Устройство для выполнения быстрого преобразования фурье

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 5/33 второго входного регистра и выход регистра коэффициента подключены к входам умножителя, выход которого подключен к информационному входу регистра произведений, выход регистра произведений подключен к вторым кнтех- формационным входам первого. и второго ели- сумматоров-вычитателей, выходы первого и второго сумматоров-вцчитателей подключены к инФормационным входам первого к второго регистров слага- СССР емых соответственно, выходы первогои второго регистров слагаемых под-. СР ключены к информационинм входам 7 , . третьего и четвертого регистров слагаемых соответственно, выходы треть(21) 3395645/18-24(71) Киевский ордена инический институт и Вкой Октябрьской соци йреволюцки(56) 1. Авторское свидетельствоР 399859, кл. О 06 Р 7/38, 1971.2. Авторское свидетельство ССР 736113, кл. 6 06 Р 15/332, 197(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯБЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее три входных регистра, регистркоэФфициента, умножитель, регистрпроизведений, два коммутатора, пер-.вый сумматор-вычитатель, четыре регистра слагаемых и блок управления,причем выход первого коммутатораподключен к первому информационномувходу первого сумматора-вычитателя,выход которого подключен .к информационному входу первого регистраслагаемых, информационный вход регистра коэффициента является входомкоэффициента. устройства, о т л к ч аю щ е е с я .тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит второй сумматор-вычитатель, цричем информационные входы первого к второговходных регистров. подключены к последовательномувходу первого к второго операндов устройства, выход первого входного регистра подключеккинформационному входу третьегб входного регистра, выход которого подключен к первым информационным. входампервого и второго коммутаторов, выход . второго коммутатора подключен кпервому информационному входу второго сумматора-вычитателя, выход В .20С,Э., Котовсов и О,А,Ленина полм. 50-летияалкстическо т л кок управлеовых кмнта ИЛИгенератолючен к Устройство по п, 1, ю щ е е с я тем, что б содержит генератор так сов,счетчик, два элем емент НЕ, причем выход актовых импульсов подк ч а ния пул СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР его и четвертого регистров-слагаевых Е являющиеся выходами действительной г . и мнимой частей результата устройст- ва, подключены к вторым информацион-. ным входам первого и второго коммутаторов соответственно, первый выход блока управления подключен к уп-,Я равляющнм входам первого к второго коммутаторов, второй и третий анходы блока управления подключены к уп" равляющкм входам первого к второго сумматоров-вычитателей соответственно, четвертый выход блока управле" нкя подключен к синхроикзирующим входам регистра коэффициента, ре-гистра произведений, первого, второго, третьего к четвертого регистров слагаемых, пятый выход блока управления.подключен к скнхронизкрующему входу первого входного регистра, шестой выход блока управления подключен .к сннхронкзирующкм входам второго и третьего входных регистров.1020833 входу счетчика, выход второго разряда счетчика подключен к первымвходам первого и второго элементовИЛИ и к входу элемента НЕ, выходтретьего разряда счетчика подключенк вторым входам первого и второгоэлементов ИЛИ, выход третьего разИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств, реализующих алгоритм быстрого преобразования фурье 5(БПФ),Известно устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье,содержащее регистры действительнойи мнимой частей сомножителей, формирователи поразрядных произведений, комбинационно-накапливающиесумматоры, блок перевода в дополнительный код 1 3.Однако это"устрОйство требуетбольшого количества оборудования.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для выполнениябыстрого преобразования Фурье, содержащее три входных регистра, регистр коэффициента, умножитель, регистр произведений, два коммутатора,первый сумматор-вычитатель, четыререгистра слагаемых, блок управленияи дополнительно к этому четвертыйвходной регистр, второй регистр коэф" 25Фициента и второй регистр произведений 21.Недостатком известного устройства является его сложность,Цель изобретения - упрбщение ,ЗОустройства.Поставленная цель достигается тем,что устроиство для выполнения быстрого преобразования Фурье,.содержащеетри входных регистра, регистр коэффициента,умножитель,регистр произведений,два коммутаторапервый сумматорвычитатель,четыре регистра слагаемыхи блок управления, причем выход первого коммутатора подключен к первомуинформационному входу первого сумматора-вычитателя, выход которогоподключен к информационному входупервого регистра слагаемых, информационный вход регистра коэффициентаявляется входом коэффициента уст-.