FI71437B - Digital sannolikhetskorrelometer - Google Patents

Description

71437

Digitaalinen todennäköisyyskorrelaattori

Esillä oleva keksintö koskee digitaalisia tietokoneita ja erityisemmin vielä digitaalisia todennäköi-2 syyskorrelaattoreita.

Esillä olevaa keksintöä voidaan käyttää stokastisten prosessien tutkimisessa ja ohjaamisessa, esimerkiksi hydrometeorologiassa, biologiassa, tietoliikenteessä, metallurgiassa, tekstiiliteollisuudessa jne.

20 Stokastisten tietojen käsittelyyn kuuluu erilaisten statististen ominaisuuksien, kuten matemaattisen odotusarvon, autokorrelaatio- ja ristikorrelaatiofunktion jne laskeminen. Edellä mainittujen ominaisuuksien avulla on mahdollista estimoida stokastisten prosessien amplitudi-, 25 taajuus- ja vaiheparametrejä, prosessien keskinäisiä riippu vuuk siä jne.

Laskentaproseduurit, joita käytetään statististen ominaisuuksien, kuten esimerkiksi korrelaatiofunktioiden, määrittämisessä, sisältävätsuuren määrän samanlaisia arit-20 meettisia operaatioita - kerto- ja yhteenlaskuja. Esimerkiksi 10 000 ordinaattaa käsittävän stokastisen prosessin 64 ordinaatta-arvoa käsittävän korrelaatiofunktion laskemiseksi on tarpeen suorittaa noin 64 000 kertoja yhteenlaskua. Nämä operaatiot peräkkäin moninumeroisil-25 la luvuilla suoritettuina vievät pitkän ajan (useiden tuntien pituisen ajan käytettäessä yleistietokoneita), mikä tekee vaikeaksi käyttää tällaista tärkeätä proseduuria stokastisten prosessien tutkimisessa nopeana analyysikeinona.

Stokastisten tietojen käsittelyn vaatiman ajan pie-30 nentämiseksi voidaan menestyksellisesti käyttää statistisen testausmenetelmän (Monte-Carlo-menetelmän) periaatetta.

Ennestään tunnettuja ovat useat erikoislaskimet, joissa käytetään todennäköisyyskoodauksen periaatetta, johon kuuluu digitaalisen informaation muuntaminen toden- 2 71437 näköisyysmuotoon ja eri aritmeettisten operaatioiden suorittaminen digitaalisilla signaaleilla, joiden statistiset ominaisuudet on määritelty muunnettujen tietojen arvojen avulla.

5 Pääasiallisin merkitys todennäköisyyskoodauksessa on sillä seikalla, että sen avulla voidaan sanojen numeroiden lukumäärää vähentää siitä, mitä se on alkuperäisissä sanoissa, korvaamalla kaikki sanan numerot tai osa niistä yhdellä ainoalla numerolla. TodennäkÖisyyskoodauk-sessa alkuperäistä moninumeroista sanaa verrataan satunnaislukuun ja vertailutuloksen perusteella muodostetaan yksinuineroinen luku (nolla tai yksi) .

Kertolaskuoperaatioiden suorittamiseksi todennä-köisyyskoodauksen periaatteella toimivissa digitaalisissa 15 korrelaattoreissa on kaksi vertailuyksikköä, satunnaislukugeneraattori sekä logiikkapiiri, jonka otot on kytketty vertailuyksikön antoihin. Vertailuyksiköiden ensimmäisiin ottoihin tuodaan kerrottavat digitaalisignaalit, kun taas toisiin ottoihin tuodaan digitaalisignaalit 2o satunnaislukugeneraattorin annoista. Tulokseksi logiikka-piiri kehittää antoonsa binaarisen pulssijonon, jonka taajuuden määrää kerrottavien signaalien tulo. Tämä binaarinen pulssijono syötetään tietoakun ottoon ja sanottu akku kehittää antoonsa koodin, joka vastaa tulon arvoa.

25 Nykyisin korrelaatiofunktio lasketaan käyttäen algoritmia, joka olettaa, että tutkittava stokastinen prosessi on stationaarinen ergodinen keskitetty prosessi. Käytännön työssään tutkijat pääasiallisesti kuitenkin ovat tekemisissä keskittämättömien stokastisten prosessien 30 kanssa. Näin ollen, digitaaliset korrelaattorit on yleensä varustettu elimin, jotka keskittävät prosessia edustavat syöttötiedot. Tällaiseen elimeen sisältyy summain, jonka yhteen ottoon tuodaan ottosignaali ja toiseen ottoon tuodaan ottosignaalin matemaattinen odotusarvo.

35 Ennestään tunnettu on digitaalinen korrelaattori, joka käsittää summaimen, jonka yksi otto on kytketty va- 3 71437 litsimen antoon, jonka valitsimen ottoon tuodaan tutkittavan stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon koodi, muistiyksikön, jonka otto on kytketty summaimen antoon, satunnaislukugeneraattorin, vertailuyksikön, jon-5 ka yksi otto on kytketty satunnaislukugeneraattorin antoon ja jonka toiseen ottoon tuodaan signaali, joka määräytyy tutkittavan stokastisen prosessin ordinaatta-arvojen ja sanotun prosessin matemaattisen odotusarvon erotuksena, logiikkapiirin, jonka yksi otto on kytketty vertailuyksi-10 kön antoon, tietoakun, jonka otto on kytketty logiikka-piirin antoon, sekä ajoitusyksikön, joka on sovitettu synkronoimaan korrelaattorin yksiköiden toimintaa (vrt. SIJTLrn Keksijäntodistus nro 705 457) .

Tunnettu korrelaattori käsittää myös toisen vertai-15 luyksikön, jonka yksi otto on kytketty satunnaislukugeneraattorin toiseen antoon ja jonka toinen otto on kytketty muistiyksikön antoon ja jonka anto on kytketty logiikka-piirin toiseen ottoon.

