Параллельная реализация интерполирующего фильтра с конечной импульсной характеристикой.

Для реализации фильтра с конечной импульсной характеристикой обычно требуется несколько десятков отводов отводов от цифровой линии задержки. При интерполяции это становится определяющим фактором, ведь при увеличении количества отводов уменьшается быстродействие цифрового фильтра! А в результате интерполяции частота дискретизации возрастает и быстродействие фильтра становится определяющим значением.

Неужели в интерполирующих фильтрах придется использовать прямую реализацию цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой? Сколько же тогда будет потреблять наша микросхема! Однако не так все страшно. Давайте вспомним, что в интерполирующем фильтре большинство входных отсчетов являются нулями.

Получается, что большую часть производительности нашей микросхемы мы будем тратить на умножение на ноль! Неплохо … для тех, кому заняться нечем!

Итак, у нас появилась реальная возможность уменьшить количество операций, которые необходимо выполнить в период между импульсами выходной дискретизации. Получается, что нам следует умножать на весовые коэффициенты фильтра только те отсчеты входного сигнала, которые в данный момент не равны нулю.

Но как же это сделать? Ведь каждый отсчет последовательно проходит через все весовые коэффициенты. Рассмотрим пример интерполирующего фильтра на основе полуполосного фильтра.

Частоту дискретизации на выходе этого фильтра можно только удвоить по отношению к входной частоте, поэтому в данном фильтре каждый второй отсчет в линии задержки содержит ноль. Тогда все весовые коэффициенты фильтра можно разбить на две части — четную и нечетную.

Расположим эти части в постоянном запоминающем устройстве последовательно друг за другом. В результате у нас получились как бы два фильтра с длиной, в два раза меньшей по сравнению с исходным фильтром. При этом фильтры будут выдавать свои отсчеты на выход по очереди. Сначала один, а затем другой.

Что интересно, то для обоих фильтров можно воспользоваться одной и той же линией задержки, только сдвиг в этой линии задержки следует делать только после того, как отработают все фильтры. Для реализации этого фильтра можно воспользоваться структурной схемой нерекурсивного фильтра, приведенной на рисунке 15.35.

Повторим эту схему на рисунке 16.14. Для реализации новых принципов работы потребуются небольшие изменения. Прежде всего, так как длина линии задержки уменьшается вдвое, то коэффициент счета счетчика Сч1 будет равен N/2. В результате за N+1 импульс тактовой частоты этот счетчик успеет совершить два оборота.

Рисунок 16.14 – Структурная схема цифрового интерполирующего фильтра

В качестве еще одного преимущества данной схемы следует отметить то, что нулевые значения в фильтр-интерполятор заносить уже не требуется.

Рассмотренные принципы позволяют реализовать фильтр-интерполятор с любым коэффициентом интерполяции, однако на последних стадиях интерполяции обычно используют однородные интерполирующие фильтры, которые обладают наиболее простой структурой и максимальным быстродействием.

Давайте рассмотрим подробнее особенности реализации интерполирующих однородных фильтров.