Устройство для вычисления коэффициентов фурье

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3)4 С 06 Р 15 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ик, блок)й и второ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ(56) Патент США йф 3800130,кл. С 06 Р 15/332, опублик. 1976.Авторское свидетельство СССРВ 648989, кл. С 06 Р 15/332, 1974.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯКОЭФФИЦИЕНТОД ФУРЬЕ, содержащеепервый регистр, элемент ИЛИ, выходкоторого подключен к входу старшегоразряда второго регистра, информационный выход которого подключен кинформационному входу третьего регистра, блок постоянной памят)коэффициентов, информационный выходкоторого подключен к входу эаданиякоэффициентов арифметического блока,выходы реальной и мнимой частей операндов которого являются выходамисоответственно реальной и мнимойчастей операндов устройства, а информационный вход первого регистраявляется информационным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, в него введены мультиплексор,четвертый регистр, счетчпостоянный памяти и первь й преобраэователи дополнительного кода в прямой, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам кода адреса блока постоянной памяти, выходы разрядов которого соответственно подключены к группе входов элементов ИЛИ и разрядам второго регистра, информационный выход которого подключен к информационному входу счетчика, информационный выход которого подключен к информационному входу четвертого регистра, информационный выход которого является выходом масштабного коэффициента устройства, причем выход -го разряда (щ 1,ш,а - разрядность) первого регистра подключен к (-), (1.+1)-м информационным входам мультиплексора, выход которого подключен к входу задания операндов арифметического блока, выходы реальной и мнимой частей операндов которого подключены к входам соответственно первого и второго преобразователей дополнительного кода в прямой, выходы старши 1 раз рядов которых подключены соответст-. венно к первому и второму входам элемента ИЛИ, информационный выход третьего регистра подключен к управляющему входу мультиплексора./А;/ = Изобретение относится к вычисли. тельной технике и может быть использовано в системах цифровой обработки сигналов в реальном масштабе времени.Цель изобретения - повышение точности вычислений,На чертеже приведена схема устройства для вычисления коэффициентов Фурье.1 Устройство содержит регистр 1(действительной и мнимой частейвходных операндов), арифметическийблок 3, блок 4 постоянной памятикоэффициентов, преобразователи5 и 6 дополнительного кода в прямойблок 7 постоянный памяти, элементИЛИ 8, регистры 9 и 10, счетчик 11и регистр 12. АриФметический блок 3 выполнен, как в известном устройстве, и сос тоит из последовательно соединенных умножителя и накапливающего сумматора. Устройство раоотает с.числами,ЗО представленными с фиксированной запятой. Для исключения переполнения используется алгоритм условного масштабирования, при котором на каждой итерации производится оценка величины модуля комплексных операндов на выходе арифметического блока. Если хотя один операнд имеет модуль больше или равный 0,5, то на следую. щей итерации производится сдвиг 40 входных операндов на один разряд вправо. Если операнды имеют модули меньше 0,25, то производится сдвиг всех входных операндов на один разряд влево. Если все операнды имеют модули меньше 0,5, .но имеется хотя бы один операнд, модуль которого больше или равен 0,25, то входные операнды поступают на вход арифметического блока без сдвига. При выполнении этих условий обеспечивается работа арифметического блока без переполнения 1Как известно, модуль комплексного 55)числа определяется выражением где А; - комплексное число;К А - действительная часть чисВла А1 А; - мнимая часть числа А,.Йз анализа этого выражения видно, что при значении /КеА;/0,5 модуль комплексного числа А ) 0,5 независимо от значения 1 А; При значении /1 А/ ) 0,5.модуль комплексного числа А0,5 независимо от значения Е А. При других значениях /К А / и /1 А/ выполнение неравенства /А/0,5 зависит как от значений реальной, так и мнимой частей комплексного числа.С целью экономии оборудования оценка велйчины модуля комплексного числа производится приближенно по анализу К старших разрядов действительной и мнимой частей числа.При К = 5 устройство работает следующим образом В исходном положении все регистры поставлены в ноль, В счетчик 11 записывается код, равный (1 од М), где М - размер отрабатываемого массива, Значение 1 оЕИ численно равно числу итерации алгоритма БПФ. На управляющийвход мультиплексора 2 подан нулевой потенциал, что способствует сдвигу всех операндов на пер. вой итерации на один разряд вправо, Операнды, участвующие в вычислениях в соответствующей последовательности, необходимой для алгоритма БПФ,через регистр 1 операндов подаются на вход мультиплексора 2, сдвигаются на нем на один разряд вправо и поступают на первый вход арифметического блока 3. На второй вход блока поступают весовые коэффициенты из .блока 4. В арифметическом блоке 3 производятся вычисления в соответ 1.ствии с алгоритмом базовой операции БПФ. На выходе блока 3 производится оценка величины модуля операндов, вычисленных на текущей итерации. Вначале с помощью преобразователей 5 и 6 производится преобразование их в прямой код, что позволяет сократить объем блока ПЗУ/. Для этого на управляющие входы преобразователей 5 и 6 подключены знаковые разряды соответственно действительной и мнимой частей операнда. При единичном значении знакового разряда производится инвертирование кодов мантиссы, поданных на вход преобразователей 5или 6. При нулевом значении знакового разряда производится передача кода мантиссы беэ инвертирования. С выхода преобразователей 5 и 6 стар" шие разряды мантиссы действительной и мнимой частей, имеющие модуль 0,5, заводятся непосредственно на входы элемента 6, выход которого поступает на вход старшего разряда регистра 9.Остальные четыре разряда преобра. эователей 5 и 6 заведены на адресные, входы, блока 7, В первый разряд блока 7 по адресам, которые соответствуют кодам мантисс действитель. ной и мнимой частей числа, у которых модуль больше или равен 0,5, записан код "1", а по остальным адресам - кодО". Во второй разряд блока 7 по соответствующим адресам, при которых модуль меньше 0,5, записан код "1", а по остальным адресам код "0".В третий разряд блока 7 по соответствующим адресам, при которых модуль комплексного числа меньше 0,25, записан код "1", а по осталь-, ным адресам код "0". С выхода блока 7 второй и третий разряды заведены на вход регистра 9, причем регистр 9 построен так, что в случае установки в единичное состояние старого разряда происходит установка в нулевое состояние всех младших по отношению к нему разрядов,Таким образом, за время текущейитерации в регистре могут быть 5 установлены следующие коды: 100 или010 или 001, По окончании первойитерации содержимое регистра 9 переписывается в регистр 10 и затем регистр 9 обнуляется. Регистр 10 управ.100 ляет входами мультиплексора 2, Приналичии в регистре 10 кода 100происходит сдвиг входной последовательности на один разряд вправо ивычитание единицы из счетчика1.15 При наличии в регистре 10 кода 010происходит передача входной последовательности без сдвига и состояниесчетчика не меняется. При наличии врегистре 10 кода 001 происходит сдвиг 20 входной последовательности на одинразряд вправо (в сторону старшихразрядов) и к содержимому счетчика:10 добавляется единица, Далее этотпро"цесс повторяетсяна каждойитерации.Йа последней итерации содержимоесчетчика 11 переписывается в регистр12. После завершения вычислений поалгоритму БПФ в регистре 12 находится код, значения которого соответстЗ 0 вуют масштабу вычисленного спектра.Этот код передается в устройствопоследующей обработки, где учитывается при дальнейших вычислениях.1168967 Составитель А. БарановТехред Т.фанта Корректор О. Тигор Редактор А. Козориз филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 4616/44 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5