Kuten tunnettua, moninumeroisia lukuja vertaile-20 maan pystyvän vertailuyksikön toteuttaminen on vaikea ongelma. Esimerkiksi, jos käytetään Texas Instruments, Inc.rn valmistamia sarjan SN 74 ja SN 54 mikropiirejä, niin sellainen piiri, joka suorittaa kahden yhden tavun pituisen sanan vertailun, käsittäisi kuusi SN 7400- tai (SN 5400-) 25 sarjan mikropiiriä ja neljä SN 7401- (tai SN 54010-)sarjan mikropiiriä, joista kukin on kapseloitu omaan koteloonsa. Lisäksi tällaisessa piirissä pitäisi vertailuyk-sikön toiseen moninumeroiseen ottoon syötetty luvun koodi invertoida. Tämä edellyttää, että käytetään mikropiirejä, 30 joilla on sekä invertoimattomat että invertoidut otot tai että käytetään lisäksi inverttereitä, mikä johtaa piirin mutkistumiseen vielä enemmän. Nykyaikaisissa korrelaatto-reissa, joiden kapasiteetti on monta tavua, vertailuyksikön muodostavien osien määrä tulee vastaavasti suuremmaksi.

35 Se että on välttämätöntä käyttää mutkikkaita ver- 4 71437 tailuyksiköitä, jotka käsittävät lukuisia erillisiä osia, johtaa huomattavaan mutkikkuusasteen sekä korrelaattori-piirin kustannusten kasvuun.

Esillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituk-5 sena on saada aikaan digitaalinen todennäköisyyskorrelaat-tori, jossa kerrottavien sanojen vertaileminen satunnaislukuihin suoritetaan sellaisella tavalla, joka tekee tarpeettomaksi ainakin toisen vertailuyksikön ja siten yksinkertaistaa korrelaattoripiiriä ja pienentää sen kustan-10 nuksia.

Tämä pääasiallinen tarkoitus mielessä pitäen esitetään digitaalinen todennäköisyyskorrelaattori, joka käsittää summaimen, jonka yksi otto on kytketty valitsimen antoon, jonka valitsimen ottoon tuodaan tutkittavan stokas-15 tisen prosessin matemaattisen odotusarvon koodi, muistiyk-sikön, jonka otto on kytketty summaimen antoon, satunnaislukugeneraattorin, vertailuyksikön, jonka yksi otto on kytketty satunnaislukugeneraattorin antoon ja toiseen ottoon syötetään signaali, jonka määrää tutkittavan stokastisen 20 prosessin ordinaatta-arvojen ja sanotun stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon erotus, logiikkapiirin, jonka yksi otto on kytketty vertailuyksikön antoon, tieto-akun, jonka otto on kytketty logiikkapiirin antoon, sekä ajoitusyksikön, joka on sovitettu synkronoimaan korrelaat-25 torin osien toimintaa, jossa korrelaattorissa keksinnön mukaan valitsimella on toinen otto, joka on kytketty satunnaislukugeneraattorin toiseen antoon, logiikkapiirin toinen otto on kytketty summaimen muistinumeron antoon, summaimen toinen otto on kytketty rekisterin antoon, jonka rekis-30 terin otto on kytketty toisen valitsinpiirin antoon, jonka valitsinpiirin yhteen ottoon tuodaan tutkittavan stokastisen prosessin ordinaatta-arvo ja jonka toinen otto on kytketty muistiyksikön antoon.

Tällaisessa korrelaattorissa muistiyksikköön tallen-35 nettujen lukujen vertailu satunnaislukuihin suoritetaan vä- 5 71437 hennyslaskun avulla suiranaimessa, jota käytetään prosessin syöttötietojen keskittämisessä. Tämä tekee mahdolliseksi käyttää vain yhtä vertailuyksikköä, niillä tavoin saadaan aikaan korrelaattoripiirin yksinkertaistuminen ja 5 sen kustannusten pieneneminen.

Vertailuyksikön toinen otto voidaan kytkeä toisen rekisterin välityksellä summaimen antoon.

Käytettäessä korrelaattoria, joka on varustettu kahdella otolla, esimerkiksi ristikorrelaatiofunktion las-10 kemiseen, on suositeltavaa käyttää toista summainta, joka suorittaa korrelaattorin toiseen ottoon syötetyn signaalin keskittämisen ja tämän signaalin arvojen vertailemiseen satunnaislukuihin. Tässä tapauksessa vertailuyksikkö on summain, jonka yksi otto on kytketty toisen rekisterin vä-15 lityksellä kolmannen valitsimen antoon, jonka valitsimen toinen otto on kytketty kolmannen rekisterin välityksellä tämän summaimen antoon ja jonka toiseen ottoon tuodaan toisen tutkittavan stokastisen prosessin ordinaatta-arvoja, summaimen toisen oton ollessa kytketty satunnaislukugene-20 raattorin antoon neljännen valitsimen avulla, jonka valitsimen yksi otto on kytketty satunnaislukugeneraattorin antoon ja sen toiseen ottoon syötetään toisen tutkittavan prosessin matemaattisen odotusarvon koodi, ja tämän summai-men muistinumeron>annon ollessa kytketty logiikkapiirin 25 toiseen ottoon.

Tällainen korrelaattoripiiri tekee mahdolliseksi poistaa täysin tarve käyttää erityistä vertailupiiriä, mikä edelleen yksinkertaistaa korrelaattoripiiriä ja pienentää sen kustannuksia.

