DE2629740C3 - Verfahren zur Ermittlung der größten Ähnlichkeit und der Verschiebezeit bis zum Auftreten der größten Ähnlichkeit zwischen zwei über Eingabemittel in zwei parallelgeschaltete Schieberegister eingeschriebenen binaren Signalfolgen sowie eine Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Ermittlung der größten Ähnlichkeit und der Verschiebezeit bis zum Auftreten der größten Ähnlichkeit zwischen zwei über Eingabemittel in zwei parallelgeschaltete Schieberegister eingeschriebenen binaren Signalfolgen sowie eine Einrichtung zur Durchfuhrung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der größten Ähnlichkeit und der Verschiebezeit bis zum
Auftreten der größten Ähnlichkeit zwischen zwei über Eingabemittel in zwei parallelgeschaltete Schieberegi-
-'" ster eingeschriebenen binären Signalfolgen sowie eine
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der »Nachrichtentechnischen Zeitschrift« 1971, Heft 9, Seite 449 ff. ist ein digitales, programmierbares,
angepaßtes Filter bekannt, welches die Aufgabe hat, ein
-'"> bestimmtes Signal innerhalb eines vorhandenen
Rauschsignals zu erkennen.
Zu diesem Zweck werden entsprechende Bitfolgen des zu erkennenden Signals und des verrauschten
Signals in je ein Schieberegister gleicher Länge
"■ eingeschrieben. In einer Vergleichssummierlogik werden
die jeweils gegenüberliegenden Registerstellen miteinander verglichen, so daß am Ausgang der
Vergleichsnummierlogik ein Signal abnehmbar ist,
dessen Größe von der Anzahl der festgestellten
v> Übereinstimmungen abhängig ist
Aus der DE-AS 22 17 392 ist ein Detektor zum Erkennen eines bestimmten Wortes innerhalb einer eine
bestimmte Anzahl Bits enthaltenen Signalfolge bekannt, bei dem dem zu erkennenden Signal entsprechende
Bitfolgen in ein erstes Schieberegister eingeschrieben und mit dem Inhalt eines Datenspeichers verglichen
werden. Den Ausgang dieser Anordnung bildet ein einem Verknüpfungsglied nachgeschalteter Zähler,
welcher die Übereinstimmungen zwischen Schieberegi-
4r' sterinhalt und dem gespeicherten Wort feststellt und bei
Erreichen eines vorgegebenen Übereinstimmungsgrades ein entsprechendes Signal abgibt Das Einschreiben
des zu erkennenden Wortes in das Schieberegister wird von nichtsynchronisierten Taktimpulsen eines Takt-
r'° generators in der Weise gesteuert, daß durch mehrfaches
Abtasten innerhalb der Zeitdauer eines Bits auf eine Synchronisation zwischen der Signalfolge und dem
Detektor-Arbeitstakt verzichtet werden kann.
Aus dieser Auslegeschrift ist auch bekannt, Daten-
Aus dieser Auslegeschrift ist auch bekannt, Daten-
v> speicher und Schieberegister so auszulegen, daß beide
eine übereinstimmende Anzahl von Registerstellen aufweisen, beide Schieberegister zu einem Kreis zu
schalten und ihren Inhalt zwischen zwei ersten Taktimpulsen wenigstens einmal vollständig im Kreise
Die Schaltungsanordnungen der genannten Art haben den Nachteil, daß der schaltungstechnische
Aufwand sehr groß ist
So muß z. B. bei der zuerst genannten Schaltungsan-
So muß z. B. bei der zuerst genannten Schaltungsan-
Μ ordnung für jede Registerstelle eine exklusive Vergleichsschaltung
eingerichtet werden. In vielen Anwendungsfällen ist es jedoch notwendig, Schieberegister mit
tausend und mehr Registerstellen zu benutzen, so daß
der dafür erforderliche Schaltungsaufwand unvertretbar
groß wird.
