RU1824643C

RU1824643C - Коррел тор

Info

Publication number: RU1824643C
Application number: SU914901046A
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Обод; Николай Константинович Бондарь; Василий Николаевич Пехота; Николай Иванович Лисаевич
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1993-06-30

Abstract

Изобретение относитс к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных област х специального назначени . Цель изобретени - упрощение коррел тора. Коррел тор содержит блоки пам ти, аналого-цифровой преобразователь, группы регистров, регистры пам ти, блоки пам ти значений опорного сигнала, группы умножителей, группы сумматоров, счетчики, элементы, элементы сравнени .1 ил. w fe

Description

Изобретение относитс к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных област х специального назначени .

Целью изобретени вл етс упрощение технической реализации.

Структурна схема коррел тора приведена на чертеже.

Коррел тор содержит блоки пам ти 1, аналого-цифровой преобразователь 2, первую группу регистров 3, регистры пам ти 4, первую группу умножителей 5, вторую груп- лу умножителей 6, первую группу сумматоров 7, вторую группу сумматоров 8, регистр пам ти коэффициентов 9, третью группу регистров 10, четвертую группу регистров 11, п тую группу регистров 12, шестую группу регистров 13, первый 14 и второй счетчики , первый 16, второй 17 и третий 18 элементы ИЛИ, элементы сравнени 19. вторую группу регистров 20, третью группу сумматороа 21, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 выходы коррел тора, вход 26 синхронизации, информационный вход 27, вход запуска 28 и вход управлени перезаписью 29.

Коррел тор работает следующим образом .

Работа коррел тора основана на использовании детерминированной неэквидистантной дискретизации.

Рассмотрим неэквидистантную дискри- тизацию эргодических сигналов x(t). y(t- t). Дл этого представим отсчеты хд(т) и yA(t-t) в виде произведени непрерывных сигналов x(t) и y(t) на решетчатные функции Uli(t) и Ul2(t-t), состо щие из нерегул рных последовательностей единичных дельта-импульсов:

Uli(t)-S 5(t-tK) ,

К 0

00

1ЧЭ

Јь

к

00

LU2(t) I (5(t-t,c-lAt).

к o

Коррел ционна функци СХуд() имеет вид

Схуд(1)- Hm (tMt-T)llJi(t)lil2(t-ifl

Т - оо

Учитыва , что процессы x(t) и y(t-r) независимы от UJi.2(t), получаем

л

0)

СХуд(г) llm {Cxy(i)Ci2(r). Т - оо

С коррел ционной функцией Схуд однр- значно св зана преобразованием Фурье спектральна мощность взаимодействи

5худ(1Д|)СхУД(1 At). Af-1/At откуда с учетом теоремы Планшерел имеем

SxW(lAfl- I m {Sxyffi Si2(lAf) (2) Т - оо

Из выражений (1) и (2) следует, что дл получени насыщенной оценки SXy(f) по ди- скретнчм отсчетам сигналов {хд} и {уд} процессы дискретизации UJuW должны быть такими, чтобы при Т спектральна плотность §12(1 Af) стремилась к периодической последовательности дельта-импульсов с шагом A f 1/At. Это равносильно условию , чтобы оценка коррел ционной Функции Ci2( A t) была определена дл всех I 0,1,2,... и стремилась к посто нной

величине, не завис щей от г I At и Т:

1 lim Ci2(r,T)H

Т

Тогда значение Сху(г) определ етс по формуле

Сху(г) ( т)

Требуемым свойством обладают периодические потоки LUn(t) с шагом дискретизации Ахи частотой Тди 1 /A t, а также стационарные стохастические процессы дискретизации Ш дл которых при среднем интеграле между импульсами шд At и частоте Тд 1/Шд At ffli2 коррел циона функци равна:

i 1,2 lim Ci2(0) 1/шд; HmCi2(l At

Т - ооТ - оо

1/шд2

Очевидно, что максимальной величине шды соответствует одно совпадение при каждом изменении I на единицу

Ci2(i At) 1 /(пшди); пшди Т/ At

Импульсные потоки UJi,2(t) со свойством коррел ционной функции Окно совпадение можно получить детерминированным способом, подобрав специальным образом расположение единичных импульсов на заданном отрезке Т - N A t.