30 Keksintöä selitetään jäljempänä kuvaamalla yksi- tuoskohtaisesti sen parhaana pidettyjä toteutusmuotoja viittaamalla liitteinä oleviin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on keksinnön erään toteutusmuodon mukaisen digitaalisen todennäköisyyskorrelaattorin lohkokaavio; 35 kuvio 2 on keksinnön toisen toteutusmuodon mukaisen 6 71437 digitaalisen todennäköisyyskorrelaattorin lohkokaavio.

Kuviossa 1 digitaalinen todennäköisyyskorrelaatto-ri käsittää summaimen 1, jonka otto 2 on kytketty valitsimen 3 antoon, moninumeroisen muistiyksikön 4, jonka otto 5 on kytketty summaimen 1 laskentatuloksen antoon 5, satunnaislukugeneraattorin 6, jonka toinen anto 7 on kytketty vertailuyksikön 9 ottoon 8. Vertailuyksikön 9 toinen otto 10 on kytketty rekisterin 11 välityksellä summaimen 1 antoon 5. Vertailupiirin 9 anto on kytketty logiikkapiirin 10 14 ottoon 13, logiikkapiirin toinen otto 15 on kytketty summaimen 1 muistinumeron antoon 12, kun taas logiikkapiirin 14 anto on kytketty tietoakun 16 ottoon.

Valitsimessa 3 on kaksi ottoa 17 ja 18. Otto 17 on kytketty rekisterin 19 antoon, jota rekisteriä käytetään 15 tutkittavan stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon koodin tallentamiseen. Otto 18 on kytketty satunnaisluku-generaattorin 6 toiseen antoon 20.

Lisäksi korrelaattori käsittää valitsimen 21, jossa on kaksi ottoa 22 ja 23, sekä rekisterin 24. Valitsi-20 men 21 otto 22 on korrelaattorin otto. Valitsimen 21 otto 23 on kytketty muistiyksikön 4 antoon. Valitsimen 21 anto on kytketty rekisterin 24 ottoon, jonka rekisterin anto on kytketty summaimen 1 toiseen ottoon 25.

Korrelaattori käsittää vielä ajoitusyksikön 26, jon-25 ka annot on kytketty korrelaattorin vastaavien elementtien ohj ausottoinin.

Tietoakku 16 käsittää moninumeroisen muistiyksikön 27, monibittisen binaarilaskurin 28, jonka otto 29 on kytketty muistiyksikön 27 antoon ja jonka anto on kytketty 30 muistiyksikön 27 ottoon, laskurin 28 laskentaoton 30 muodostaessa tietoakun 16 oton.

Laskurin 28 anto on korrelaattorin anto.

Muistiyksikkö 27 on tehty samalla tavalla kuin muis-tiyksikkö 4, mutta siinä on enemmän numeropositioita kuin 35 muistiyksikössä 4.

7 71437

Summaimen 1 otot 2 ja 25 sekä sen laskentatuloksen anto 5, valitsimien 3 ja 21, muistiyksiköiden 4 ja 27, sekä rekisterien 11, 19 ja 24 otot ja annot, satunnaisluku-generaattorin 6 annot 7 ja 20, vertailuyksikön 9 otot 8 5 ja 10, sekä laskurin 28 otto 29 ja anto edustavat moninumeroisia ottoja ja antoja, ja ne muodostuvat joukosta digitaalisia rinnakkaisväyliä.

Muistiyksikkö 4 on muodostettu joukosta siirtorekis-tereitä, joiden otot vastaavasti muodostavat muistiyksikön 10 ottoväylän, siirtorekisterien annot muodostavat muistiyk-sikön 4 antoväylän siirtorekisterien yhteenkytkettyjen ohjausottojen muodostaessa muistiyksikön 4 onjausoton.

Satunnaislukugeneraattori 6 on tunnettu laite, joka generoi kumpaankin antoonsa toisistaan riippumattoman sar-15 jän moninumeroisia tasaisesti jakautuneita satunnaislukuja.

Logiikkapiiri 14 on JA-veräjä. Yleisesti ottaen, logiikkapiiri 14 voi olla mutkikkaampi ja käsittää useita loogisia komponentteja.

Ajoituspiiri 26 on mikro-ohjelman ohjaama laite, jo-20 ka kehittää antoonsa ohjaussignaaleja, jotka generoidaan tietyssä järjestyksessä, mikä riippuu korrelaattorin toiminta-algoritmista.

Kuviossa 1 esitetty digitaalinen todennäköisyyskor-relaattori on suunniteltu stokastisen prosessin autokorre-25 laatiofunktion laskentaa varten.

Kuvio 2 on kahden stokastisen prosessin ristikorre-laatiofunktion laskentaan suunnitellun digitaalisen toden-näköisyyskorrelaattorin lohkokaavio.

Kuviossa 2 digitaalinen todennäköisyyskorrelaatto-30 ri käsittää, paitsi laskurin 1, muistiyksikön 4, satunnaislukugeneraattorin 6, valitsimet 3 ja 21, logiikkapiirin 14, rekisterit 19 ja 24, tietoakun 16 ja ajoitusyksikön 26, lisäksi myös sumina ime n 31, kaksi valitsinta 32 ja 3 3 sekä kolme rekisteriä 34, 35 ja 36. Kuviossa 1 esitetyn korre-35 laattorin vertailuyksikköä 9 (kuvio 1) ja rekisteriä 11 8 71437 ei käytetä kuviossa 2 esitetyssä korrelaattorissa, koska niiden toiminnot suorittaa summain 31 ja vastaavasti rekisteri 35.

Summaimen 31 toinen otto 37 on kytketty valitsimen 5 32 antoon. Summaimen 31 toinen otto 38 on kytketty rekis terin 35 välityksellä valitsimen 33 antoon. Valitsimen 32 toinen otto 39 on kytketty rekisterin 34 antoon, jota rekisteriä käytetään toisen stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon tallentamiseen. Valitsimen 32 toinen ot-10 to 40 on kytketty satunnaislukugeneraattorin 6 antoon 7. Valitsimen 33 toinen otto 41 edustaa korrelaattorin toista ottoa. Valitsimen 33 toinen otto 42 on kytketty rekisterin 36 välityksellä summaimen 31 laskentatuloksen antoon 43, summaimen 31 muistinumeron annon 44 ollessa kytketty 15 logiikkapiirin 14 ottoon 13.

