Оптимальный фильтр

)4 С 06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ БИЗОН%Я и кибе ССР 198 идетельство06 Р 15/353,етельство СС 06 Р 15/353,4,ся к вычисжет быть исработки сигучайной сосй по произ- изобретения родействия, ать более выптимальност(71) Институт техническтики АН БССР(57) Изобретение относилительной технике и мпользовано в системах оналов для уменьшения слтавляющей, распределеннвольному закону, Цельюявляется повышение быстчто .позволяет обрабатывсокочастотные сигналы. фильтра понимается в смысле максимизации критерия шах РА 4 хВ, гдР 1 хеГ 0,13 - функция распределенияпроцесса на выходе фильтра, А и В -заданные константы, Фильтр содержити последовательно соединенных щфразрядных регистров 1, и блоков 2умножения на весовые коэффициенты,блок определения минимального числасостоящий из ячеек 3-5, и трехвходовых элементов ИЛИ 6, и элементов ИЛИ7, и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 иэлементов ИЛИ 9, и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10,2 и элементов ИЛИ 11,12 и и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13В фильтре реализованы параллельныепроцедуры умножения входной последовательности на весовые коэффициенты и выделения из результатов наименьшего числа с помощью матрицы логических схем, 1 з,п, ф-лы, 1 ил.3 150993Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в системах обработки сигналов для уменьшения случайной составляющей с5 произвольным законом распределения.Цель изобретения - повышение быстродействия.На чертеже представлена блок-схема оптимального фильтра.Фильтр содержит и последовательно соединенных ш-разрядных регистров 1,-1, и блоков 2,-2умножения на весовые коэффициенты, блок определения минимального числа, состоящий из ячеек 3 11-5; (1=1,п - номер строки, 1"1,шномер столбца), п элементов ИЛИ б, каждая ячейка первого столбца содержит элементы ИЛИ 7 и 20 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, каждая ячейка второго столбца содержит элемент ИЛИ 9 к елемект КСКЛЮЧЛЮела лдИ 1 б каждая ячейка 1-то столбца (-3, о) содержит первый 11 и второй 12 элемен , ты ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13,Для синтеза фильтра использованы особенности распределения наименьшего числа из выборки в п случайных ве личин с произвольным распределением. 30 Оптимальность фильтра понимается в смыслемакс Р 1 Ах Я. В , (1) где Р 1 х 1 д.0,11 - функция распределения процесса на выходе фильтра;А и В - заданные константы "ограничения.Максимизация критерия (1) дости гается мультипликативным преобразованием входной последовательности У= =у.=1,птак, что отфильтрованное значение х+=хе у,й; =,и , где Й; - весовые коэффициенты, опреде ляемые из системы линейного уравнения: 2 . В В А 7 А; р-, - "Р,(-, - - )-Р(-, - А- )=0 (2)50 огде А=(-1) Сб з.=,п.Фильтр работает следующим образом,На вход фильтра, т.е, на вход пер вого регистра 11, подается фильтруемая случайная последовательность+в виде ш -разрядных чисел. Одновременно с поступлением каждого числа выполняется операция сдвига обычнымобразом. Для этого вначале на входеустанавливается код числа, а затемподается импульс на входы синхронизации регистров, при этом входноечисло, записывается в первом регистре, которое было в первом, во второми т.д,С выхода каждого регистра кодычисел поступают на входы блоков 2,с помощью которых реализуется операция умножения входной последовательности на весовые коэффициентый ., 1=1,п. Коэффициенты Й; определены из системы (2).Результаты умножения разрядностью ш поступают нцепочки логических элементов так,что старшие разряды - на ячейки сномерами 3-3 а младшие - на эле.менты ИЛИ 6, -6Работу ячеек рассмотрим на конкретном примере.Пусть последовательность чиселпредставлена массивом из трех чисел 110101, 10001 100103. В старших разрядах всех чисел находится"1". Не трудно видеть, что приэтом на информационном выходе ячеек3 также выделится уровень "1", навыходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ8 - уровень логического "6". Логический "9" поступает на входы ячеек 4 и разрешает анализ вторых разрядов чисел. Во вторых разрядах всех чисел находятся одни "6", поэтому на всех выходах элементов ИЛИ 9 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 выделяются уровни логического "9", при этом разрешается анализ всех чисел в третьем разряде. По третьему разряду первое число является большим, чем два других и данное число можно исключить из дальнейшего анализа. Выполняется это следующим