Адаптивный цифровой фильтр

(5 ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 4ИДЕТЕПЬСТВ У А ВТОРСКОМ 09 техн очно чения подавл Фильт ис задержблок 9 яве и,три инхро блок 3 опреде По оце ния 2 ф драто(21) (22) (46 ) (71 ) им. С (72) (53) (56) кл. С (54 ) (57) 150738/244.11,86.5.04.88.осковскийрго Орджон,.1982.ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРотносится к радиообретения - повышен ти фильтрации путем ув ли ения коррелированных поме содержит ключ 1,блок 4 выч совых коэфчетыре блока 6 умножителя 7,сумматор 8 и низации. Введены ключ 2,коэф.корреляции, блок 5 параметра аппроксимации. лы блок 4 содержит два квб 1 15/347, Н 03 Н 21 ра, три сумматора, три умножителя,два инвертора, два весовых блоков,блок вычитания, регистр, два функциональных преобразователяПо п.3 ф-лыблок 5 содержит три блока вычислениялогарифма, регитр, два блока деления. В данном фильтре с прямыми связями, синтезированном в соответствиис адаптивным байесовским подходом покритерию макс, коэф. подавления помехи, используется для вычисления весол лвого вектора алгоритм ЦО = В, гдеоценка макс правдоподо.бия корреляционной матрицы помехи;лР =- оценка макс.правдоподобия корреляционного вектора помехи;л Ля,;,1, а - оценка коэф. корреляциипомех; ., = 1(Б); Б - порядокфильтра; О = (с 1,О ) - весовой вектор фильтра; 1 = 1, Л. 2 з.п.ф-лы,10 ил,1 зобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах для подавлениякорреляционных помех например, всвязных радиолиниях.Цель изобретения - повышение точности Фильтрации путем увеличения подавления корреляционных помех.11 а Фиг.1 изображена структурная 10электрическая схеме адаптивного цифрового Фильтра", на фиг.2 - структурнаясхема блока вычисления весовых коэффициентов; на фиг.3структурная схема блока определения параметра аппрок 15симации," на фиг.4 - схема первогоФункционального преобразователя; наФиг,5 - схема второго функциональногопреобразователя; на фиг.6 - схема блока вычисления логарифма; на фиг.7 - 20схема блока вычисления экспоненты;на Фиг.8 - схема блока оценки коэффициентов корреляции; на фиг.9 - схеманакопителя; на фиг.10 - эпюры напряжений на выходах блока синхронизации, 25поясняющие работу адаптивного цифрового фильтра.Адаптивный цифровой фильтр содержит первый 1 и второй 2 ключи, блок 3оценки коэффициентов корреляции, ЗО,блок 4 вычисления весовых коэффициентов, блок 5 определения параметра аппроксимации, с первого по четвертыйблоки 6 задержки, с первого по третий умножители 7, сумматор 8 и блок 9 35синхронизации,Блок 4 вычисления весовых коэффициентов образуют первый 10 и второй 11 квадраторы,пер.вый сумматор 12,первый умножитель 3, второй сумматор 14, второй умножитель 15, первыйинвертор 16, первый весовой блок 17,блок 18 вычитания, регистр 19, второй инвертор 20,третий умножитель 21,третий сумматор 22 второй весовой 45блок 23, а также первый 24 и второй 25 Функциональные преобразователи,Блок 5 определения параметра аппроксимации включает первый 26 и второй 27 блоки вычисления логарифма, регистр 28, первый блок 29 деления третий блок 30 вычисления логарифма и второй блок 31 деления.55Первый Функциональный преобразователь 24 содержит блок 32 вычисления логарифма, умножитель 33 и блок 34 вычисления экспоненты. Второй функциональный преобразователь образуют умножитель 35, регистр 36 и блок 37 вычисления экспоненты,Блоки 26, 27, 30 и 32 вычислениялогарифма содержат регистр 38, сумматор 39, блок 40 вычитания, блок 41деления, 1 с блоков 42 возведения встепень, К весовых блоков 43 и выходной сумматор 44.Блоки 34 и 37 вычисления экспоненты содержат К блоков 45 возведения встепень, Х весовых блоков 46, сумматор 47 и регистр 48.Блок 3 оценки коэффициентов корреляции включает первый 49 и второй 50блоки задержки, первый 51 и второй 52умножители, квадратор 53, с первогопо третий накопители 54-56, а такжепервый 57 и второй 58 блоки деления.Накопители 54-56 содержат многоотводный блок 59 задержки, сумматор 60,блок 61 сравнения, регистр 62, счетчик 63 и блок 64 совпадения.