Summaimen 31 otot 37 ja 38 sekä laskentatuloksen anto 43, samoinkuin valitsimien 32 ja 33 sekä rekisterien 34, 35 ja 36 otot ja annot edustavat moninumeroisia ottoja ja antoja, ja ne muodostuvat joukosta digitaalisia rin-20 nakkaisväyliä.

Muissa suhteissa kuviossa 2 esitetty korrelaattori ei eroa kuviossa 1 esitetystä korrelaattorista.

Kuten tunnettua, kahden stokastisen prosessin ris-tikorrelaatiofunktion laskenta suoritetaan seuraavalla 25 kaavalla: N-p K (p) = —> (x. - m ) (y. - m ) , (1) yx n-p / 1_p x 1 y 30 i=1 jossa KyX(p) on prosessin "y" prosessin "x” suhteen lasketun ristikorrelaatiofunktion "p":nnen ordinaatan arvo; 25 p on korrelaatiofunktion ordinaatan järjestys numero; 9 71437 N on laskennassa käytetty prosessien ordinaatto-jen lukumäärä; x^ on stokastisen prosessin "x" "i”:nnen ordinaa-tan arvo; ^ on stokastisen prosessin "y" "i":nnen ordinaa- tan arvo; i on stokastisen prosessin ordinaatan järjestysnumero; mx on prosessin "x" matemaattinen odotusarvo; m on prosessin "y" matemaattinen odotusarvo. Stokastisen prosessin autokorrelaatiofunktio lasketaan seuraavan kaavan mukaisesti: N-p is Κχχ(ρ> =·^ y ,χλ’ (xi-p'V' u) i = l jossa K (p) on prosessin "x" autokorrelaatiofunk-

X X

tion "p":nnen ordinaatan arvo.

2o Korrelaattori, joka on suunniteltu autokorrelaa- tiofunktion laskentaan ja joka on esitetty kuviossa 1, toimii seuraavalla tavalla.

Valitsimen 21 ottoon 22 syötetään tutkittavan stokastisen prosessin koodattuja ordinaatta-arvoja samalla 25 kun valitsimen 3 ottoon 17 syötetään stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon koodi, joka lasketaan tunnetuilla menetelmillä.

Stokastisen prosessin "x" autokorrelaatiofunktion laskentaproseduuri N ordinaatta-arvoa käytettäessä palau- 30 tuu N jaksoksi, joista kuhunkin kuuluu stokastisen prosessin sennetkisen ordinaatta-arvon vastaanottaminen ja keskittäminen, tyyppiä (χ.-m )(x._ -m ) olevien tulojen muodostaminen ja sanottujen tulojen yhteenlaskeminen kaavan (2) mukaisesti.

35 Tarkasteltakoon korrelaattorin toimintaa "i":nnen jakson aikana, toisin sanoen sen jakson aikana, jolloin 10 71 437 käsitellään stokastisen prosessin "i":nnen ordinaatan arvoa x^.

Jakson alussa tuodaan ajoitusyksikön 26 vastaavasta annosta komento muistiyksikön 4 ohjausottoon, mistä seu-5 raa, että muistiyksikköön tallennettua tietoa siirretään. Tätä suoritettaessa valitsimet 3 ja 21 pysyvät avoimessa tilassa. Muistiyksiköt 4 ja 27 on tehty siten, että tiedon siirtosuunta on muistiyksiköiden annosta ottoon päin, mistä johtuu, että jakson alussa ensimmäinen (annosta ot-1Q toon päin laskettaessa) ryhmä muistiyksikön 4 siirtorekis-terien kiikkuja asetetaan tilaan nolla, kun taas viimeisessä kiikkuryhmässä edellisen jakson lopussa olleet tiedot menetetään.

Stokastisen prosessin kulloinenkin ordinaatta-15 arvo x^ kirjoitetaan valitsimen 21 otosta 22 rekisteriin 24 ja siirretään summaimen 1 ottoon 25 tuotaessa vastaava komento ajoitusyksiköstä 26 valitsimen 21 ohjausottoon. Samanaikaisesti tämän stokastisen prosessin matemaattinen odotusarvo m viedään rekisteristä 19 summaimen 1 ottoon Λ 20 2 tuotaessa vastaava komento valitsimen 3 ohjausottoon.

Samanaikaisesti tuotaessa komento summaimen 1 ohjausottoon stokastisen prosessin ordinaatan arvosta vähennetään sen matemaattinen odotusarvo, minkä johdosta summain 1 kehittää antoonsa 5 arvon §. koodin ja muodostamalla tä-25 ten stokastisen prosessin esitetyn ordinaatan arvon, toisin sanoen arvon joka on yhtäsuuri kuin (xi~m ).

Saatu tulos kirjoitetaan muistiyksikön 4 rekisterien ensimmäiseen (otosta antoon lueteltuna) kiikkur/h-mään tuotaessa komento muistiyksikön 4 ohjausottoon ja 30 samanaikaisesti tämä tulos kirjoitetaan rekisteriin 11 ja välitetään vertailuyksikön 9 ottoon 10, mikä tapahtuu rekisterin 11 ohjausottoon tuodun komennon vaikutuksesta.

Muistiyksiköiden 4 ja 27 kunkin siirtorekisterin kiikkujen lukumäärä on sama kuin laskettavien korrelaa-35 tiofunktion ordinaattojen lukumäärä "q".