Bei derr bekannten Schaltungsanordnungen ist vor allem das Hauptproblem nur unbefriedigend gelöst,
welches darin besteht, daß für den Bit-Vergleich zumindest der Anfang eines zu erkennenden Signals
eindeutig festgestellt werden muß. Für die erstgenannte Schaltung wird vorgeschlagen, dieses Problem dadurch
zu lösen, daß der Inhalt des das verrauschte Signal enthaltenden Schieberegisters über dem Inhalt des das
zu erkennende Signal enthaltenden Schieberegisters verschoben wird. In der zweiten Schaltungsanordnung
wird vorgeschlagen, durch mehrfaches Abtasten eines Bits des zu erkennenden Signals innerhalb der Zeitdauer
dieses Bits das Problem der Synchronisation zu vermeiden. Schaltungsanordnungen der genannten Art
können das Vorhandensein eines zu erkennenden Signals jedoch nur mit einem relativ großen Wahrscheinlichkeitsfehler
behaftet angeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, mit einem minimalen
Schaltungsaufwand und unter Vermeidung des aufwendigen Parallelvergleichs den Beginn bzw. das Vorhandensein
eines verrauschten Signals mit größtmöglicher Sicherheit feststellen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch das Umlaufen der Schieberegisterinhalte nach Art eines Zahnradgetriebes wird erreicht, daß sich die
binäre Signalfolge mit jedem Umlauf um eine Bitstelle zueinander verschieben. Damit wird auf einfachste Art
und Weise erreicht, daß nach einer Anzahl von Umläufen der binären Signalfolgen diese parallel
übereinanderstehen. Dieses Verfahren hat vor allem den
Vorteil, daß es einen seriellen Vergleich der einzelnen Registerstellen erlaubt, ohne daß die gewünschte
Registerlänge Einfluß auf den schaltungstechnischen Aufwand gewinnen könnte.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispiclen unter Bezug auf die Figuren beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung gemäß der Erfindung;
Fig.2 ein erstes Beispiel für die Schaltung der
Schieberegister zur Erzielung des Zahnradeffektes;
Fig.3 ein zweites Beispiel zur Erzielung des
Zahnradeffektes;
F i g. 4a bis 4f den Verlauf von Korrelationsfunktionen bei Variation des Eingangssignalstörabstandes;
Fig.5 ein Beispiel für die Verwendung der erfindungsgemäßen
Einrichtung als Peiler von zwei Rauschquellen;
Die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung arbeitet als
digitaler Korrelator. Zwei Zeitfunktionen S\(t) und S2(I)
werden in den Einschreibemitteln 20, 21 digitalisiert. Dazu werden zunächst die einzugebenden Signale in
bekannter Weise vorverstärkt und hart begrenzt. Während bei der Analogdigitalisierung versucht wird,
das analoge Signal genügend fein zu quantisieren, so daß möglichst keine Information verloren geht, wird im
Ausfuhrungsbeispiel nur anhand der vorliegenden Polarität der Funktionen digitalisiert Die so entstandene
Binärfolge enthält keinerlei Information über die Amplitude des Eingangssignals, sondern lediglich
Informationen über das Vorzeichen des Signals. Die Binärfolgon werden mit einer Tastfrequenz von der
Taktzentrale 10 abgetastet und in getrennte Schieberegister
11,12 eingeschrieben. Die Schieberegister haben
eine Länge von χ bzw. ν + 1 Bits. Die Länge der Schieberegister ist abhängig von der gewählten
Tastfrequenz und einer vorgegebenen Meßzeitdauer. Wenn mindestens eines der Schieberegister 11, 12 voll
geschrieben ist, beginnt der Vergleich der binären Signalfolgen. Hierzu werden die Eingänge 17, 18 der
Schieberegister 11, 12 über ein Signal von der Taktzentrale 10 von den Einschreibemitteln 20, 21
getrennt und über elektronische Schalter 13, 14 mit ihren Ausgängen 15,16 verbunden.
Die Taktzentrale 10 gibt nun Taktsignale ab, so daß der Inhalt der Schieberegister im Kreis umläuft. Da ein
Schieberegister um ein Bit langer ist — im Ausführungsbeispiel das Schieberegister 12 — als das andere
Schieberegister, läuft dessen Inhalt langsamer um, so daß erst nach (x + 1) Umläufen die Anfangsstellung der
Binärfolgen zueinander wieder erreicht ist. Eine Analogie hierzu bilden zwei ineinander greifende
Zahnräder wobei ein Zahnrad einen Zahn mehr aufweist als das andere.