Коррел тор работает следующим образом .

В блоки 11...1впам ти записываютс дискретные значени опорного сигнала y(t)-(yn-yi5; ...;у51-у55) согласно значени м импульсного потока LLb(t). В регистры 41....44 записываютс значени

импульсного потока UUi(t), Kg, K2, Кз и К« соответственно, значение Ki () не используетс , так как при циклическом повторении . В регистр 9 записываютс значени коэффициента масштабировани

1/N - At/T. Регистры 3, 20, 10, 11. 12, 13 обнул ютс . Счетчик 14 работает с коэффициентом делени 1, счетчик 15 с коэффициентом делени п+1. При включении коррел тора на информационный вход 27

подаетс входной сигнал x(t), на вход 26 - последовательность импульсов тактовой частоты устройства, и один раз за все врем работы коррел тора на вход 28 подаетс импульс запуска. Импульс с входа 28 через

элементы ИЛИ 16 и 17 подаетс на синхров- ход аналого-цифрового преобразовател 2, на синхровходы регистров 10... 13 и на син- хровход регистра 20i. По переднему фронту импульса аналого-цифровой преобразова

тель 2 производит преобразование сигнала x(t). Полученное дискретное значение xi, поступает на вторые входы умножителей 5, на выходы которых реализуютс произведени xiyii, xjy2i: Х1уз1, xiy-ii и xiyoi. Результат

xiyn по заднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 17 записываетс в регистр 20i. В дальнейшем этот результат суммируетс в сумматоре 8i с результатом, хран щимс в регистре 3i. умножаетс в

умножителе 6i на коэффициент, хран щийс в регистре 0, и выдаетс на выход 22 коррел тора. По заднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 16 результат xiy2i записываетс в регистр 10, результат xiyai

записываетс в регистр 11i, результат xiy4i - в регистр 12i, а результат xiysi в регистр 13i.

При совпадении значений содержимого регистра 42 со значением содержимого счетчика 14 в элементе 192 сравнени вырабатываетс импульс который проходит через элементы ИЛИ 18, увеличивает состо ние счетчика 15 на единицу, проходит через элемент ИЛИ 16 и поступает на синхровходы

АЦП 2 и регистров 10, 11, 12. 13, а также поступает на синхровход регистра 202. В результате изменени содержимого счетчика 15 в блоках 1 пам ти происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t). Полученное

из АЦП 2 дискретное значение поступает на вторые входы умножителей 5, где реализуютс ПрОИЗВедеНИЯ Х2У12. Х2У221 Х2У32; Х2У42

и Х2У52. Значени X2yi2 и xiy2i, хран щиес в регистре 10 суммируютс в сумматоре 212 и по заднему фронту импульса с выхода элемента сравнени 192 записываетс в регистр 202. В дальнейшем этот результат суммируетс с содержащим регистра 92 о сумматоре 82. Полученна сумма умножаетс на коэффициент масштабировани в умножителе 62 и подаетс на выход 23. По заднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 16 в регистр 10 записываетс результат Х2У22; в регистр 10i - Х2У32; в регистр 112 - Х2У31; в регистр 12i - Х2У42; в регистр 122 - xiy4i, в регистр 13i - Х2У52. в регистр

132-Х1У51.