11 71437 "i":nnen jakson alussa (ennen siirtoa ja ensimmäisen kiikkuryhmän nollausta) muistiyksikkö 4 sisältää keskitetyt arvot x^_^, ^i-2' *·*' ^i-q' joiden lukumäärä on "q", siten että ordinaatat, joilla on pienempi järjes-5 tysnumero on tallennettu niihin kiikkurynmiin, jotka on sijoitettu lähemmäksi muistiyksikön 4 antoa. Näin ollen, sen jälkeen, kun tietoja on muistiyksikössä 4 siirretty "i"rnnen jakson alussa, tämän muistiyksikön rekisterien kiikut sisältävät seuraavat arvot (otosta antoon päin lue-10 te Ituna) : O, x.^, °i_2' -··» °i-q+i· Tämän jälkeen arvo x^ kirjoitetaan muistiyksikön 4 ensimmäiseen kiikkuryhmään, minkä jälkeen alkaa sarja alajaksoja, joiden aikana tulot kumuloidaan tietoakkuun 16.

Ensimmäisen alajakson aikana arvo x^ kerrotaan ar-15 volla ja tulos lasketaan yhteen muistiyksikön 27 vastaavan kiikkuryhmän sisällön kanssa.

Tätä tarkoitusta varten valitsin 21 asetetaan sellaiseen tilaan, jossa valitsimen 21 ottoon 23 on tuotu informaatio siirtyy rekisterin 24 ottoon, jolloin sanottuun 20 rekisteriin tuodaan arvo muistiyksikön 4 viimeises tä kiikkuryhmästä. Samanaikaisesti laskurin 28 ohjaus-ottoon tuodun komennon vaikutuksesta muistiyksikön 27 viimeisestä kiikkuryhmästä (annosta) siirretään informaatio tähän laskuriin. Sitten muistiyksikköihin 4 ja 27 tallen-25 netuille tiedoille suoritetaan siirto. Siirron jälkeen tieto, joka oli tallennettuna muistiyksiköiden 4 ja 27 viimeiseen kiikkuruhmään ennen siirtoa, löytyy rekisteristä 24 ja vastaavasti laskurista 28, kun taas muistiyksiköiden ensimmäinen kiikkuryhmä asetetaan tilaan nolla.

30 Tämän jälkeen luvuille x. ja x. jotka on tal- lennettu rekisteriin 11 ja 24 vastaavasti, suoritetaan to-dennäköisyyskertolasku. Tämän suorittamiseksi summaimen 1 ottoon 2 tuodaan satunnaisluku, joka saadaan satunnaisluku-generaattorin 6 annosta 20 valitsimen 3 välityksellä, ja 35 summaimen 1 ohjausottoon tuodaan vähennyslaskukomento.

12 71 4 3 7

Jos summaimen 1 otossa 25 vaikuttava luku on suurempi kuin satunnaislukugeneraattorin 6 annossa 20 vaikuttava luku, niin logiikkapiirin 14 ottoon 15 tuodaan looginen ykkönen summaimen 1 muistinumeron annosta 12, muussa ta-5 pauksessa ottoon 15 tuodaan looginen nolla. Samoin jos rekisterin 11 annossa 12 vaikuttava luku on suurempi kuin satunnaislukugeneraattorin 6 annossa 7 vaikuttava luku, niin logiikkapiirin 14 ottoon 13 tuodaan looginen ykkönen vertailuyksikön 9 annosta, muussa tapauksessa ottoon 10 13 tuodaan looginen nolla. Jos logiikkapiirin 14 molempiin ottoihin 13 ja 15 tuodaan looginen ykkönen, niin laskurin 28 laskentaottoon tuodaan ajoitusyksiköstä 26 saadulla komennolla looginen ykkönen logiikkapiirin 14 annosta, jolloin laskurin 28 sisältö suurenee yhdellä. Muissa ta-15 pauksissa laskurin 28 ottoon 30 tuodaan looginen nolla eikä laskurin 28 sisältö muutu.

Suuremman laskentatarkkuuden saamiseksi prosessi, jolla rekistereihin 11 ja 24 tallennettuja lukuja vertaillaan satunnaislukugeneraattorin 6 annoissa 7 ja 20 vai-20 kuttaviin satunnaislukuihin, voidaan toistaa useita kertoja eri luvuilla annoissa 7 ja 20, mitkä luvut vaihdetaan tuomalla vastaava komento ajoitusyksiköstä 26 satunnaislukugeneraattorin 6 ohjausottoon. Tässä tapauksessa laskurin 28 sisällön muutoksen määrää logiikkapiirin 14 25 aikaansaamien loogisten signaalien summa.

Näin ollen kuviossa 1 esitetty korrelaattori suorittaa tutkittavan stokastisen prosessin keskitettyjen or-dinaatta-arvojen todennäköisyyskertolaskun käyttämällä vain yhtä vertailuyksikköä 9 ja prosessin kulloisenkin 30 ordinaatta-arvon ja satunnaisluvun vertailu suoritetaan summaimessa 1.

Ensimmäisen alajakson lopussa, tuotaessa komento ajoitusyksikön 26 annosta muistiyksiköiden 4 ja 27 ohjaus-ottoihin, arvo S._q+1 siirretään rekisteristä 24 muistiyk-35 sikön 4 ensimmäiseen kiikkuryhmään, kun taas laskurin 28 13 71 4 37 sisältö, joka on muuttunut määrällä x^x^ +^f kirjoitetaan muistiyksikön 27 ensimmäiseen kiikkuryhmään. Tämän jälkeen ensimmäinen alajakso päättyy.

Korrelaattorin osien toimintasekvenssi toisen 5 ja sitä seuraavien alajaksojen aikana ei eroa ensimmäisen alajakson toimintasekvenssistä.