ройства, содержит второй сумматорвычитатель, причем информационныевходы первого и второго входныхрегистров подключены к последовательному входу первого и второго 50 ряда счетчика, выходы первого и второго элементов ИЛИ, выходы первогои второго разрядов счетчика и выходэлемента НЕ являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходами блокауправления. 2операндов устройства, выход первого входного регистра подключен к инФормационному входу третьего входногорегистра, выход которого подключен к первым информационным входам первого.и второго коммутаторов, выходвторого коммутатора подключен к первому информационному, входу второго сумматора-вычитателя, выход второго входного регистра и выход регистра коэффициента подключены к входам умножителя, выход которого подключен к информационному входу регистрапроизведений, выход регистра произведений подключен к вторым ннформациониым входам первого и второгосумматоров-вычитателей, выходы пер-вого и второго сумматоров-вычитатеней подключены к информационнымвходам первого и второго регистровслагаемых соответственно, выходыпервого и второго регистров слагаемых подключены к информационнымвходам третьего и четвертого регистров слагаемых соответственно, выхо"ды третьего и четвертого регистров слагаемых, являющиеся выходами действительной и мнимой частей результата устройства, подключены к вторым инфорМациоиным входам первого к второго коммутаторов соответственно, первый выход блока управления подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов, второй и. третий выходы блока управления подключены к управляющим входам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, четвертый выход блока управления подключен к синхронизирующим входам регистра. коэффициента, регистра произведений, первого, второго, третьего и четвертого регистров слагаемых, пятый выход блока управления подключен к синхронизирующему взводу первого. входного регистра, шестой выход блока управления подключен к синхронизирующим входам второго и третьего входных регистров.Блок управления содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, дваелемента ИЛИ и элемент НЕ, причемвыход генератора тактовых импульсов подключен к входу счетчика, выход второго разряда счетчика подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ и к входу элемента НЕ, выход третьего разряда счетчика подклю чен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, выход третьего разряда счетчика, выходы первого и второго элементов ИЛИ, выходы первого и второго разрядов счетчика и выход 10 ,элемента НЕ являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым выходаьи блока управления.На фиг. 1 представлена структуР- ная схема устройства для выполнения 15 быстрого преобразования фурье; на фиг. 2 - .структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временная ди" аграммаработы устройства.Устройство для выполнения быстрого.преобразования фурье содержит три входных регистра 1-3, предназначенных для приема исходных отсчетов, регистр 4 коэффициента, умножитель 5, регистр б произведений, коммутатоРы ,7 и 8, сумматоры-вычитатели 9 и 10, регистры 11-14 слагаемых, блок 15 управления, выходы 16-21 блока управления. Блок управления состоит из генератора 22 тактовых импульсов счетчика 23,элементов НЕ 24, ИЛИ 25 и 26. ЗОУстройство для выполнения быстрого преобразования фурье выполняет базовую операцию БПФ по основанию 2:Я;=В;+С,ц,.Я. = В. - с.а . 351+ 1 1йеЯрРеб + йе С Рею- Зщс. Эгпщ% 1 4ЗтЯлЗмв + йеС.ЭпРЭ+ЭпС. РеюйеА. =кеВ -кеС йеЖ Эгпс Зги 4 ОЗЛА. =Згпб - РеС.Зп% -ЗюС.- КеЗЧ1+ф 1 1где В; и С;. - исходные отсчеты; А и А+ - преобразованные отсчеты, .-1 - 45 И - весовой коэффициент, М 1:е К " количество отсчетов в исходном массиве; Ве - действительная часть числа; Э - мнимая часть числа.Рассмотрим работу устройства при выполнении базовой операции. Будем считать, что прием в регистры осуществляется в. начале такта по приходу заднего фронта синхроимпульсов.На фиг. 3 показаны сигналы, поступающие на управляющие входы элементов устройства для выполнения быстрого преобразования Фурье с вы ходов блока 15 управления; Кроме то- . го, сделанные надписи поясняют выполняемую операцию (для сумматоров вычитателей и коммутаторов) и принимаемую информацию (для регистров).В первом такте по сигнаЛу с выхода 20 блока 15 управления во входной регистр (операндов) .2 принима ется действительная часть йеВ. исходного отсчета В, .Во втором такте по сигналу с выхода 21 блока 15 управления во вход" ной регистр (операндов) 1 принимается действительная часть ВеС исходного отсчета С, а во входной регистр (операндов) 3 из регистра 2 переписывается ВеВ,в регистр 4 коэффициента по сигналу с выхода 19 %лона 15 управления принимается действительная часть ВеИ весового коэффициента И.