ES2199836T3 - Aparato y metodo de procersamiento de señales. - Google Patents

Abstract

Aparato de procesamiento de señales que comprende una pluralidad de canales de entrada (1) de los cuales cada uno está conectado a una respectiva entrada de un multiplexor (2), estando el multiplexor preparado para conectar cada entrada a una salida común (4) del multiplexor en una secuencia repetitiva predeterminada, y un circuito de salida (6-12) conectado a la salida común del multiplexor, estando el circuito de salida preparado para detectar la presencia en la salida común del multiplexor de una señal predeterminada, para identificar el canal de entrada que fue el origen de la señal predeterminada detectada, y para producir una señal de salida representativa del canal de entrada identificado.

Description

Aparato y método de procesamiento de señales.

La presente invención se refiere a un aparato de procesamiento de señales y a un método de procesamiento.

Es conocido por el documento US-A-4704609 un aparato de procesamiento de señales en el que los de una pluralidad de canales de entrada están conectados a un multiplexor.

Hay muchas aplicaciones en las cuales es necesario supervisar y analizar una pluralidad de señales simultáneamente. Por ejemplo, en la industria farmacéutica un conjunto de 100 o más muestras es supervisado para determinar si son emitidos fotones por las muestras en respuesta a una excitación, y se mide el retardo de promedio entre la excitación y la emisión de fotones. El aparato de supervisión de muestras conocido incluye aparatos de procesamiento independientes para cada muestra. Por ejemplo, está previsto un correlacionador independiente para cada muestra para obtener una correlación digital en tiempo real de las señales. El hecho de prever aparatos de procesamiento independientes para cada muestra resulta complicado y costoso.

En general se usa para supervisar un conjunto de muestras una cabeza detectora que comprende 4 u 8 detectores. El número de detectores está limitado por dos razones. En primer lugar, cada detector requiere un correlacionador aparte, y resulta complejo y costoso prever un conjunto de detectores que tengan cada uno sus correlacionadores respectivos. En segundo lugar, es difícil conectar un gran número de correlacionadores a un ordenador. Esto es debido al hecho de que los ordenadores estándar son generalmente capaces de admitir tan sólo 4 correlacionadores, estando limitados por la cantidad de espacio de entrada y salida disponible y por las necesidades en materia de interrupción. Cuando se usa una cabeza detectora que comprende 4 u 8 detectores, las de un conjunto de 100 o más muestras deben ser supervisadas en grupos de 4 u 8 muestras, y es considerable la cantidad de tiempo que es necesaria a fin de supervisar todo el conjunto de muestras.

Es un objetivo de la presente invención aportar un aparato de procesamiento de señales y un método de procesamiento de señales que superen la desventaja anteriormente expuesta.

Según un primer aspecto de la invención, se aporta un aparato de procesamiento de señales que comprende una pluralidad de canales de entrada de los cuales cada uno está conectado a una respectiva entrada de un multiplexor, estando el multiplexor preparado para conectar cada entrada a una salida común del multiplexor en una secuencia repetitiva predeterminada, y un circuito de salida conectado a la salida común del multiplexor, estando el circuito de salida preparado para detectar la presencia en la salida común del multiplexor de una señal predeterminada, para identificar el canal de entrada que fue el origen de la señal predeterminada detectada, y para producir una señal de salida representativa del canal de entrada
identificado.

La invención permite que las de un gran número de señales sean supervisadas en paralelo usando una electrónica relativamente sencilla. Al evitarse la necesidad de muchos correlacionadores en paralelo y de muchos otros elementos electrónicos en paralelo, pueden reducirse considerablemente el coste y la complejidad de la supervisión de muchas señales en paralelo.

En el sentido en el que se la utiliza en la presente, la expresión "aparato de procesamiento de señales" no significa que el aparato proporcione un análisis de los datos, sino que significa que el aparato lleva a cabo un reordenamiento de los datos.

Preferiblemente, una señal predeterminada es aportada continuamente a un canal de entrada de la secuencia predeterminada, de forma tal que el circuito de salida producirá una señal de salida que es representativa de ese canal de entrada, al cual se le denomina de aquí en adelante el canal marcador, cada vez que el mismo es conectado al multiplexor. De esta manera, es registrado un "sello de tiempo" para cada ciclo de la secuencia predeterminada. El canal marcador es preferiblemente el canal de entrada final de la secuencia.

Preferiblemente, cada canal de entrada es conectado al multiplexor por espacio de un período de tiempo suficiente para determinar si está presente en la entrada la señal predeterminada, pero no es conectado por espacio de un período de tiempo suficiente para permitir que una señal representativa de ese canal de entrada pueda ser transferida como señal de salida a no ser que sea detectada la señal predeterminada. Por ejemplo, pueden requerirse 2 nseg. para determinar si está presente en la entrada la señal predeterminada, y pueden requerirse 5 nseg. adicionales para permitir que la señal representativa de ese canal de entrada sea transferida como señal de salida.