Toisen alajakson aikana tallennetaan, otosta antoon päin lueteltuna, arvot x, Λ~, x. ,. , x., x. , , ... , ^j__q+3 muistiyksikön 4 kiikkuryhmiin samalla kun laskurin 10 28 laskentaottoon 30 tuodaan looginen signaali, joka vastaa tulon S^x^_ 2 todennäköisyysarvoa ja joka lisätään laskurissa 23 siihen tietoon, joka oli saatavissa muisti-yksikön 27 viimeisestä kiikkuryhmästä ensimmäisen alajakson lopussa. Toisen alajakson lopussa muistiyksikön 27 15 sisältöä siirretään yhden askeleen verran ja laskurista 23 kirjoitetaan muistiyksikön 27 ensimmäiseen kiikkuryhmään tieto, joka on muuttunut arvon x^x^_^+2 verran. Seuraavien alajaksojen aikana muistiyksiköissä 4 ja 27 olevia tietoja siirretään taas eteenpäin ja arvo x^ kerrotaan 20 järjestyksessä seuraavina olevilla stokastisen prosessin ordinaatta-arvoilla, jotka on säilytetty muistiyksikön 4 rekistereissä. Viimeisen, "q":nnen, alajakson aikana lasketaan arvo x^. Viimeisen alajakson lopussa muistiyksikkö 4 sisältää seuraavat arvot (otosta antoon päin lueteltuna); o o o . . . . ......

25 x^, ... , x-[_q+p' toisin sanoen sen sisältö on täy sin sama kuin ennen ’’i" :nnen jakson ensimmäisen alajakson alkua, kun taas muistiyksikön 27 kiikut sisältävät (otosta antoon päin lueteltuna) arvot, jotka ovat muuttuneet ar- o 2 o o o o vojen x. , x.x. . £ ... , x.x. verran.

J 11 i-lf l i-q+1 30 Tämän jälkeen alkaa korrelaattorin toiminnan seu- raava eli (i+1):s jakso. Tämän jakson aikana korrelaattorin elementtien toimintasekvenssi ei eroa yllä kuvatun edellisen eli "i":nnen jakson toimintasekvenssistä. (i+1): nnen jakson alussa rekisteriin 24 tuodaan valitsimen 21 35 välityksellä tutkittavan stokastisen prosessin seuraavan 14 71 4 37 ordinaatan arvo jL+^. Sitten muistiyksikön 4 rekisterien sisältöä siirretään, mistä seuraa, että muistiyksikon 4 ensimmäinen kiikkuryhmä asetetaan tilaan nolla ja seuraa- vaan kiikkuryhmään viedään arvo x^_q+2' Tässä vaiheessa 5 muistiyksikon 4 viimeiseen kiikkuryhmään ennen siirtoa tallennettu tieto (arvo x. .,) menetetään. Seuraavaksi i-q+1 tapahtuu summaimessa 1 matemaattisen odotusarvon vähentäminen arvosta xi+^ ja keskitetyn arvon xi+^ tallentaminen muistiyksikön 4 ensimmäiseen kiikkuryhmään.

10 (i+1)rnnen jakson ensimmäisen alajakson lopussa rekisteriin 24 tuodaan arvo $^_q+2 muistiyksikon 4 viimeisestä kiikkuryhmästä samalla kun laskuriin 23 kirjoitetaan muistiyksikön 27 viimeisen kiikkuryhmän sisältö, joka, kuten edellä esitettiin, edustaa "i"rnnen jakson en- 15 simmäisen alajakson aikana arvon . verran muuttu- J l i-q+1 nutta lukua. Tämän jälkeen seuraa arvojen x... ja x. , ~ kertominen keskenään ja kertolaskun tuloksen vienti laskurin 28 laskentaottoon ja lisääminen laskuriin 28 tallennettuun lukuun. Täten laskurin 28 sisältö muuttuu jokaisen 20 jakson ensimmäisen alajakson aikana sellaisen arvon verran, joka on yhtäsuuri kuin stokastisen prosessin ordinaatan ja sen edellisen ordinaatan arvojen tulo, edellisen ordinaatan järjestysnumeron erotessa viimeisimmän ordinaatan järjestysnumerosta määrällä (q-1) .

25 Ensimmäisen alajakson aikana muistiyksiköissä 4 ja 27 olevia tietoja siirretään ja laskurin 28 sisältö viedään muistiyksikön 27 ensimmäiseen kiikkuryhmään. Toisen ja sitä seuraavien alajaksojen aikana ei muistiyksikön 27 ensimmäiseen kiikkuryhmään ensimmäisen alajakson aikana kirjoitettu 30 tieto muutu, vaan se vain siirretään useita kertoja peräkkäin eteenpäin, kunnes se "q":nnen alajakson lopussa saapuu muistiyksikön 27 viimeiseen kiikkuryhmään. Täten N:nnen jakson ensimmäisen alajakson lopussa muistiyksikön 27 ensimmäinen kiikkuryhmä sisältää summan i7 71 437 keskittämisen tulosta ja joka on yhtäsuuri kuin (y^-m ). Tämä arvo kirjoitetaan rekisteriin 36.

Tämän jälkeen samanaikaisesti, kun prosessin "x" keskitetty ordinaatta-arvo tallennetaan muistiyksikön 5 4 ensimmäiseen kiikkuryhmään, asetetaan valitsin 33 sen ohjausottoon tuodulla vastaavalla komennolla sellaiseen tilaan, jossa keskitetty arvo y. siirretään rekisteristä 36 rekisteriin 35.

Stokastisten prosessien ordinaatta-arvojen toden-10 näköisyyskertolasku tapahtuu seuraavasti.