При совпадении значени содержимого счетчика 14 со значением содержимого регистра 4з происходит аналогичное преобразование значени хз и подача его на вторые входы умножителей 5. В это же врем по изменившемус значению содержимого счетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t) в блоках 1 пам ти. В умножител х 5 реализуютс следующие произведени хзуи; хзу2з;хзузз: хзу4э и хзувз. Значени хзутз; Х2У22, поступающее с выхода регистра 10 и значение xiysi, поступающее с выхода регистра 112, суммируютс в сумматоре 212 и по заднему фронту импульса с выхода элемента сравнени 19з результат суммировани записываетс в регистр 20з. Выходной код регистра 20з суммируетс в сумматоре 8з с содержимым регистра Зз и в дальнейшем этот результат суммировани умножаетс в умножителе 6з с содержимым регистра пам ти 9 и результат умножени выдаетс на выход 24 коррел тора . По заднему фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 16 в регистр 10 записываетс код Х2У23. в регистр 111 - хзузз: в регистр 112 - Х2У32, в регистр 12i - хзу4з; в регистр 122 - Х2У42, в регистр 12з - Х1У41, в регистр 13i - хзУ53. в регистр 13а - Х2У52. в регистр 13з - xiysi. Далее при совпадении значений содержимого счетчика 14 и содержимого регистра 4 аналогичным путем входной сигнал преобразуетс в цифровой код Х4, который подаетс на второй вход умножителей 5, и по значению содержимого счетчика 15 происходит сдвиг значений опорного сигнала y(t) в блоках 1 пам ти. С выхода АЦП значение х подаетс на вторые входы умножителей 5. где реализуютс произведени Х4У14.

Х4У241 Х4У34; Х4У44 И Х4У54. В Сумматоре 21з

происходит суммирование следующих кодов Х4У14: хзузз: хауза и xiy4i.

Результат суммировани по заднему фронту с выхода элемента сравнени 194 записываетс в регистр 20 и в дальнейшем этот результат суммируетс с содержимым

регистра 34 в сумматоре 84 и умножаетс на коэффициент, хран щийс в регистр 9. в умножителе 64, и подаетс на выход 25 коррел тора . Одновременно с этим по заднему фронту с выхода элемента ИЛИ 16 в ре0 гистр 10 записываетс код - Х4У24. в регистр 11 -Х4У34; в регистр 112 - хзузз, в регистр 121 - Х4У44; в регистр 122 - хзу4з, в

регистр 12з - Х2У421 В регистр 131 - Х4У54, В регистр 132 - ХЗУ53: В реГИСТр 13з - Х2У52, В

5 регистр 134 xiysi. В сумматорах 7i получа- етс результат - Х4У24; хзузз; Х2У42: xiysi; li Х4У341 ХЗУ43; Х2У52 И 7з - Х4У44, ХЗУ53.

За два такта до сброса счетчика 14 в начальное состо ние на вход 29 поступает

0 стробирующий импульс, по заднему фронту которого происходит запись выходных кодов сумматоров 7 в соответствующие регистры 3, а произведение Х4У54 записываетс в регистр 34. По стробирующему импульсу с

5 входа 29 происходит сн тие результатов со всех выходов 22-25 коррел тора.

В дальнейшем работа коррел тора аналогична . Как следует из алгоритма работы за вленного устройства, он полностью по0 втор ет алгоритмы работы прототипа.

Предлагаемое техническое решение направленное на улучшение конкретных технических характеристик коррел торов. Поэтому сравнительный анализ проведем с

5 базовым объектом, в качестве которого выберем прототип, характеризующийс аналогичным способом построени и функционировани .

Как следует из сравнительного анализа

0 прототипа за вленного устройства в за вленном устройстве дополнительно вводитс (по сравнению с прототипом) 10 регистров и три сумматора и благодар этому удаетс сократить число умножителей на 13. Про5 стое сравнение уже позвол ет сделать вывод , что техническое построение за вленного устройства значительно проще по сравнению с базовым объектом. Однако дл полного доказательства введем умно0 жители, регистры и сумматоры на простые вентильные элементы с которых и стро тс эти элементы. Предположим, что используютс 16 разр дные коды. В этом случае, как следует из (4) один умножитель содержит

5 7240 вентильных схем, сумматор с параллельным переносом - 430 вентильных схем. а регистр (5) два вентильных элемента на один разр д. В этом случае в за вленном устройстве дополнительно введены элементы на 10х32х + 3x430 1610 вентильных

схем. В базовом же объекте дл построени 15 сокращенных умножителей необходимо 15x7240 108600 вентильных схем. Таким образом, техническое построение за вленного устройства по сравнению с базовым объектом проще на 108600 - 1610 - 106990 вентильных схем.