Preferiblemente, si es detectada la señal predeterminada, el canal de entrada es conectado a la entrada del multiplexor por espacio de un período de tiempo suficiente para transferir la señal representativa de ese canal de entrada a un cerrojo de datos.

Preferiblemente, el cerrojo de datos está conectado a unos medios de almacenamiento.

Preferiblemente, los medios de almacenamiento comprenden una pluralidad de memorias, y la señal representativa del canal de entrada identificado es asignada a una de las memorias a través de un segundo multiplexor.

Preferiblemente, el multiplexor es controlado por un contador, y la señal representativa del canal de entrada identificado comprende el número generado por el contador.

Preferiblemente, el contador es controlado por un reloj.

Preferiblemente, el contador es un contador de reposición automática que está preparado para recomenzar la secuencia tras haber sido el canal de entrada final de la secuencia predeterminada conectado a la salida común del multiplexor.

Preferiblemente, el contador es controlado por una puerta Y de la cual una primera entrada está conectada al reloj, y una segunda entrada está conectada a través de una puerta NO a la salida común del multiplexor, de manera que el contador es incrementado por el reloj en ausencia de la señal predeterminada en la salida común del multiplexor y la incrementación del reloj es suspendida cuando la señal predeterminada está en la salida común del multiplexor.

Preferiblemente, al menos algunos de los canales de entrada están conectados a detectores.

Preferiblemente, al menos un detector incluye medios para acumular una señal representativa de eventos incidentes en ese detector.

Preferiblemente, al menos un detector está provisto de medios de reposición del detector que están preparados para reposicionar ese detector una vez que la señal representativa del canal de entrada ha sido transferida a un cerrojo de datos.

Preferiblemente, los medios de reposición del detector son controlados por medio de un tercer multiplexor que tiene conexiones con cada uno de los detectores.

Los detectores pueden ser multiplicadores fotónicos, fotodiodos de avalancha, fotodiodos de avalancha híbridos con amplificación por dínodo o detectores PIN.

Los detectores pueden estar preparados para detectar cuantos individuales, como por ejemplo fotones. Los fotones pueden ser dispersados por una muestra que se supervisa, en cuyo caso la dispersión de los fotones puede proporcionar información relativa a movimiento dentro de la muestra. Como alternativa, los fotones pueden ser emitidos desde una muestra como resultado de una excitación de esa muestra. Cuando éste es el caso, puede medirse la duración característica de la emisión de fotones.

Preferiblemente, el aparato comprende además medios de conversión de datos para convertir las señales almacenadas en los medios de almacenamiento en una serie de conjuntos de datos, siendo cada conjunto de datos representativo de la incidencia de la señal predeterminada en un específico canal de entrada.

Preferiblemente, los medios de conversión de datos comprenden un par de máscaras y un contador al que se denomina de aquí en adelante el contador de las máscaras, estando una primera máscara configurada para incrementar el contador de las máscaras cuando una señal representativa del canal marcador de la secuencia es transferida como señal de salida desde la memoria, y estando una segunda máscara configurada para transferir el contenido del contador de las máscaras a una memoria cuando una señal representativa de una entrada predeterminada es transferida como señal de salida desde la memoria.

Los medios de conversión de datos pueden comprender tres máscaras y un contador al que se denomina de aquí en adelante contador de máscaras, estando una primera máscara configurada para incrementar el contador de las máscaras en una primera cantidad predeterminada cuando una señal representativa del canal marcador de la secuencia es transferida como señal de salida desde la memoria, estando una segunda máscara configurada para incrementar el contador de las máscaras en una segunda cantidad predeterminada cuando una señal representativa de un canal de entrada distinto de una entrada predeterminada o del canal marcador es transferida como señal de salida desde la memoria, y estando una tercera máscara configurada para transferir el contenido del contador de las máscaras a una memoria cuando una señal representativa de la entrada predeterminada es transferida como señal de salida desde la memoria.

Preferiblemente, el contador de las máscaras es reposicionado una vez que su contenido ha sido transferido a la memoria.

Según un segundo aspecto de la invención, se aporta un método de procesamiento de señales que comprende los pasos de conectar cada uno de los de una pluralidad de canales de entrada en una secuencia repetitiva predeterminada a una salida común de un multiplexor a través de respectivas entradas del multiplexor, y conectar la salida común del multiplexor a un circuito de salida, comprendiendo el método además los pasos de detectar la presencia en la salida común del multiplexor de una señal predeterminada, identificar el canal de entrada que fue el origen de la señal predeterminada detectada, y transferir como señal de salida una señal representativa del canal de entrada identificado.

El método puede incorporar cualesquiera de los aparatos anteriormente mencionados.

La invención puede ser particularmente adecuada para análisis masivos como los que se utilizan en los exámenes de muestras de microbiología, DNA, RNA, nuevas drogas y nuevas sustancias químicas.