"i":nnen jakson ensimmäisen alajakson alussa rekisteriin 24 tallennetaan arvo x. ,Sitten valitsimien i-q+1 19 ja 32 ohjausottoihin syötetään sellaiset komennot, jotka aiheuttavat satunnaislukujen tuonnin satunnaislukuge-15 neraattorin 6 annoista 20 ja 7 summaimen 1 ottoon 2 ja vastaavasti summaimen 31 ottoon 37, kun taas summaimien 1 ja 31 ohjausottoihin tuodaan vähennyslaskukomento. Tästä seuraa, että logiikkapiirin 14 ottoon 15 tuodaan (summaimen 1 muistinumeron annosta 12) looginen ykkönen, jos re-20 kisteriin 27 kirjoitettu arvo on suurempi kuin sa tunnaislukugeneraattorin 6 annossa 20 vaikuttava luku, ja looginen nolla, jos arvo on pienempi kuin satunnais lukugeneraattorin 6 annossa 20 vaikuttava luku. Samalla tavoin logiikkapiirin 14 ottoon 13 tuodaan (summaimen 31 25 muistinumeron annosta 44) looginen ykkönen, jos rekisteriin 35 kirjoitettu arvo y^ on suurempi kuin satunnaislukugeneraattorin 6 annossa 7 vaikuttava luku, ja looginen nolla, jos arvo ^ on pienempi kuin satunnaislukugeneraattorin 6 annossa 7 vaikuttava luku. Suuremman tarkkuuden saamiseksi 30 rekistereihin 24 ja 25 tallennettujen lukujen vertailu satunnaislukugeneraattorin 6 annoissa 7 ja 20 vaikuttaviin lukuihin voidaan suorittaa useita kertoja, kun annoissa 7 ja 20 vaikuttavilla luvuilla on eri arvot. Täten korre-laattorin toiminnan "i":nnen jakson ensimmäisen alajakson 35 lopussa logiikkapiiri 14 kehittää antoonsa loogisen sig- ie 71437 naalin (tai loogisten signaalien jonon), joka edustaa prosessin "y" keskitetyn arvon y^ ja keskitetyn arvon xi-q+l ^er't°las^un todennäköisyystulosta.

”i”:nnen jakson seuraavien alajaksojen aikana 5 arvo ^ kerrotaan arvoilla Xp_q+2' °i_q+3 ine*f mikä saadaan aikaan siirtämällä peräkkäisiä kertoja muistiyksikön 4 sisältöä eteenpäin ja kirjoittamalla tieto muistiyksi-kön 4 viimeisestä kiikkuryhmästä rekisteriin 21 edellä kuvatulla tavalla. "i":nnen jakson viimeisen eli "q":nnen 10 alajakson aikana logiikkapiiri 14 kehittää antoonsa toden-näköisyystulon jiLx^.

Näin ollen kuviossa 2 esitetty korrelaattori suorittaa kahden stokastisen prosessin keskitettyjen ordi-naatta-arvojen todennäköisyyskertolaskun ristikorre-15 laatiofunktion laskemiseksi kaavan (1) mukaisesti käyttämättä erityisiä vertailuyksiköitä, joiden toiminnat suoritetaan summaimilla 1 ja 31.

Tulojen arvot, jotka saadaan eri jaksojen järjestysnumeroltaan samojen alajaksojen aikana, lasketaan yh-20 teen tietoakussa 16 edellä esitetyllä tavalla. Tämän yhteenlaskun tuloksena tietoakku 16 sisältää arvot

N N N N

Σοο \ p o \ o o \ o o

Xiyi' Xi-lyi ’ l_j xi-lyi' *·* i-4+lyi' i=l i=l i=l i-1 jotka ovat verrannolliset prosessin "y" prosessin "x" suhteen lasketun ristikorrelaatiofunktion ordinaatta-arvoihin. 3Q Laskennan jälkeen nämä arvot voidaan lukea tietoakusta 16 ja niitä voidaan käyttää ristikorrelaatiofunktion graafiseen näyttöön tai niitä voidaan edelleen käsitellä digitaalisessa tietokoneessa.

i7 71 437 keskittämisen tulosta ja joka on yhtäsuuri kuin (y^-m ). Tämä arvo kirjoitetaan rekisteriin 36.

Tämän jälkeen samanaikaisesti, kun prosessin "x" keskitetty ordinaatta-arvo tallennetaan muistiyksikön 5 4 ensimmäiseen kiikkuryhmään, asetetaan valitsin 33 sen ohjausottoon tuodulla vastaavalla komennolla sellaiseen tilaan, jossa keskitetty arvo y^ siirretään rekisteristä 36 rekisteriin 35.

Stokastisten prosessien ordinaatta-arvojen todenko näköisyyskertolasku tapahtuu seuraavasti.

"i":nnen jakson ensimmäisen alajakson alussa rekisteriin 24 tallennetaan arvo x. ... Sitten valitsimien i-q+1 19 ja 32 ohjausottoihin syötetään sellaiset komennot, jotka aiheuttavat satunnaislukujen tuonnin satunnaislukuge-15 neraattorin 6 annoista 20 ja 7 summaimen 1 ottoon 2 ja vastaavasti summaimen 31 ottoon 37, kun taas summaimien 1 ja 31 oh jausottoihin tuodaan vähennyslaskukomento. Tästä seuraa, että logiikkapiirin 14 ottoon 15 tuodaan (summaimen 1 muistinumeron annosta 12) looginen ykkönen, jos re-20 kisteriin 27 kirjoitettu arvo on suurempi kuin sa tunnaislukugeneraattorin 6 annossa 20 vaikuttava luku, ja looginen nolla, jos arvo on pienempi kuin satunnais lukugeneraattorin 6 annossa 20 vaikuttava luku. Samalla tavoin logiikkapiirin 14 ottoon 13 tuodaan (summaimen 31 25 muistinumeron annosta 44) looginen ykkönen, jos rekisteriin 35 kirjoitettu arvo y^ on suurempi kuin satunnaislukugeneraattorin 6 annossa 7 vaikuttava luku, ja looginen nolla, jos arvo ^ on pienempi kuin satunnaislukugeneraattorin 6 annossa 7 vaikuttava luku. Suuremman tarkkuuden saamiseksi 30 rekistereihin 24 ja 25 tallennettujen lukujen vertailu satunnaislukugeneraattorin 6 annoissa 7 ja 20 vaikuttaviin lukuihin voidaan suorittaa useita kertoja, kun annoissa 7 ja 20 vaikuttavilla luvuilla on eri arvot. Täten korre-laattorin toiminnan ”i":nnen jakson ensimmäisen alajakson 35 lopussa logiikkapiiri 14 kehittää antoonsa loogisen sig- is 71437 naalin (tai loogisten signaalien jonon), joka edustaa prosessin "y" keskitetyn arvon ja. keskitetyn arvon Χχ-q+l kertolaskun todennäköisyystulosta.