Ver'müpft man die beiden Ausgänge der Schieberegister
11, 12 in einem elektronischen Vergleicher 30 beispielsweise einem Ex-NOR-Glied, so erhält man bei
Übereinstimmung der beiden Ausgangssignale den logischen Pegel 1. In einem nachgeschalteien Zähler 31
werden die Obereinstimmungen pro Umlauf gezählt. Ein Signal aus der Taktzentrale 10 setzt den Zähler 31
nach jedem Umlauf wieder in seine Ausgangsposition. In einem Auswerter 32 werden die vom Zähler 31
festgestellten Übereinstimmungen pro Umlauf festgehalten und miteinander verglichen, so daß am Ausgang
ein Signal abgenommen werden kann, welches die maximal aufgetretene Übereinstimmung anzeigt
Gleichzeitig wird von der Taktzentrale 10 ein der laufenden Nummer des jeweiligen Umlaufes entsprechendes
Signal an den Auswerter 32 abgegeben, so daß es möglich wird, festzustellen, bei welchem Umlauf die
maximale Übereinstimmung aufgetreten ist
Gemäß Fig.2 besteht das Schieberegister 40 aus a + 2b + 1 Bits, während das Schieberegister 41 aus
a+ 26 Bits besteht. Mit a ist die nur von der
Tastfrequenz und Meßzeitdauer abhängige Länge des Schieberegisters bezeichnet; mit b ist die Länge der
Schieberegister bezeichnet, die zusätzlich nötig ist, um mögliche Laufzeitunterschiede zwischen zwei Signalen
aufnehmen zu können. Beim Zusammenschluß der Schieberegisterausgänge 43,44 mit ihren Eingängen 45,
46 zu Beginn des Vergleichszyklus stehen sich nach (a + b) Vergleichsschritten Bits aus der Gegenwart und
Bits aus der Vergangenheit gegenüber. Dies bewirkt, daß nach dem (a + ύ^-ten Vergleich die Übereinstimmungen
nur noch stochastisch sind, woraus sich ergibt, daß ein Fehler bei der Berechnung der Korrelationswerte gemacht wird. Wählt man die Länge b nicht
größer als Vio a, so kann der Fehler jedoch vernachlässigt
werden.
In der F i g. 3 ist eine Schaltung angegeben, die diesen
Fehler nicht hat und mithin für beliebig lange Verzögerungszeiten ausgelegt werden kann. Dabei
bleibt das Grundprnzip des Zahnradeffektes bestehen. Die Länge des Schieberegisters 50 wird auf a + 1
Registersteilen begrenzt und der Schiebetakt für das obere Schieberegister nach a-Takten unterbrochen. Das
Schieberegister 51 weist a + 2 b Registerstellen auf.
Die Takl/.entrale 52 gibt an das Register 50 β Takte ab
und an das Register 51 a + IbTakte. Die Verschiebung
um ein Bit nach jedem Umlauf geschieht durch das Zusatzbit am oberen Schieberegister. Die Ausgänge der
Schieberegister 50, 51 werden wiederum, wie bereits beschrieben, in einem exklusiven NOR-Glied 53
miteinander verbunden.
In den F i g. 4a bis 4f ist der Verlauf der Korrelationsfunktion am Ausgang des Auswerters 32 bei verschiedenen
Eingangssignalstörabständen der Funktionen S\(t) und Si(t) dargestellt. Auf der Ordinate ist der
Übereinstimmungsgrad der beiden Funktionen (U) aufgetragen, während auf der Abzisse die Umlauf/.ahl
(Ό,/aufgetragen ist.
Wie aus den Figuren hervorgeht, ist selbst bei einem Eingangssignalstörabstand von —15 Dezibel noch eine
Aussage über den Übereinstimmungsgrad bzw. Zeit bis zum Auftreten des höchsten Übereinstimmungsgrades
zwischen den Funktionen S\(t)und S^ möglich.
erfindungsgemäOen Einrichtung zur gleichzeitigen Peilung
von zwei Rauschquellen. Zwei örtlich getrennte Lautsprecher 62, 63 werden von getrennten Rauschquellen
60,61 gespeist. Zwei Mikrofone 64,65 sind mit
'> der erfindungsgemäßen Einrichtung 66 verbunden. Die in F i g. 6 dargestellte Aufzeichnung der Korrelationsfunktion am Ausgang der Schaltung 66 zeigt eindeutig
zwei Korrelationsspitzen, die von den beiden Rauschquellen 60, 61 herrühren. Bei diesem Schaltungsaufbau
in wird unter Ausnutzung der Laufzeitunterschiede der
von den Lautsprechern ausgehenden Schallwellen bis zum Erreichen der Mikrofone die Lagebestimmung der
r. kann das erfindungsgemäße Verfahren büw. die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorteilhaft
in all den Bereichen der Nachrichten-, Daten- und Meßtechnik angewendet werden, wo es darum geht,
digitalisierbare Informationen miteinander zu verglei-
.'" chen.