Адаптивный цифровой фильтр работает следующим образом,В адаптивном режекторном Фильтрес прямыми связями, синтезированном,в соответствии с адалтивным байесовским подходом по критерию максимального коэффициента подавления помехи,используется для вычисления весовоговектора следующий алгоритмЯО=Р (1)где Я. = Ч , - оценка максимального правдоподобиякорреляционной матрицы помехи;ГлВ = Ч ) - оценка максимального правдоподобиякорреляционногол Ьвектора помехи;Ч,.,1 Ч - оценки коэффициентов корреляции помехи;э., = 1(11-1),11 - порядок фильтра;0 : (ЧЧ 1 - весовой векторфильтра;2. = 1,И.Однако процесс измерения корреэяционных характерис гик сопровождая гся ошибк ами по этому пол ученные зна ения Я и В отличаются о своих истинных значенийи ) сооветстн.нп н,э матрицу и вектор ошибокПри этом весовой вектор , оп(12) счеты входной помехи в параллельной г-разрядной форме поступают в блок 3 (фиг.8), который производит оценку коэффициентов корреляции входной ло 5 мехи в соответствии с алгоритмомм мсс 1; = Е ип 3 и п-Ц/ц И, (11): : где 11(п 1 - отсчеты входного сигнала;М - Объем выборки оценивания 10Для этого задержанные выборки сигналов с выходов первого 49 и второ-го 50 блоков 4 задержки поступают в первый 51 и второй 52 умножители, в которых умножаются на текущие отсчеты помехи. Полученные таким образом, произведения, а также значения квадратов выходного процесса с (п 1 поступают в первый-третий накопители 54-56(фиг.9). Импульсы Т, заен 11 п,У Я Ц и-х Ц передвигаются в многоотводном блоке 59 задержки накопителей 54-56. Одновременно счетчик 63 производит подсчет импульсов Т , азатем его выходной код О сравнивается 25 с цифровым кодом И, хранящимся в регистре 62, в блоке 61 сравнения, В момент равенства кодов Э, = М на выходе блока 61 формируется единичный уровень, поступающий на стробирующий вход блока 64 совпадения. Причем с второго выхода блока 9 поступает только М импульсов Т, оценки,поэтому накопленные значения сигналов через блоки 64 накопителей 54-56 подаются в блоки 5 и 58 деления, Через с д (гдед - время деления кодов ).на выходах этих блоков устанавл ив.ливаются цифровые коды оценок я,и яБлок 5 определения параметра ап"- 40 проксимации в соответствии с алгоритмом (.10) вычисляет оценку с, для че 4 6го значения с 1, и с 1 поступают в блоки 26 и 27 вычисления алгоритма. Затем с помощью блока 29 деления формиАруется величина 1 пс 1/1 пц,которая через третий блок 30 вычисления лога- рифма поступает во второй блок 31 деления. В этом блоке она нормируется относительно значения З.п 2, цифровой код которого хранится в регистре 28.Блоки 26, 27, 30 и 32 работают следующим образом Для вычисления 1 пх используется стандартное разлсжение этой функции в ряд Тейлора прих 0: На выходе блока 41 деления формируется величина (х)(х+1), котораязатем в соответствии с (12) возводится в нужную степень в блоках 42, апосле этого через соответствующийвесовой блок 43 (реализующий операцию взвешенного умножения и состоящий из умножителя и регистра чисел,в которых хранится весовой коэффициент) поступает в выходной сумматор 44.Обычно для достижения удовлетворительной точности используют не более 4-5 членов ряда (12).Блок 4 вычисления весовых коэффилциентов по поступившим оценкамли ос вычисляет в соответствии с алгоритмом (9) значения с и с , Для фор(а)мирование величины с 1" используютпервый 24 и второй 25 функциональныепреобразователи (фиг,4 и 5). Для вычисления(2)=2 применяют второйфункциональный преобразователь 25,При этом величинуможно определить как1.п(2) = .1.п 2 (М) = ехр(Е),Е, = ьс З.п 2. (13)В соответствии с (13) на выходеумножителя 35 формируется значениелос 1 п 2, которое затем поступает вблок 37 вычисления экспоненты (фиг.7)Для вычисления е применяют станхдартное разложение этой функции вряд Тейлора:о3. =1+ (14)3.,Полученное таким образом значение(2) поступает в первый функциональный преобразователь 24, определяющийл (хвеличину с, , которую можно представить какх л 1 ф 13.пс 1 = 1(2) З.пс 1, -- с 1= ехр,а =(2)31 щ, .(15)В соответствии с (15) на выходеумножителя 33 формируется значение(2)1 пЧ поступающее затем в блок 34,на выходе которого устанавливаетсяЛ у(код я,Через Т+ 6 (о - время вычисогления второго весового коэффициентана выходах блока 4 формируютсязначения координат весового вектора,которые поступают на вторые входыумножителей 7. После этого с первого выхода блока 9 на управляющийвход первого ключа 1 и тактовые входы блоков 6 задержки начинают поступать импульсы Т обработки (фиг.10 б).