Claims

Формула изобретени Коррел тор, содержащий элементы сравнений, регистры пам ти, первую и вторую группы умножителей, три элемента ИЛИ, два счетчика, две группы сумматоров, первую группу регистров, блоки пам ти значений опорного сигнала и аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого сое инен с информационным входом коррел то, а, а синхровход - с выходом лерпого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с входом запуска коррел тора и с первым входом второго элемента ИЛИ, а второй вход - с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов сравнени , первые плоды которых соединены с выходами регистров пам ти, а вторые входы - с выходом первого счетчика, счетный вход которого соединен с синхровходом коррел тора, выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого соединен с адресными входами блоков пам ти значений опорного сигнала, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих умножителей первой группы , выходы умножителей второй группы соединены с соответствующими выходами коррел тора, первые входы умножителей второй группы соединены с выходом регистра пам ти коэффициентов, а вторые входы - с выходами соответствующих сумматоров первой группы, первые входы которых соединены с выходами соответствующих регистров первой группы, тактовые входы которых соединены с входом управлени перезаписью коррел тора, информационные входы первого, второго и третьего регистров первой группы соединены с выходами соответствующих сумматоров второй группы, отличающийс тем, что, с целью упрощени , в него дополнительно введены регистр, втора , треть , четверта и п та группы регистров и треть группа сумматоров, первый вход первого сумматора третьей группы соединен с первым входом второго и третьего сумматоров этой группы, с выходом первого умножител первой группы и с информационным входом первого регистра второй группы, выход первого сумматора третьей группы соединен с информационным входом второго регистра

второй группы, второй вход первого сумматора третьей группы соединен с вторыми входами второго и третьего сумматоров этой группы и с выходом регистра, инфор5 мационный вход которого соединен с выходом второго умножител первой группы, а синхровход - с синхровходами регистров третьей, четвертой и п той групп и с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход

0 второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента сравнени , выход второго элемента ИЛИ соединен с синхровходом первого регистра второй группы, синхров- ходы второго, третьего и четвертого регист5 ров которой соединены соответственно с выходами одноименных элементов сравнени , выходы второго, третьего и четвертого регистров второй группы соединены соответственно с первыми входами одноимен

0 ных сумматоров первой группы, информационный вход третьего регистра второй группы соединен с выходом второго сумматора третьей группы, третий вход которого соединен с третьим входом третьего

5 сумматора этой группы, с выходом первого регистра третьей группы и с первым входом первого сумматора второй группы, второй вход которого соединен с выходами регистра , третий вход первого сумматора второй

0 группы соединен с четвертым входом третьего сумматора третьей группы и с выходом первого регистра четвертой группы, четвертый вход первого сумматора второй группы соединен с выходом первого регистра п той

5 группы, информационный вход которого соединен с выходом второго регистра этой группы и с первым входом второго сумматора второй группы, второй вход которого соединен с информационным входом первого

0 и выходом второго регистров четвертой группы, третий вход второго сумматора второй группы соединен с информационным входом первого регистра третьей группы и с выходом второго регистра этой группы,

5 информационный вход второго регистра четвертой группы соединен с выходом третьего регистра этой группы и с первым входом третьего сумматора второй группы, второй вход которого соединен с информа0 ционным входом второго регистра п той группы и с выходом третьего регистра этой группы, информационный вход которого соединен с информационным входом четвертого регистра первой группы и

5 с выходом четвертого регистра п той группы, выходы третьего, четвертого и п того умножителей первой группы соединены с информационными входами соответственно второго регистра третьей

группы, третьего регистра четвертой

группы и четвертого регистра п той группысоединен с втопыми входами умножитрлей

выход аналого-цифрового преобразовател первой группы.

-i

&

J

/8

JT

fТВ

LQI

Г

2926