Claims (3)
1. Verfahren zur Ermittlung der größten Ähnlichkeit
und der Verschiebezeit bis zum Auftreten der größten Ähnlichkeit zwischen zwei über Eingabemittel
in zwei parallel geschaltete Schieberegister eingeschriebenen binären Signalfolgen, dadurch
g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Schieberegister nach
Vollschreiben mindestens eines der Schieberegister von den Eingabemitteln getrennt und die Schieberegisterausgänge
mit ihren Eingängen verbunden werden, daß danach die binären Signalfolgen gleichgetaktet in der Weise in Umlauf versetzt
werden, daß nach Art eines Zahnradgetriebes mit zwei Rädern von um mindestens einen Zahn
unterschiedlicher Zähnezahl eine binäre Signalfolge um mindestens ein Bit verzögert zur zu vergleichenden
binären Signalfolge umläuft, daß die umlaufenden Bits der binären Signalfolgen seriell miteinander
verglichen -«{erden und die Anzahl der Bitstellen Obereinstimmungen pro Umlauf im Sinne der
Feststellung der größten Ähnlichkeit der binären Signalfolgen untereinander gezählt wird, sowie daß
die laufende Nummer jenes Umlaufes, bei dem sich die größte Zahl von Übereinstimmungen ergibt, als
Maß für die Verschiebezeit der binären Signalfolgen vom ersten Umlauf bis zum Auftreten der größten
Ähnlichkeit festgestellt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schieberegister (U, 12) eine um einen Speicherplatz unterschiedliche Anzahl von Speicherplätzen aufweisen,
daß eine Taktzentrale (10) eine der Anzahl der Speicherplätze des kürzer·"» Schieberegisters
entsprechende Zahl von Einschreibimpulsen gleichgeiaktet an die Schieberegister (11,12) abgibt, daß
nach Abgabe des letzten Einschreibimpulses elektronische Schalter (13,14) durch einen Steuerimpuls
von der Taktzentrale (10) die Einschreibmittel (20, 21) von den Schieberegistern (11, 12) trennen und
deren Ausgänge (15,16) mit ihren Eingängen (17,18) verbinden, daß danach durch die Taktzentrale (IG)
die Schieberegister (11, 12) gleichgetaktet ausgelesen werden, daß jedes ausgelesene Bit am Eingang
(17, 18) des zugehörigen Schieberegisters (11, 12) wieder eingeschrieben wird und gleichzeitig einem
elektronischen Vergleicher (30) zugeführt wird, daß der elektronische Vergleicher (30) bei Übereinstimmung
zweier verglichener Bitstellen in den Registern (11 und 12) einen Zählimpuls an einen nach
jedem Umlauf rückstellbaren Zähler (31) abgibt, daß der Zähler (31) bei jedem Umlauf der binären
Signalfolgen in den Schieberegistern (11, 12) die Anzahl der Übereinstimmungen der Bitstellen
aufsummiert und ein dieser Summe entsprechendes Signal an einen Auswerter (32) abgibt und daß
gleichzeitig von der Taktzentrale (10) mit jedem neu beginnenden Umlauf der binären Signalfolgen ein
der laufenden Nummer des Umlaufes entsprechendes Signal an den Auswerter (32) abgegeben wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Schieberegister (50;
51) beliebig viele zusätzliche Registerstellen gegenüber der Länge des anderen Registers aufweist und
daß eine Taktzentrale (52) an das längere Schieberegister (51) einen Lesetakt mehr abgibt als dieses
Registerstellen aufweist, sowie daß an das andere Schieberegister (50) gleichgetaktet Lesetakte entsprechend
der Anzahl seiner Registerstellen abgegeben werden.
4, Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eines der beiden Schieberegister (50, 51) beliebig viele zusätzliche Registerstellen gegenüber
der Länge des anderen Registers aufweist und daß die Taktzentrale (52) an das längere Schieberegister
(51) Lesetakte entsprechend der Zahl, seiner Registerstellen abgibt, sowie an das andere Schieberegister
(50) um einen Lesetakt weniger Takte abgibt als es Registerstellen aufweist
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Cited By (1)
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DE3816845C1 (en) * | 1988-05-18 | 1989-11-09 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | Binary correlator |
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-
1976
- 1976-07-02 DE DE19762629740 patent/DE2629740C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3816845C1 (en) * | 1988-05-18 | 1989-11-09 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | Binary correlator |
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