Se describe a continuación a título de ejemplo una realización específica de la invención haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de procesamiento según la invención;

la Figura 2 es una ilustración esquemática de un detector que forma parte del aparato de procesamiento que está ilustrado en la Figura 1;

las Figuras 3a y 3b son ilustraciones esquemáticas de circuitos de interrogación de la memoria de almacenamiento que pueden ser usados para sacar los datos registrados por el aparato de procesamiento que está ilustrado en la Figura 1; y

la Figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema de transmisión mediante frecuencia ágil que puede ser incorporado a la invención.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un aparato de procesamiento según la invención. El aparato de procesamiento incluye 128 detectores ópticos 1 que están conectados cada uno a una entrada de un multiplexor 2, a pesar de que para facilitar la ilustración están ilustrados en la Figura 1 solamente tres de los detectores ópticos 1a-c. Una entrada final (la entrada número 128) del multiplexor 2 está conectada a una fuente de voltaje 3 que es mantenida a un nivel lo suficientemente alto como para que la entrada represente un nivel lógico alto. El multiplexor 2 tiene una sola salida 4, que está conectada a un cerrojo 5. El multiplexor 2 es controlado por un contador de reposición automática 6 (el contador 6 está conectado al multiplexor 2 mediante un enlace común). El contador 6 es controlado por una puerta Y 8 que está conectada a un reloj 7 y a una puerta NO 9 que está preparada para invertir la salida del cerrojo 5.

En uso, el contador 6 es puesto en funcionamiento y genera una salida ''1'' que hace que el multiplexor conecte el primer detector óptico 1a a la salida 4. Si no hay señal del primer detector óptico 1a, la salida 4 del multiplexor 2 sigue siendo de nivel bajo. El contador 6 continúa funcionando y genera una salida ''2'', haciendo con ello que el multiplexor 2 conecte el segundo detector óptico 1b a la salida 4. Si no hay señal del segundo detector óptico 1b, la salida 4 del multiplexor 2 sigue siendo de nivel bajo. El contador 6 hará entonces que el multiplexor conecte la salida del tercer detector óptico 1c a la salida 4. Esta progresión continuará a lo largo de toda la secuencia de los 128 detectores ópticos 1 conectados al multiplexor, suponiendo que no haya señal de los detectores ópticos 1. Cuando el contador 6 genera una salida que corresponde al número de la entrada final del multiplexor 2 (es decir, al número 128), será conectada a la salida 4 la fuente de voltaje 3.

Cuando la fuente de voltaje 3 es conectada a la salida 4, la salida del cerrojo 5 pasa a ser de nivel alto, y la salida de la puerta NO 9 pasa a ser de nivel bajo. La salida de nivel bajo de la puerta NO 8 hace que se detenga el funcionamiento del contador 6 a través de la puerta Y 8.

Un cerrojo de datos 10 está conectado al contador 6 y es controlado por el cerrojo 5. El cerrojo de datos 10 es conectado cuando la salida del cerrojo 5 pasa a ser de nivel alto, y el número generado por el contador 6 es transferido al cerrojo de datos 10 a través de un enlace común. En el caso presente, el número transferido al cerrojo de datos 10 es el ''128'', es decir el número de la entrada del multiplexor que está conectada a la fuente de voltaje 3. El número contenido en el cerrojo de datos 10 es transferido a una memoria 12. En este ejemplo, la memoria 12 comprende tres memorias independientes 12a-c, y los datos son asignados a las memorias independientes a través de un segundo multiplexor 11. El segundo multiplexor 11 es del tipo de 1 a N, y es controlado por un controlador 11a del multiplexor.

El cerrojo 5 puede ser reposicionado a una salida de nivel bajo una vez que el número generado por el contador 6 ha sido transferido al cerrojo de datos 10. La salida de la puerta NO 9 pasará a ser de nivel alto al ser reposicionado el cerrojo 5, haciendo que la salida de la puerta Y 8 pase a ser de nivel alto, con lo cual comienza de nuevo el funcionamiento del contador 6. El contador 6 es del tipo de reposición automática, y puesto que ya ha generado la salida ''128'', será reposicionado automáticamente y generará una salida ''1'' seguida por la ''2'', etc. El multiplexor 2 es así conectado de nuevo a las salidas de cada uno de los detectores ópticos 1, como se ha descrito anteriormente. Puede usarse un retardo (no ilustrado) para asegurar que los datos hayan sido transferidos al cerrojo de datos 10 antes del renovado funcionamiento del contador 6 y del multiplexor 2.

Si, por ejemplo, la salida de todos los detectores ópticos 1 sigue siendo de nivel bajo a lo largo de cinco ciclos del multiplexor 2, la memoria 12 contendrá el número ''128'' cinco veces en sucesión. El canal de entrada final del multiplexor 2 es efectivamente un canal marcador que produce una salida para cada ciclo del multiplexor. Si es detectado un evento en uno de los detectores ópticos 1, el número que es generado por el contador 6 y es representativo de ese detector 1 será entonces transferido desde el contador 6 y a través del cerrojo de datos 10 y del segundo multiplexor 11 a la memoria 12. Así, para datos escasos, en cuyo caso es baja la probabilidad de que un detector óptico 1 detecte un fotón, el contenido de la memoria 12 puede ser por ejemplo el siguiente:

128, 128, 128, 36, 128, 93, 128, 128, 128, 7, 128.........

