Устройство для частотного разделения многоканального цифрового сигнала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 14 Н 03 Н 17/Ы1 В 15Е.А. МуштакоН. Елисеев,врилов Цифровая об оканальных ектросвязь,ис. 1.и др. Принцитрансмультипл1981, У 6,ы ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)УСТРОЙСТВОНИЯ ИНОГОКАНАЛЬН ДЛЯЧАСТОТНОГО РАЗДЕОГОЦИФРОВОГО СИГНАЛА(57)Изобретение относится к области цифровой многоканальной связи. Цель изобретения - упрощение устройства. С этой целью устройство содержит группы сумматоров и М групп по М умножителей, соединенные с остальными узлами устройства в соответствии с решаемой задачей. Устройство предназначено для выделения канальных сигналов из группового сигнала с частотным разделением каналов./ . Принцип работы состоит в рассмотрении нерекурсивного цифрового фильтра нижних частот в качестве исходного устройства при построении цифрового Рильтра для разделения многоканаль- Е ногосигнала. 1 ил.Изобретение относится к цифровоймногоканальной связи и презназначенодля выделения канальных сигналов изгруппового сигнала с частотным разделением каналов.Цель изобретения - упрощение уст"ройства,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит элементы 1задержки, группу умножителей 2 накоэффициенты, группу сумматоров 3,группы умножителей 4 на коэффициенти группу сумматоров 5.Принцип работы устройства можнообъяснить, рассматривая нерекурсивный цифровой фильтр нижних частот(ЦФНЧ) в качестве исходного устройства при построении цифрового фильтра для разделения многоканальногосигнала.Известно, что частотную характеристику цифрового полосового фильтра можно представить как сумму,час 1 Ототных характеристик ЦФНЧ-Н (Х ),сдвинутых вправо и влево по осичастот на величину центральной часВтоты полосы пропускания-го цифрового полосового фильтра (ЦПФ), формируемого на основе ЦФНЧ, при этомимпульсная характеристика ЦПФ представлена через импульсную характерис.тику ЦФНЧ Ь (п) = Ь(п).саят; п, (1)где 1(ь) - последовательность от(2) д = 21л 1,Ф Подставляя 2 в 1 получим 2(и) Ь(п) .соя1,п (3)Ч счетов импульсной характеристики ЦФНЧ;"1(Ч - последовательность отсчетов импульсной характеристики ЦПФ.В многоканальных системах все нестщие частоты, используемые при частотном уплотнении, и частота дискретизации нормируются и берутся кратными какой-нибудь постоянной величинепоэтому ; различных ЦПФ тоже .будут кратным одной постоянной величине и отношение и; к частоте дискретизации можно представить правильной радиональной дробью где ( - номер канала или ЦПФ в многоканальной системе, и, так как должно выполняться условие теоремы Котельникова, то11 максСпектр многоканального сигнала27И,= Ья 1- фЧ1 О Выражение (3) означает, что дляперехода от ЦФНЧ к ЦПФ, настроенному не центральную частоту 1 -гоканала, необходимо перемножить отсчеты импульсной характеристики 15 ЦФНЧ на отсчеты сдвигающей последовательности соя - Ы;, что тре 27бует большого колйчества дополнительных операций умножения при аппаратурной реализации такого пере страиваемого фильтра. Однако количество операций умножения можно вомного раз уменьшить, если учесть,что последовательность сояпЧсодержит ряд одинаковых значений,следующих с периодомотсчетов2, 2 Тсоя. 1 п = соя -(и+Ч) (4)Ч ЧЭто позволяет сгруппировать слага- ЗО емые с одинаковыми множителями в выражении свертки, по которому определяется последовательность У, (п) навыходе 3. -го ЦПФ:Н 1Ъ 35 У, (и)- соя ш 1 - 1)(ш .Ч)во Ч р-о,)п-шЧ), (5)где И - число отсчетов импульсной характеристики ЦФНЧ можно всегда сде лать кратным ( , дополнив импульсную характеристику нулевыми отсче" тами.Четная симметрия функции соя х2 в, 2)Тсоя1 п = соя - (Ч-п)Ч Чпозволяет сократить число множителей вида соя 2-" ш в выражении (4) еще вдвое:501ф Ч,(2011ф.1 1 Е:о гесли 1 нечетно, и 12266 2 т, " ИМ х о-в+ +Ь - :е х впч +и . (ее.ео(.ефее 1-,ее(,1 О если п-четко.Выражение (7) не. Учитывает нечетную симметрию функции относительно точки х- - , что позволяет в случае чатных,е 1 уменьшить количество 15 дополнительных множителей еще вдвое.В общей случае количество дополнительных умножителей М, , вводимых в ЦФНЧ для преобразования его в ЦПФ, определяется количеством отлич ных друг от друга по модулю значений последовательности соз 2-" п,Ч не раВным 0 1 и 2-2 М : ч 4если четно (8)Ч/4-1, если кратно 4Ч/4-2, если кратно 12 30Так как периодичность сдвигающей последовательности при заданном ц не зависит от х (4), то структура группирования является одинаковой для всех цифровых фильтров (ЦФ), ко- З 5 торые строятся на базе исходного ЦФНЧ. В результате этого возможны дискретная перестройка ЦФ с шагом2 н ВМ = - путем смены множителей по 40:1 формулам (6 и 7), количество которых определяется по формуле (8), подаваемых на дополнительные умножите- . ли, или реализация многоканального45е 1 яльтра, эквивалентного гребенке ЦПФ из е фильтров, путем параллельного подключения нескольких умножителей, на каждый из которых подает 2(е ся множитель соя - п, где Ь = 50о = сопзС, а ь.ЕО, , и формироваЧ( , ния выходов отдельных каналов суммиро 09 4ванием выходных результатов умножений, соответствующих данномуканалу.Общее количество умножителей, необходимых для формирования многополосного фильтра с максимально возможным при заданном количестве каналов, вследствие коммутативностии М в выражении (4) равно М=М,Последовательность отсчетов вход ного сигнала поступает в цифровые элементы 1 задержки, к отводам которых подключены умножители 2 на коэффициенты взятого за основу ЦФНЧ, рассчитанного из того условия, что полоса пропускания ЦФНЧ в два раза уже требуемой полосы пропускания формируемых ЦПФ. Группирование слагаемых производится сумматорами 3, умножение на отсчеты сдвигающих последовательностей - умножителями 4. Сумматоры 5 объединяют выходы умножителей, в которых производится умножение на отсчеты какой-либо одной сдвигающей последовательности, и формируют выходы отдельных ЦПФ.Формула изобретенияУстройство для частотного разделения многоканального цифрового сигнала содержащее. Б последовательно соединенных элементов задержки, причем выход -го (= 1,И) элемента задержки подключен к входу 1-го умножителя на коэффициент первой группы, о т л и ч а ю щ е е с я (1"ем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первую и вторую группу сумматоров и М групп по М умножителей (М= Б/(1, где Б - объем входной выборки, е 1 - чиспо каналов), причем выход (,)+ 3(1) -го (3= 1 Р 33-=1%) умножителя на коэффициент первой группы подключен к 1-му входу 1-го умножителя первой группы, выход ко" торого подключен к входам умножителей на коэффициент (е.+1 )-й группы, при этом Выход 1( -го (Е=1 Д) умно- жителя на коэффициент (1+1)-Й группы подключен к 1-му входу Е-го сумматора второй группы, выход которого является выходом Х-го канала устройства.1226609 Составитель А. БарановТехред Л,Олейник Корректор М. Шароши Редактор О. Бугир Тираж 816 В 11 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5