Н ОПИ ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСН ровой фил блок оценк ции, блок фициентов метров ап 6 -64 зад 7 з, сумма т Отличием устр нение блока в эффициенто подавлени нос выюа чивости процедуры коэффициентов пут корреляционных ха помехи. 10 ил. ычисления весовых аппрокси теристик ии однои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1388896, кл. Н 03 Н 21/00, 1986.(54) АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР(57) Изобретение относится к радиотехнике и м.б, использовано для фильтрации сигналов, задаваемых цифровымкодом, Цель изобретения - повьпдениеточности фильтрации. Адаптивный цифр содержит ключи 1 и 2, 3 коэффициентов коррел ычисления 4 весовых коэ блок определения 5 пара оксимации, четыре блока жки, три умножителя 7 - р 8, блок синхронизации ства является выполисления 4 весовых Повыцение эффективкоррелированных поме за счет обеспечения устои4Ч, = Ч (6) где (1) = 1, 1 о й 2, параметр, зависящий от модели рассматриваемой помехи.С учетом (6)соотношение(5) приводится к видуЬ М8 Ь) = П (Ч, -Ч,)/ П (Ч",- Ч,)к 1 1 1=1,И воценка корреляционного вектора1Ч, - оценка коэАФициента корреляции за 1. периодов,Поскольку процесс измерения корреляционных характеристик сопровождает.- ся ошибками, то полученные значения хЧ и Р отличаются от своих истинных . значений О и 0 соответственно на матрицу и вектор ошибок 10 и 3 П. Причем весовой вектор С, определенный из решения уравнения (2), отличается от своего оптимального значения С = = (1 1 П на величину 3 С, Относительное по норме возмущение весового вектора(3) нием где Ч и Ч в , корни полиномов Р и1Як, При этом среди множества корнейи Ч" найдутся такие, что51 %1 О и 1 с 1 -- О при1Ч -1, а дюрмула (7) переходит вотношение двух бесконечно малых велиЬС =о С(1/С можно определить с чин и становится неустоичивои.пользуя тот Жакт, что норма весовогопомощью соотношениявектора является ограниченнойЬС = сопд (1(ЬЦ + Ь П),С(о(что следует из общего критериягде ЬО =(60 Ц/1(О 1(,устойчивости импульсной переходнойЬП=30/(В - относительные воз у- характеристики любой дискретной сисмщения матрицы и век- темы), можно показать, что подмножетора;ство корней числителя и знаменателясопй О в (смак/ (7), дающих неустойчивость алгоритма,(1(мин - число обусловленнос- и и условии (61 совпадают, а следовати матрицы; 30тельно при конкретном значении 1( иакса , - максимальное собст-( 2 алгоритм (7) приводится квенное число матри- устойчивому видуо,-Д М,-3(8)и вектора.Из (3) следует, что в случае где т - размерность подмножества несильно коррелированных помех, харак- устойчивых корней.теризующихся плохо обусловленнои корТаким образом на множестве Яреляционной матрицей, то есть 40 можно получить устойчивые значениясопй С) в, вычисленное значение С весового вектора С( 1 ), 1 = 1,Рможет сильно отличаться от своего оп- (где Р - число точек аппроксимации).тимального значения С что приводи С использованием метода наименьшихк существенному снижению эФфективквадратов вектор аппроксимируется поности подавления помех. 