В третьем такте по сигналу с выхода 19 блока 15 управления произведение Р(;) =НеС., йеИф принимается в регистр б произведений, коммутаторы 7 и 8 по сигналам с выхода 16 бло- ка 15 управления подключают выход регистра 3 к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10, сумматор-вычитатель 9 в соответствии с управляющими сигналами с выхода 17 блока 15 управления выполняет операцию вычитания, сумматор-вычитатель 10 в соответствии с управляющими сигналами с выхода 18 блока 15 управления - операцию сложения. Кроме того, в регистр 2 по сигналу с выхода 20 блока 15 управления принимается мнимая часть 1 вВ исходного отсчета В, а в регистр 4 по сигналу с выхода 19 блока 15 управления принимается мнимая часть 1 вИвесового коэффициента И.В четвертом такте по сигналу с выхода 19 блока 15 управления в регистры 11 и 12 слагаемых принимают 3ся соответственно ВеА;+ =ИВ -ВеС;х хйеИ 1 и НеА;=ВеВ +ВеС. ВеИ , в регистр б пройзведений йриниьается произведение Р 2(,)=йеС;.1 вИ , в регистр 3 по сигналу с выхода 21 блока 15 управления переписывается содержимое регистра 2 (1 вВ,.), коммутаторы по сигналу с выхода 16 блока 15 управления подключают к входам сумматоров-.вычитателей 9 и 10 выход регистра 3, сумматоры-вычитатели в соответствии с сигналами с выходов 17 и 18 блока 15 управления выполняют операции вычитания (9) и сложения (10). Кроме того, в регистр 4 коэффициента по сигналу с выхода 19 блока 15 управления принимается мнимая (асть 1 вИ 1 весового коэффициента И, а в регистр 1 по сигналу с выхода 21 - мнимая, часть 1 вС исход 1 ного отсчета С;.В пятом такте по сигналу с выхода 19 блока 15 управления в регистры 13 и 14 переписывается содержимое Регистров 11 и 12 соответственно, т.е.,в регистр 13 НеА( =йеВ;-ВеС; х ЗвВеИ 1 в регистр 14:РеА 1=йеВ;+ВеС;х хйеИ; в регистры 11 и 12 прйнимаются соответственно 1 вА;, =1 вВ; - ВеС" 1 вИ 1 и 1 вА =1 вВ,+йеС .1 вИ; в регистр б произведений принимаетсяР ( =1 щс 11 пИ 1 В регистр 2 по сигналу с вйхода 20 блока 15 управленияпринимается действительная частьйеВисходного отсчета В;+, В регистр 4 по сигналу с выхода 19 блока 15 управления принимается действительная часть йеИ весового коэффициента И. Коммутаторы 7 и 8 посигналу с выхода 1 б блока 15 управления подключают к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10 выходы регист. ров 13 и 14 слагаемых соответственно.Сумматоры-вычитатели 9 и 10 в соответствии с управляющими сигналами,поступающими с выходов 17 и 18, вы,полняют операции сложения (9) и вычитания (10),В шестом такте в регистры 13 и 14 слагаемых переписывается содержимое регистров 11 и 12 соответствен О но, т.е. ХпА+;-ХшВ;-йеС1 щйв регистр 13; 1 пА =ХшВ;+йеС 1 щИв регистр 14; в регистры 11 и 12 слагаемых принимаются соответственно действительные части йеА+ =йеВ;-йеС; х 25 хйеИ+1 вС; 1 вИ и йеА, =йеВ;+йеС; йеИ- -1 вС; 1 вИ преобраэовайных отсчетов А+,и А;, в регистр б произведений прийимается произведение Р 4)=1 щС, йеИ . Коммутаторы 7 и 8 подключают к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10 выходы регистров 13 и 14 соответственно, сумматоры-вычитатели в соответствии с сигналами,поступающими с выходов 17 и 18 блока 15 управления, выполняют операции вычитания (9) и сложения (10). В регистр 3 принимается действительная часть йей исходного отсчета+В в регистр 1 - действительная (+ .4 ф часть йеС;+исходного отсчета С; , В В регистр 4 принимается действительная часть йеИф"весового коэффициента И+ ". В седьмом такте в регистры 13 и 14 слагаемых переписывается и выдается на выход устройства содержимое регистров 11 и 12 слагаемых,т.е. йеА- в регистр 13; йеА - в регистр 14; в регистры 11 и 12 принимаются соответственно мнимые части 1 пА;+ и 1 пА преобразованных отсчетов А;и А;, в регистр б произведений принимается произведение Р =йеС;+ йеИ". Коммутаторы 7 и 8 йоДключают выход регистра 3 к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10, выполняющих операции вычитания и слржения соответственно. В регистр 4 принимается мнимая часть 1 шИ ф+" весового коэффициента И, во входной регистр 2 принимается мнимая часть 1 шВ;.+ исходного отсчета В;+ .В восьмом такте в регистры 13 и 14 слагаемых переписывается и выдается на выход устройства содержимое регистров 11 и 12 слагаемых, т.е. 1 щА;+ - в регйстр 13; ХпА; - в регистр 141 в регистры 11 и 12 принимаются соответственно йеА; э = = йеВ;+-йеС;+йеИ и йеА;+2-йеВ;,.+ +йеС; йеИф"; в регистр б произведейий принимается произведение=йеС;+ ЙпИ"ф. В регистр 3 2(нприйиМается мнимая часть 1 щВ+ исходного отсчета В; , коммутаторы 7 и 8 подключают вйход регистра 3 к входам сумматоров-вычитателей 9 и 10, выполняющих соответственно опе. рации вычитания и сложения. В регистр 1 принимается мнимая часть 1 вС;исходного отсчета С , а в регйстр 4 принимается мнимая часть 1 щИ+" весового коэффициента И+".гДалее работа устройства аналогична.Преимущество предлагаемого устройства перед известным состоит в меньшем.числе регистров и меньшем числе информационных входов коммутаторов.1020833 дакто СоставиТехред В. Байкце ректор А. Ференц Квятковская Заказ 3899/4 Подписное СССР :д. 415 Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 7 ВНИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, ЖногонийРауш митет ткрыт я наб