Para maximizar la resolución temporal del circuito, se ajusta para que sea lo más alta posible la frecuencia del contador 6. El factor que limita la frecuencia del contador es la velocidad de funcionamiento del cerrojo 5. La frecuencia del contador debe ser tal que cuando el multiplexor 2 produzca una salida de nivel alto, el contador 6 sea detenido antes de que siga incrementándose, para que el número que está en el contador 6 pueda ser transferido al cerrojo de
datos 10.

Los datos son asignados a la memoria 12 por el segundo multiplexor 11, que es controlado por el controlador 11a del multiplexor. El multiplexor puede funcionar en dos modos distintos.

En un primer modo de funcionamiento, la primera memoria 12a es abastecida con datos hasta estar llena, a continuación de lo cual los datos son dirigidos a la segunda memoria 12b, después de lo cual los datos son enviados a la tercera memoria 12c. Pueden usarse según se requieran memorias adicionales (no ilustradas). La pluralidad de memorias 12a-c es ventajosa porque los datos pueden ser transferidos desde una memoria, como por ejemplo la memoria 12a, y pueden ser analizados mientras está siendo llenada otra memoria, como por ejemplo la memoria 12b, con lo cual el análisis de los datos de las memorias 12a-c es llevado a cabo sin solución de continuidad.

En un segundo modo de funcionamiento, un primer elemento de datos es dirigido por el multiplexor 11 a la primera memoria 12a, y un subsiguiente elemento de datos es dirigido por el multiplexor 11 a la segunda memoria 12b. Un tercer elemento de datos es dirigido por el multiplexor 11 a la primera memoria 12a, etc., de forma tal que los elementos de datos se alternan entre las memorias primera y segunda 12a, 12b. Este modo de funcionamiento es ventajoso porque el mismo permite que los datos sean transferidos a la memoria 12 rápidamente, y es útil cuando la velocidad de los datos que llegan al cerrojo de datos 10 es mayor que la máxima velocidad de entrada de una sola memoria. El número de memorias puede ser seleccionado para proporcionar una máxima velocidad de entrada en memoria requerida.

Un tercer multiplexor (no ilustrado) está preparado para funcionar en paralelo con el primer multiplexor 2 y es del tipo de 1 a N. El tercer multiplexor es incrementado por el contador 6. Cada salida del tercer multiplexor está conectada a una entrada de reposición de un detector óptico 1, en una configuración correspondiente a la conexión de los detectores ópticos 1 al primer multiplexor 2. La entrada del tercer multiplexor está conectada al cerrojo 5, de forma tal que un detector óptico 1, al haber detectado un evento, es reposicionado una vez que el número de salida del contador que especifica ese detector 1 ha sido transferido al cerrojo de datos 10.

Se requiere que los detectores ópticos 1 que están ilustrados en la Figura 1 produzcan una salida de nivel alto fijada cuando es detectado un evento óptico. En la Figura 2 está ilustrado un circuito adecuado para un detector óptico 1. Un detector 13 contador de fotones está conectado a través de un amplificador 14 a un conmutador 15. Cuando el conmutador 15 está en la configuración que está ilustrada en la Figura 2, la salida del amplificador 14 está conectada a un discriminador 16 al que sigue un circuito de preajuste a escala 17. La salida del circuito de preajuste a escala 17 está conectada a través de una puerta O 18 a un cerrojo 19. En la primera configuración, el circuito produce una salida de nivel alto fijada cuando ha sido detectado un número predeterminado de fotones. Cuando el conmutador está en la configuración contraria a la ilustrada, la salida del amplificador 14 está conectada a un lado de un condensador 20. Un lado opuesto del condensador 20 está conectado a través de un discriminador 21 a la puerta O 18, y desde ahí al cerrojo 19. En la segunda configuración, el circuito produce una salida de nivel alto fijada cuando ha sido detectada una determinada integral analógica de fotones.

El circuito que está ilustrado en la Figura 2 es presentado meramente a título de ejemplo, y otros circuitos pueden estar preparados para producir una salida de nivel alto fijada en respuesta a eventos detectados. Tales circuitos pueden incluir los de integración y diferenciación de preajuste a escala digital, funcionamiento lineal o alineal del amplificador, y multiplicación o inversión de señales.