45 всему множеству Я по каждой коорРассмотрим уравнениединате 8, для чего решается уравОС =П, (4) некиеХ = (А А 1 А У (Ч)из решения которого весовые коэфициг е я = х ес+ х - аппроксимированныйенты фильтра 8 , (с= 1,0 можно выра О гд Зк -кф фвесовой коэФАициент;зить как отношение двух полиномииальий: Х=(хх 1 - вектор аппроксимирующихных функций:коэффициентов;Кк = Р (Ч 1вЧ)/8 к(ЧвьЧ)А - матрица размерностиф(5) Рх 2, 1-я строка кото 55рой равна (1,с),Для одномодовых помех корреляционУ - вектор размерностиная матрица является теплицевой, аР, равный У =1 д (ы)1значит ее элементы связаны соотноше 1,Р.1 п 1 п п/1 п ц) 1 п 35 5 14С использованием описанной проце-дуры синтезируют нерекурсивный цифровой Фильтр четвертого порядка, ве"совые коэффициенты которого определяются соотношениями3, 84 = 1 8 = 28,Ч + Чу(Ъ,+ (1+ Ч )(2-с) (10)лВ качестве параметра с можно ис-,пользовать оценку максимальногоправдоподобия, которая следует из(6) при . = 2: Для сравнения можно привести весовые коэффициенты Фильтра, определенные иэ решения уравнения (2) методомГаусса:г ъИ = 84 = 1, Б = "218 чл + ЧД,8, = вэ = (1 - 2 Ч + Ч )/Ч(1-2 Ч++ ч (12)Из анализа (12) следует, что вслучае сильно коррелированной помехи(Ч-+1) коэффициенты , е и я будут неустойчивыми,фильтрация сйгналов производитсяследующим образом.С выхода блока 9 на управляющий вход второго ключа 2 поступаютимпульсы Т (Фиг.10 а), благодаря че/му отсчеты входной помехи в парал"лельной г-разрядной Форме поступаютв блок 3, который производит оценкукоэффициентов корреляции помехи всоответствии с алгоритмомЧ4, = :11 Гп 11 Гп - /;К П Гп, (13)Рв и: где 11 п - отсчеты выходного сигнала; И - объем выборки оценивания. 53593 6 его выходной код сравнивается с цифровым кодом И (хранящнмся в регистре64 числа) в блоке 65 сравнения. ВМомент равенства кодов 11 щ = И навыходе блока 65 Формируется единичныйуровень, поступающий на стробирующийвход блока 63 совпадения. При этомс выхода блока 9 поступает только И/ 10 импульсов Т, оценки, поэтому накопленные значения сигналов через блоки63 совпадения подаются в блоки 59и 60 деления, на выходах которыхчерез(где Г - время деления3 315 кодов) устанавливаются цифровые кодыл Яоценок Ч, и ЧаБлок 5 определения параметра аппроксимации в соответствии с алгоритмом (11) вычисляет оценку О, длял л20 чего значения Ч и Ч поступают вблоки 28 и 29 вычисления логарифма.Затем с помощью блока 31 делениялформируется величина 1 п Ч /1 п Ч,которая через блок 32 вычисления 25 логарифма подается в блок 33 деления,В этом блоке она нормируется относительно 1 п 2, цифровой код которогозаписан в регистре 30 числа. Для вычисления 1 п х используется стандарт-, 30 ное разложение этой Функции в рядТейлора при х ) 0:- (х - 1) 21 п х = (14) о (х + 1) 2 п + 1 На выходе блока 43 деления Формируется величина (х - 1)/(х + 1),которая затем в соответствии с (14)возводится в нужную степень в бло ках 44, а затем через соответствующий весовой блок 45, который осуще. ствляет операцию взвешенного умножения, поступает в блок 46 суммирования.Обычно для достижения удовлетвори тельной точности применяют не болеепяти-шести членов ряда (14).Для этого задержанные отсчеты сигналов с выходов первого и второго блоков 51 и 52 задержки поступают в первый и второй умножители 53 и 54, в которых умножаются на текущие отг счеты помехи. Полученные таким образом произведения, а также значения1 г квадратов входного процесса 11 1 п поступают в накопители 56-58, Импуль - сами Т отсчеты П 1 п 1 и 111 ппойдвигаются по регистру 61 сдвига. Одновременно с этим счетчик 66 производит подсчет импульсов Т, а затем Блок 4 вычисления весовых коэффил центов по поступившим оценкам Ч,ли о вычисляет в соответствии с алгоритмом (10) значения 88и 8.л (у 121 Для формирования величины Ч, используются первый и второй Функциональные преобразователи 26 и 21. При этом величину (2) можно представить как1 п (2) =1 п 2 = ) (2) = ехр(г,), к, = ос 1 п 2. (15)В соответствии с (15) на выходе умножителя 37 Аормируется значение ло 1 п 2, которое затем поступает в блок 38 вычисления экспоненты, пример выполнения которого представлен на Фиг,7. Лля вычисления е примекняется стандартное разложение этой Функции в ряд Тейлора х"е 1+",ни1(16) Полученное таким образом значение (2) поступает в блок 26, определяюл 1 Р)щий величину о, , которую можно .