"i":nnen jakson seuraavien alajaksojen aikana 5 arvo y. kerrotaan arvoilla x. x. jne., mikä saa- daan aikaan siirtämällä peräkkäisiä kertoja muistiyksikön 4 sisältöä eteenpäin ja kirjoittamalla tieto muistiyksikön 4 viimeisestä kiikkuryhmästä rekisteriin 21 edellä kuvatulla tavalla, "i":nnen jakson viimeisen eli "q”:nnen 10 alajakson aikana logiikkapiiri 14 kehittää antoonsa todennäköisyys tulon S^x^.

Wain ollen kuviossa 2 esitetty korrelaattori suorittaa kahden stokastisen prosessin keskitettyjen ordi-naatta-arvojen todennäköisyyskertolaskun ristikorre-15 laatiofunktion laskemiseksi kaavan (1) mukaisesti käyttämättä erityisiä vertailuyksiköitä, joiden toiminnat suoritetaan summaimilla 1 ja 31.

Tulojen arvot, jotka saadaan eri jaksojen järjestysnumeroltaan samojen alajaksojen aikana, lasketaan yh-20 teen tietoakussa 16 edellä esitetyllä tavalla. Tämän yhteenlaskun tuloksena tietoakku 16 sisältää arvot

N N N N

Σοο \ oo \ o o \ O o __ xiyi' /j i-lyi' xi-lYi' ··' ' / , xi—4+lyi' i=l i=l i=l i=l jotka ovat verrannolliset prosessin "y" prosessin "x" suhteen lasketun ristikorrelaatiofunktion ordinaatta-arvoihin. Laskennan jälkeen nämä arvot voidaan lukea tietoakusta 16 ja niitä voidaan käyttää ristikorrelaatiofunktion graafiseen näyttöön tai niitä voidaan edelleen käsitellä digitaalisessa tietokoneessa.

Claims (3)

1. Digitaalinen todennäköisyyskorrelaattori, joka käsittää summaimen (1), jonka toinen otto (2) on 5 kytketty valitsimen (3) antoon, jonka valitsimen (3) toiseen ottoon (17) tuodaan tutkittavan stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon koodi, muistiyksikön (4), jonka otto on kytketty summaimen (1) laskentatuloksen antoon (5), satunnaislukugeneraattorin (6), vertailu-1Q yksikön (9), jonka toinen otto (8) on kytketty satunnaislukugeneraattorin (6) antoon (7) ja jonka toiseen ottoon (10) tuodaan signaali, jonka määrää tutkittavan stokastisen prosessin kunkin ordinaatta-arvon ja tämän stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon erotus, logiik-15 kapiirin (14), jonka toinen otto (13) on kytketty vertai- luyksikön (9) antoon, tietoakun (16), jonka otto on kytketty logiikkapiirin (14) antoon, sekä ajoitusyksikön (26), joka on sovitettu synkronoimaan korrelaattorin osien toimintaa, tunnettu siitä, että valitsimessa (3) toi-20 nen otto (18) on kytketty satunnaislukugeneraattorin (6) toiseen antoon (20), logiikkapiirin (14) toinen otto (15) on kytketty summaimen (1) muistinumeron antoon (12), summaimen (1) toinen otto (25) on kytketty rekisterin (24) antoon, jonka rekisterin otto on kytketty toisen valitsi-25 men (21) antoon, toisen valitsimen (21) toiseen ottoon (22) syötetään tutkittavan stokastisen prosessin ordinaat-ta-arvot, ja että toisen valitsimen (21) toinen otto (23) on kytketty muistiyksikön (4) antoon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen todennäköisyys-30 korrelaattori, tunnettu siitä, että vertailuyksi- kön (9) toinen otto (10) on kytketty toisen rekisterin (11) välityksellä summaimen (1) laskentatuloksen antoon (5).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen todennäköisyyskorrelaattori, tunnettu siitä, että vertailuyksikkö- 35 nä on summain (31), jonka toinen otto (38) on kytketty toi- 20 7 1 4 3 7 sen rekisterin (35) välityksellä kolmannen valitsimen (33) antoon, jonka valitsimen toinen otto (42) on kytketty kolmannen rekisterin (36) välityksellä tämän suro-maimen (31) laskentatuloksen antoon (43) ja jonka valiten simen toiseen ottoon (41) syötetään toisen tutkittavan stokastisen prosessin ordinaatta-arvot, ja että tämän summaimen (31) toinen otto (37) on kytketty satunnaislukugeneraattorin (6) antoon (7) neljännen valitsimen (32) välityksellä, jonka valitsimen toiseen ottoon (39) 10 syötetään toisen tutkittavan stokastisen prosessin matemaattisen odotusarvon koodi, ja että tämän summai-men (31) muistinumeron anto (44) on kytketty logiikka-piirin (14) toiseen ottoon (13). 2i 71437