En la Figura 3a está ilustrado un circuito que es adecuado para analizar el contenido de la memoria 12. El circuito comprende dos máscaras digitales 22, 23, un contador 24 conectado a la salida de las máscaras digitales 22, 23, y una memoria intermedia de salida 25. En uso, la primera máscara digital 22 está configurada para producir una salida de nivel alto tan sólo cuando es leído un número representativo de la entrada del canal marcador del primer multiplexor 2 (es decir, de la entrada 128). La salida de la primera máscara 22 hace que el contador 24 se incremente cada vez que el número ''128'' es transferido como señal de salida desde la memoria 12. La segunda máscara digital 23 está configurada para producir una salida de nivel alto siempre que la memoria 12 transfiera como señal de salida un número correspondiente a un detector preseleccionado (como por ejemplo el detector número 73). Cuando la memoria transfiere como señal de salida el número correspondiente al detector preseleccionado, la segunda máscara 23 produce una salida de nivel alto. La salida de nivel alto de la segunda máscara 23 hace que sea leído el contenido de la memoria intermedia de salida 25, y que sea reposicionado el contador 24. Así, la memoria intermedia de salida 25 transfiere como señal de salida un número que corresponde al número de ciclos del multiplexor 2 que se produce entre la detección de eventos en el detector preseleccionado.

La velocidad a la cual los datos pueden ser transferidos como señales de salida desde la memoria 12 está limitada por la velocidad de funcionamiento del contador 24. La salida de la segunda máscara 23 puede ser conectada a un circuito de retardo (no ilustrado) que está preparado para hacer que se detenga la transferencia de datos desde la memoria 12 hasta que haya sido leído el contenido de la memoria intermedia de salida y haya sido reposicionado el contador 24.

Una vez que la memoria 12 ha sido interrogada en relación con un detector preseleccionado (como el ejemplo el detector número 73 como se ha descrito anteriormente), la segunda máscara digital 23 es activada para interrogar a la memoria 12 con respecto a un adicional detector preseleccionado, como por ejemplo el número 74. Puede usarse una pluralidad de parejas de máscaras (lo cual no está ilustrado en la Figura 3a) para analizar simultáneamente lo almacenado en la memoria 12 en relación con una pluralidad de detectores preseleccionados.

Como se ha descrito en relación con la Figura 1, la memoria 12 puede comprender un conjunto de memorias 12a-c. Cuando éste es el caso, la memoria 12 puede estar preparada para que sea interrogada una primera memoria 12a mientras una segunda memoria 12b está siendo llenada con datos. Si la interrogación es lo suficientemente rápida, la misma habrá quedado concluida antes de que haya sido llenada la segunda memoria 12b. La primera memoria puede ser entonces llenada con datos mientras es interrogada la segunda memoria 12b, etc. De esta manera es posible analizar continuamente el conjunto de detectores 1 usando un aparato de procesamiento que tenga tan sólo dos memorias 12a, 12b.

Los datos procedentes de la memoria intermedia de salida 25 pueden ser analizados usando un método de distribución de la llegada de impulsos u otro método de análisis, y los resultados pueden ser dirigidos a una memoria de almacenamiento que tenga direcciones correspondientes a detectores preseleccionados. Un circuito de temporización alineal como el descrito en el documento PCT/GB98/03093 puede ser usado para analizar los datos rápidamente y para convertir los datos para darles una forma compacta.

El aparato de procesamiento según la invención puede ser usado para las de una serie de aplicaciones. Se describen a continuación varias de estas aplicaciones; si bien serán obvias para los expertos en la materia otras aplicaciones.

El aparato de procesamiento puede ser usado para detectar los fotones emitidos por las de un conjunto de 100 muestras biológicas. Esto puede hacerse, por ejemplo, usando el aparato que está ilustrado en la Figura 1, con 100 detectores 1 conectados al multiplexor 2. En un sistema ventajoso, el reloj 7 es ajustado para incrementar el contador 6 cada 2 nseg. (siendo de 2 nseg. el tiempo necesario para determinar si la salida de un detector 1 es de nivel alto), con lo cual el tiempo necesario para explorar los 100 detectores 1 es de 200 nseg. Si la salida de un detector está en nivel alto, el tiempo necesario para transferir el número del contador 6 a la memoria 12 es de 5 nseg. Así, se necesitan aproximadamente 205 nseg. para "barrer" el multiplexor 2, suponiendo que no sean detectados eventos (los 5 nseg. adicionales corresponden a la entrada final del multiplexor, que está conectada a la fuente de
voltaje 3).

Suponiendo un promedio de 10.000 contajes de fotones por detector por segundo, la entrada de fotones total al aparato de procesamiento sería de 1.000.000 de fotones por segundo. Puesto que el número de fotones que llegan a los detectores es de aproximadamente 1.000.000 por segundo, será detectado de promedio un fotón una vez cada cinco exploraciones. Por consiguiente, el ancho de banda de cada detector óptico es de aproximadamente 5 MHz. Este ancho de banda es idealmente adecuado para las mediciones por espectroscopia de fluctuación de número y correlación de fotones.

Un análisis continuo y sin solución de continuidad de los datos procedentes del aparato de procesamiento, si los datos son analizados mediante un solo circuito de análisis usando un solo par de máscaras como se ha descrito anteriormente en relación con la Figura 3a, requeriría un circuito de análisis que funcionase a 100 MHz. Son conocidos en la técnica procesadores de señales que funcionan dentro de esta gama de frecuencias.