представить как У(н (й 11 п с = (2) 1 п Ч, = ) и, = ехр(г)(17) г =(2) 1 п й,В соответствии с (17) на выходе умножителя 35 Аормируется значение (2)1 п й поступающее затем в блок 36 вычисления экспоненты, на выходел у(а) которого и устанавливается код Ч",л л лЧерез Т= у +(где г - время вычисления второго весового коэффициента 8 ) на выходах блока 4 формируются значения составляющих весового вектора, которые поступают на вторые входы первого, второго и третьего умножителей 7. Посде этого с второго выхода блока 9 на управляющий вход первого ключа 1 и тактовые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков 6,-6.задержки начинают поступать импульсы Тобработки (Аиг,10 б). В результаТе этого отсчеты входного сигнала проходят в настроенный адапативный циАровой фильтр, а на выходе сумматора 8 формируется выходной код в виде свертки входной последовательности и весовой функции, При этом осуществляется устойчивая Фильтрация входного сиг-. нала по критерию максимального улучшения отношения сигнал/помеха. Формула изобретения Адаптивный цифровой Фильтр поавт.св. У 1388896, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности Фильтрации, блок вычисления коэффициентов содержит последовательно соединенные первый квадратор,10 вход которого является первым входомблока вычисления весовых коэффициентов,второй квадратор,.первый блок сложевния, третий квадратор, первый умножитель, второй блок сложения, блок де ления, выход которого является первыми третьим выходами блока вычислениявесовых коэАФициентов, второй умножитель, третий блок сложения и весовой блок, выход которого является 20 вторым выходом блока вычисления весовых коэффициентов, первый блок вычитания, выход которого соединен свторым входом первого умножителя, последовательно соединенные блок сложе ния, первый вход которого соединенс выходом первого квадратора, и третий умножитель, выход которого соединен с вторым входом второго блока,сложения, первый регистр числа, выход 30 которого соединен с вторыми выходамипервого блока сложения. четвертогоблока сложения и первого блока вычитания, последовательно соединенныевторой регистр числа и второй блоквычитания, выход которого соединенс вторым входом третьего умножителя,первый Аункциональный преобразователь, первый вход которого соединенс входом первого квадратора и с вторыми входами блока деления и второгоумножителя, а выход соединен с вторымвходом третьего блока сложения, атакже второй Аункциональный преобразователь, вход которого объединен свторыми входами первого и второгоблоков вычитания и является вторымвходом блока вычисления весовых коэАФициентов, а выход соединен с вторымвходом первого Аункционального преобразователя..Техред М.Ходанич ректор С.Шекмар тор Н.Яцола оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная Заказ 7301/55 Тираж 879 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауйская наб., д. 4/5 .

Смотреть

Заявка

4177353, 09.01.1987

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

ПЛЕКИН ВЛАДИМИР ЯКОВЛЕВИЧ, ЛЕДНЕВ МИХАИЛ МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03H 21/00

Метки: адаптивный, цифровой, фильтр

Опубликовано: 23.01.1989

Код ссылки

<a href="http://patents.su/7-1453593-adaptivnyjj-cifrovojj-filtr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Адаптивный цифровой фильтр</a>

Похожие патенты