образом. На выходах элементов ИЛИ 11 (ячеек) 5 и 5 зформируется уровень логического "0", который блокирует (подавит) уровень логической "1", который должен сформироваться на выходе элемента ИЛИ 11 (ячейки 5 1 З) и на информационном выходе в третьем разряде также имеется уровень "6". При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 (ячейки 5 1 ) выделяется уровень логической "1", который отключает ячейки 5, и 61,из дальнейшего анализа.09934 6 5 15Что же касается второго и третье- - го числа, то на выходах ячеек 5 и 5 Формируются уровни логического "9", которые разрешают анализ в четвертом разряде второго и третьего чисел. Последнее число имеет в четвертом разряде "1", следовательно, оно больше второго, и на выходе ячей ки 5 Формируется уровень логической "1", который и исключает третье число из дальнейшего рассмотрения, На четвертой информационной шине при этом поддерживается уровень логического "9", поступающий с информационного выхода ячейки 5 4. Последний пятый информационный разряд установится в "1", так как элементы ИЛИ 6 и ИЛИ 6 ,отключены уровнями логической "1", поступающих на их входы, а на элемент ИЛИ 6 уровень логи ческой "1" поступает с последнего пя того разряда второго числа.Таким образом, на информационных выходах устройства вьделяется минимальный код 19691, что и требовалось определить. С поступлением следующего числа на регистры 1 цикл анализа повторяется.Формула изобретения 1. Оптимальный Фильтр, содержащий и блоков умножения на весовыекоэффициенты (п - объем выборки) иблок вьделения минимального числа,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия, внего введены и последовательно соединенных регистров, причем выходд-го регистра (=Г,п) подключен квходу х-го блока умножения на весовые коэффициенты, информационный выход которого поразрядно соединен с-м информационным входом блока выделения минимального числа, выход которого является выходом фильтра,информационный вход первого регист-ра является информационным входомфильтра, тактовые входы регистровобъединены и являются тактовым входом фильтра,2. Фильтр по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блок вьделения минимального числа содержит матрицу ячеек из и строк и ш столбцов(1,п - номер строки, =1,2 - номер 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 столбца) содержит элемент ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮ 1 ШЯ ИЛИ, каждая д,Е-яячейка (Е 3, ш) содержит два элемента ИЛИ и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,каждая д,ш-я ячейка содержит элементИЛИ, первые входы элементов ИЛИ иэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1,-х ячеек соединены и являются входом 3-горазряда д-го информационного входаблока, выходы элементов ИЛИ и вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИвсех ячеек 1-го столбца соединены иявляются выходом 1-го разряда блокавыделения минимального числа, первые входы первого элемента ИЛИ иэлемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ каждой,Е-й ячейки соединены и являютсяК-м разрядным входом д"го информационного входа блока выделения минимального числа, выходы первых элементов ИЛИ и вторые входы элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех ячеек 1-гостолбца соединены и являются выходом1-го разряда блока вьделения минимального числа, второй вход элемента ИЛИ каждой ячейки первого столбца, соединен с первым входом первогоразряда -го информационного входаблока выделения минимального числа,выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕ ИЛИ 1,1-йячейки подключен к второму входуэлемента ИЛИ ,2-й ячейки и к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ,3-й ячейки, выход элемента ИСКЛЮЧАЗТТЕ ИЛИ 1,1-й ячейки (=1,п; 1==2,ш) соединен с третьим входомпервого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента ИЛИ д,1+1-йячейки, первый вход элемента ИЛИ,ш-й ячейки которого является входом ш-го разряда -го информационноговхода блока вьделения минимального значения, второй вход элемента ИЛИ х,ш-йячейки соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (,ш)-й ячейки, выход второго элемента ИЛИ, ,Ч-й ячейки И=1,и; и=3, ш) подключен к пер-,вому входу второго элемента ИЛИ и квторому входу первого элемента ИЛИД, Ч+1)-й ячейки, выход второгоэлемента ИЛИ Д, ш)-й ячейки соединен с третьим входом элемента ИЛИх,ш-й ячейки, выходы элементов ИЛИвсех ячеек ш-го столбца соединены иявляются выходом ш-го.разряда блокавьделения минимального числа.