El circuito que está ilustrado en la Figura 3a es útil para analizar el contenido de la memoria 12 cuando es baja la probabilidad de que durante una sola exploración del primer multiplexor 2 sea detectado más de un evento. Siempre que sea detectado un evento durante un ciclo del multiplexor, el tiempo necesario para que sea concluido ese ciclo será más largo que el tiempo necesario para concluir el ciclo si no fuese detectado evento alguno. Esto es debido al tiempo que es necesario para transferir el número representativo del detector relevante al cerrojo de datos 10. Este incremento del tiempo de ciclo tiene muy escaso efecto en la precisión del tiempo registrado para un determinado evento cuando es baja la probabilidad de que durante una sola exploración del primer multiplexor 2 sea detectado más de un evento. Sin embargo, cuando el aparato es usado para detectar datos que no son escasos, la precisión de la medición del tiempo disminuirá entonces al aumentar la densidad de esos datos.

La Figura 3b muestra un circuito que proporcionará una exacta medición del tiempo independientemente de si los datos detectados por el aparato de procesamiento son o no son escasos. El circuito comprende tres máscaras digitales 26-28. Una primera máscara de estas máscaras digitales está configurada para producir una salida tan sólo cuando sea leído un número representativo de la entrada más alta del primer multiplexor 2 (es decir, de la entrada 128). La máscara 26 transfiere como señal de salida el número 128, que es introducido en un contador 29. Así, para cada ciclo del aparato de procesamiento el contador 29 es incrementado en 128. La segunda máscara digital 27 está configurada para producir una salida cuando es transferido como señal de salida desde la memoria un número representativo de cualquiera de las entradas del primer multiplexor 2 que no sea el número de entrada 128 o la entrada de interés. Esta máscara transfiere como señal de salida un número representativo del tiempo adicional añadido a ese ciclo del multiplexor 2 debido a la detección de un evento no deseado. En este caso, el número es 3. Así, el número total contenido en el contador 29 es la suma del número de ciclos del multiplexor 2 multiplicado por 128 más el número de veces que un evento ha sido detectado en un detector distinto del detector de interés multiplicado por 3. Por consiguiente, el tiempo total que es registrado en el contador toma en consideración cada evento incidente en el multiplexor 2.

La tercera máscara digital 28 está configurada para producir una salida de nivel alto cuando es transferido como señal de salida desde la memoria 12 un número representativo del detector de interés. Cuando esto sucede, es leído el contenido de una memoria intermedia de salida 30 que está conectada al contador 29, y el contador 29 es reposicionado. Así, la memoria intermedia de salida 30 transfiere como señales de salida los de una serie de números que representan con precisión el tiempo que transcurre entre los eventos sucesivos en el detector de interés.

A pesar de que la invención ha sido descrita en relación con la detección y correlación de datos experimentales, la invención puede ser usada en las de una extensa variedad de aplicaciones. Por ejemplo, la invención puede ser usada en el campo de las comunicaciones, y puede ser en particular usada para proporcionar exploración con frecuencia rápida.

Es sabido en la técnica que puede hacerse que las comunicaciones sean más seguras utilizando la llamada transmisión mediante frecuencia ágil, en la cual la frecuencia de una señal transmitida es variada repentinamente según un patrón preestablecido. Esto se hace a fin de hacer que les resulte difícil a terceros detectar una parte importante de un mensaje transmitido. La invención puede ser usada para supervisar simultáneamente una pluralidad de frecuencias de transmisión, usando un conjunto multiplexado de detectores (como se ha descrito en relación con la Figura 1), y clasificando los datos usando máscaras (como se ha descrito en relación con las Figuras 3a y 3b). Los datos correspondientes a una frecuencia de detección pueden ser analizados independientemente y en combinación con datos correspondientes a otras frecuencias de detección, para permitir la supervisión de una transmisión incluso cuando estén presentes dentro del ancho de banda otras señales o ruido.

En la Figura 4 está ilustrado un aparato codificador que es adecuado para lograr la transmisión mediante frecuencia ágil. Tres líneas de señales 31 están conectadas a un multiplexor de N a N 32 y por consiguiente a líneas de transmisión 33 que pueden ser enlaces electrónicos, enlaces de radio, enlaces de microondas o una combinación de los mismos. El multiplexor 32 es controlado por un generador de números aleatorios 34 o por otro adecuado dispositivo codificador al que le debe ser aportada la semilla por una entrada de semilla 35 antes de la transmisión. Al tener lugar la transmisión de un bit de datos desde el multiplexor 31, una puerta O 36 activa el generador de números aleatorios 34 para que el mismo transfiera como señal de salida un nuevo número aleatorio de forma tal que el multiplexor 32 conecte distintas líneas de señales 31 a distintas líneas de
transmisión 33.

Está también ilustrado en la Figura 4 un adecuado aparato decodificador. Las señales que llegan por las líneas de transmisión 33 son reorganizadas por un multiplexor de N a N 37. El multiplexor es controlado por la línea de semilla 38 que lleva los datos requeridos para conmutar entre las líneas de transmisión 33 a fin de reconstituir la señal. Una puerta O 39 incrementa el multiplexor 37 a través de un generador de números 40 que es controlado por la línea de semilla 38. Las líneas de salida 41 del multiplexor 37 pueden estar conectadas al aparato de procesamiento según la invención. La invención es ventajosa porque permite que sean supervisadas simultáneamente todas las líneas de salida 41.