В результате этого цифровые отсчетывходного сигнала проходят в настроенный адаптивный цифровой фильтр, ана выходе сумматора 8 суммированияформируется выходной сигнал в видесуммы взвешенных задержанных отсчетов,Формула изобретения10 2, Фильтр по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что блок вычисления Адаптивный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый ключ, вход которого является входом адаптивного цифРового фильтра,5 первый, второй, третий, четвертый блоки задержки и сумматор, выход которого является выходом адаптивного цифрового фильтра, первый, второй и тре-,. тий умножители, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего блоков задержки, а выходы подключены к второму, третьему и четвертому входам сумматора соответственно, пятый вход которого соединен с выходом первого ключа, блок вычисления весовых коэффициентов, первый, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами первого, второго и третьего умножителей соответственно, и блок синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа и тактовыми входами первого, второго, третьего и четвертого блоков задержки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации, путем увеличения подавления коррелированных помех, введены последовательно соединенные второй ключ, вход которого соединен с входом первого ключа, блок оценки коэффициентов корреляции и блок определения параметра аппроксимации, второй вход которого соединен с вторым выходом .блока оцен ки коэффициентов корреляции, причем45 первый и второй входы блока вычисления весовых коэффициентов соединены с первым выходом блока оценки коэффициентов корреляции и с выходом блока определения параметра аппроксимации соответственно, а управляющий вход второго ключа и тактовый вход блока оценки коэффициентов корреляции соединены с вторым выходом блока синхроцизации, 55 весовых коэффициентов содержит последовательно соединенные первый квадратор, второй квадратор первый сумматор, первый умножитель, второй сумматор,второй умножитель и первый инвертор,первый весовой блок, входи выходкоторого соединены соответственно свыходом первого квадратора и вторымвходом первого сумматора, блок вычи-.тания, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя, регистр, выход которого соединен с первым входом блока вычитания и вторымвходом второго сумматора, второй инвертор, выход которого соединен свторым входом второго умножителя, последовательно соединенные третий умножитель, первый вход которого соединен с выходом второго умножителя,третий сумматор и второй весовой блок,первый функциональный преобразова-,тель, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, и второй функциональный преобразователь,выход которого соединен с первым входом первого функционального преобразо"вателя, причем выходы второго умножителя, второго весового блока и первого инвертора являются соответственнопервым, вторым и третьим выходамиблока вычисления весовых коэффициентов, первым и вторым входом которогоявляются соответственно объединенныемежду собой входы первого квадратора,второго инвертора, вторые входытретьего умножителя, первого функционального преобразователя и объединенные между собой второй вход блока вычитания и вход второго функционального преобразователя. 3, Фильтр по п.1, о т л ич а ю - щ и й с я тем, что блок определения параметра аппроксимации содержит первый и второй блоки вычисления логарифма, регистр и последовательно соединенные первый блок деления, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков вычисления логарифма, третий блок вычисления. логарифма ивторой блок деления, второй вход которого соединен с выходом регистра,а выход является выходом блока определения параметра аппроксимации, первым и вторым входами которого являются входы первого и второго блоков вычисления логарифма соответственно.1388896 Реда оставитель С.Музычукехред М.Ходанич Корректор М.Максимишин каз 1582/51 ираж 704 Подписио ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.9 д. Произв енно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная