9.5. Прямая форма КИХ-фильтра с высоким уровнем параллелизма

Как уже было отмечено, основная структура фильтра с регистром сдвига в качестве ЗУ позволяет использовать параллелизм и при выполнении арифметических операций, и при работе памяти. Возникает вопрос, какого предельного уровня параллелизма можно достичь в схемах подобного типа. Прежде чем ответить на этот вопрос, рассмотрим систему с достаточно очевидным параллелизмом, а именно систему -гo порядка с арифметическими устройствами. В такой системе, изображенной на фиг. 9.9, для каждого из входных отсчетов используется отдельный умножитель. Заметим, что в этом случае не требуется кругового сдвига памяти, так как регистр используется лишь как обычная линия задержки с отводами. Отметим также, что необходимость иметь отводы сводит на нет преимущества современной БИС-технологии. Как и во всех предыдущих примерах, отсчеты в регистре сдвига могут храниться как в последовательном, так и в параллельном виде.

Фиг. 9.9. Блок-схема КИХ-фильтра -го порядка с  параллельно работающими АУ.

Далее, кроме  умножителей, необходимо иметь столько же сумматоров. Считая, что время умножения согласовано со временем сдвига регистра из одного состояния в другое, приходим к выводу, что необходимо иметь дополнительное время для накопления произведений. Это дополнительное время может не потребоваться, если в точках схемы, отмеченных на фиг. 9.9, ввести буферные регистры, что приводит к организации отработки в поточной форме. Если предположить, что общее время накопления в точности равно времени умножения, то выходная последовательность будет дополнительно задержана на один отсчет. Приведенная на фиг. 9.9 схема — не единственная, позволяющая для построения параллельного КИХ-фильтра . -го порядка использовать  арифметических устройств. Другая возможная схема показана на фиг. 9.10.

Фиг. 9.10. Еще одна схема построения КИХ-фильтра.

Эта схема описывается следующими уравнениями:

Видно, что, как и раньше, результат равен свертке, хотя индексы и оказались переставленными. К обычной форме можно перейти, положив . На фиг. 9.11 показана простая схема построения фильтра, приведенного на фиг. 9.10.

Из схемы на фиг. 9.11 вытекает простой способ аппаратурного построения фильтра при условии, что отсчеты  поступают на умножители в последовательной форме и поразрядно умножаются на коэффициенты. В этом случае произведения могут формироваться последовательно, что позволяет применить последовательные сумматоры. Таким образом, по мере того как отсчеты  поразрядно выталкиваются из регистра в сумматор, в этот же регистр в последовательной форме вводится результат суммирования значения  с произведением .

Фчг. 9.11. Блок-схема КИХ-фильтра.