Una señal puede ser perturbada adicionalmente a base de llevar a cabo una operación lógica entre las líneas de señales de entrada 31 antes de ser dichas señales codificadas por el multiplexor 32. Pueden ser combinados con el aparato codificador que está ilustrado en la Figura 4 métodos de codificación conocidos. Por ejemplo, puede ser empleada codificación de correlación, en la que cada bit de datos es función de todos los bits de datos previos.

En caso de que una de las líneas de señales de entrada 31 no lleve datos, pueden ser generados como datos señuelo datos aleatorios o una falsa señal.

Cuando el aparato que está ilustrado en la Figura 4 es usado para codificar datos para transmisión a través de líneas telefónicas, es ventajoso un multiplexor programable. El multiplexor programable deberá tener un número de canales suficiente para permitir que sean codificados simultáneamente los datos de todas las posibles líneas telefónicas, pero deberá ser apto para ser configurado para retirar de la codificación una entrada del multiplexor cuando no esté en uso una línea telefónica correspondiente a esa entrada del multiplexor.

El aparato que está ilustrado en la Figura 4 puede ser usado para llevar a cabo corrección de señales. Una señal o una pluralidad de señales puede ser preparada para contener una firma de comprobación que es medida en un receptor y es usada como datos para corregir señales entrantes.

La invención puede ser aplicada a la transmisión de imágenes. En muchos casos una imagen puede estar compuesta predominantemente de señales lógicas de nivel bajo. Esto puede ser debido al hecho de que la mayor parte de la imagen sea oscura, o bien puede ser debido al hecho de que la transmisión haya sido codificada de forma tal que sean transmitidos tan sólo los cambios de los valores de píxels. Puede ser usado para transmitir la imagen de manera eficaz un sistema de procesamiento según la invención que tenga un multiplexor que tenga un número de canales que sea igual al número de píxels de que conste una imagen (más un canal adicional para portar un nivel lógico alto).

La invención puede ser aplicada a la decodificación de señales de televisión. Cuando se transmiten simultáneamente las de una pluralidad de señales de televisión (es decir, varios canales), la invención puede ser usada para dirigir distintas señales hacia distintas pantallas de visualización o distintos dispositivos de almacenamiento. La invención permite por consiguiente que sean visionados simultáneamente en distintas pantallas o sean dirigidos a un medio de almacenamiento más de un canal de televisión.

La invención puede ser usada en toda aplicación en la que señales de muchas fuentes de bajo ancho de banda sean conectadas a un solo procesador o una sola línea de transmisión de alto ancho de banda. Una aplicación de este tipo es la que puede efectuarse en comunicaciones cuando muchas líneas telefónicas de bajo ancho de banda son conectadas a una portadora de alto ancho de banda. Por ejemplo, muchos hilos telefónicos de cobre pueden ser conectados a un transmisor de microondas o a un cable de fibra óptica.

Es preferible en comunicaciones variar la codificación de una señal transmitida en respuesta a las variaciones de las velocidades de transmisión (pueden también variarse el código de establecimiento de comunicación y el código de corrección de errores). La invención permite efectuar de manera continua y sin solución de continuidad la recogida, el almacenamiento y la decodificación de señales de comunicaciones, permitiendo con ello que las señales sean recodificadas antes de su retransmisión por parte de una portadora de alto ancho de banda.

Otra aplicación en la cual las señales de muchas fuentes de bajo ancho de banda son acopladas a una sola conexión de alto ancho de banda es la conexión de conexiones locales de Internet a un servidor, y entonces del servidor a la puerta de acceso a Internet. Una aplicación adicional es la de la comunicación entre un superordenador y el mundo exterior, en el que muchos usuarios "lentos" pueden estar accediendo al mismo sistema. Una aplicación adicional es la de la conexión de una red telefónica interna a una red externa para transferir información entre estaciones. Las llamadas telefónicas salientes entre dos estaciones de una empresa pueden ser adecuadamente codificadas comprimidas en una sola línea telefónica, y pueden ser descomprimidas al pasar a las líneas requeridas al salir del sistema.

Claims (20)

1. Aparato de procesamiento de señales que comprende una pluralidad de canales de entrada (1) de los cuales cada uno está conectado a una respectiva entrada de un multiplexor (2), estando el multiplexor preparado para conectar cada entrada a una salida común (4) del multiplexor en una secuencia repetitiva predeterminada, y un circuito de salida (6-12) conectado a la salida común del multiplexor, estando el circuito de salida preparado para detectar la presencia en la salida común del multiplexor de una señal predeterminada, para identificar el canal de entrada que fue el origen de la señal predeterminada detectada, y para producir una señal de salida representativa del canal de entrada identificado.

2. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 1, en el que una señal predeterminada es aportada continuamente a un canal de entrada de la secuencia predeterminada, de forma tal que el circuito de salida producirá una señal de salida que es representativa de ese canal de entrada, al cual se le denomina de aquí en adelante el canal marcador, cada vez que el mismo es conectado al multiplexor.

3. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 1 ó 2, en el que cada canal de entrada es conectado al multiplexor por espacio de un período de tiempo suficiente para determinar si está presente en la entrada la señal predeterminada, pero no es conectado por espacio de un período de tiempo suficiente para permitir que una señal representativa de ese canal de entrada pueda ser transferida como señal de salida a no ser que sea detectada la señal predeterminada.

4. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 3, en el que, si es detectada la señal predeterminada, el canal de entrada es conectado a la entrada del multiplexor por espacio de un período de tiempo suficiente para transferir la señal representativa de ese canal de entrada a un cerrojo de datos.

5. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 4, en el que el cerrojo de datos está conectado a unos medios de almacenamiento.

6. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 5, en el que los medios de almacenamiento comprenden una pluralidad de memorias, y la señal representativa del canal de entrada identificado es asignada a una de las memorias a través de un segundo multiplexor.

7. Aparato de procesamiento de señales según cualquier reivindicación precedente, en el que el multiplexor es controlado por un contador, y la señal representativa del canal de entrada identificado comprende el número generado por el contador.

8. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 7, en el que el contador es controlado por un reloj.

9. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 7 u 8, en el que el contador es un contador de reposición automática que está preparado para recomenzar la secuencia tras haber sido el canal de entrada final de la secuencia predeterminada conectado a la salida común del multiplexor.

10. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 9, en el que el contador es controlado por una puerta Y de la cual una primera entrada está conectada al reloj, y una segunda entrada está conectada a través de una puerta NO a la salida común del multiplexor, de manera que el contador es incrementado por el reloj en ausencia de la señal predeterminada en la salida común del multiplexor y la incrementación del reloj es suspendida cuando la señal predeterminada está en la salida común del multiplexor.

11. Aparato de procesamiento de señales según cualquier reivindicación precedente, en el que al menos algunos de los canales de entrada están conectados a detectores.

12. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 11, en el que al menos un detector incluye medios para acumular una señal representativa de eventos incidentes en ese detector.

13. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 11 ó 12, en el que al menos un detector está provisto de medios de reposición del detector que están preparados para reposicionar ese detector una vez que la señal representativa del canal de entrada ha sido transferida a un cerrojo de datos.

14. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 13, en el que los medios de reposición del detector son controlados por medio de un tercer multiplexor que tiene conexiones con cada uno de los detectores.

15. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 5 o cualquier reivindicación dependiente de la misma, que comprende además medios de conversión de datos para convertir las señales almacenadas en los medios de almacenamiento en una serie de conjuntos de datos, siendo cada conjunto de datos representativo de la incidencia de la señal predeterminada en un específico canal de entrada.

16. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 15, en el que los medios de conversión de datos comprenden un par de máscaras y un contador al que se denomina de aquí en adelante el contador de las máscaras, estando una primera máscara configurada para incrementar el contador de las mascaras cuando una señal representativa del canal marcador de la secuencia es transferida como señal de salida desde la memoria, y estando una segunda máscara configurada para transferir el contenido del contador de las máscaras a una memoria cuando una señal representativa de una entrada predeterminada es transferida como señal de salida desde la memoria.

17. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 15, en el que los medios de conversión de datos comprenden tres máscaras y un contador al que se denomina de aquí en adelante contador de máscaras, estando una primera máscara configurada para incrementar el contador de las máscaras en una primera cantidad predeterminada cuando una señal representativa del canal marcador de la secuencia es transferida como señal de salida desde la memoria, estando una segunda máscara configurada para incrementar el contador de las máscaras en una segunda cantidad predeterminada cuando una señal representativa de un canal de entrada distinto de una entrada predeterminada o del canal marcador es transferida como señal de salida desde la memoria, y estando una tercera máscara configurada para transferir el contenido del contador de las máscaras a una memoria cuando una señal representativa de la entrada predeterminada es transferida como señal de salida desde la memoria.

18. Aparato de procesamiento de señales según la reivindicación 16 ó 17, en el que el contador de las máscaras es reposicionado una vez que su contenido ha sido transferido a la memoria.

19. Método de procesamiento de señales que comprende los pasos de conectar cada uno de los de una pluralidad de canales de entrada en una secuencia repetitiva predeterminada a una salida común de un multiplexor a través de respectivas entradas del multiplexor, y conectar la salida común del multiplexor a un circuito de salida, comprendiendo el método además los pasos de detectar la presencia en la salida común del multiplexor de una señal predeterminada, identificar el canal de entrada que fue el origen de la señal predeterminada detectada, y transferir como señal de salida una señal representativa del canal de entrada identificado.

20. Método de procesamiento de señales según la reivindicación 19 y que incorpora el aparato que se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones
1 a 18.