RU2022332C1

RU2022332C1 - Orthogonal digital signal generator

Info

Publication number: RU2022332C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Турко
Original assignee: Сергей Александрович Турко
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: automatic control and computer engineering. SUBSTANCE: modified Reed-Muller code train generator has clock generator, Walsh function shaping unit, pulse shaper, flip-flop, two keys, adder, first-group 2ⁿ multipliers, second-group 2ⁿ multipliers, 2ⁿ inverters, 2^n-1-bit circular shift register, and controllable inverter. EFFECT: enlarged functional capabilities of generator providing shaping of modified Red-Muller code trains. 7 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи. The invention relates to automation and computer technology and can be used to create generator equipment for multi-channel communication systems.

Известен генератор функций Уолша, содержащий тактовый генератор и блок формирования функций Уолша [1]. A well-known Walsh function generator containing a clock generator and a unit for generating Walsh functions [1].

Однако известный генератор обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку не может формировать последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера. However, the known generator has limited functionality since it cannot generate sequences of the modified Reed-Muller code.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является генератор дискретных ортогональных функций, содержащий тактовый генератор, блок формирования функций Уолша, формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор и 2ⁿ умножителей (2ⁿ - число выходов блока формирования функций Уолша), причем выход тактового генератора подключен к тактовому входу блока формирования функций Уолша, выход второй функции Уолша (упорядочение по Уолшу) блока формирования функций Уолша соединен с входом формирователя импульсов и с информационным входом первого ключа, выход 2ⁿ-й функции Уолша блока формирования функций Уолша соединен с информационным входом второго ключа, выход формирователя импульсов подключен к счетному входу триггера, инверсный и прямой выходы триггера подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, выходы первого и второго ключей подключены к входам сумматора, выход сумматора подключен к первым входам всех умножителей, выходы блока формирования функций Уолша подключены к вторым входам соответствующих умножителей, выходы умножителей являются выходами генератора дискретных ортогональных функций [2].Closest to the technical essence of the invention is a discrete orthogonal function generator containing a clock, a Walsh function generation unit, a pulse shaper, a trigger, two keys, an adder and 2 ⁿ multipliers (2 ⁿ is the number of outputs of the Walsh function formation unit) the generator is connected to the clock input of the Walsh function generation unit, the output of the second Walsh function (Walsh ordering) of the Walsh function formation unit is connected to the input of the pulse shaper and to the information input Odom first key, output 2 ⁿ -th Walsh function generation unit Walsh functions connected to data input of the second switch, the output pulse shaper is connected to the count input of the flip-flop, the flip-flop inverted and direct outputs connected to control inputs of the first and second keys, respectively, the outputs of the first and second keys are connected to the inputs of the adder, the output of the adder is connected to the first inputs of all the multipliers, the outputs of the Walsh function generation unit are connected to the second inputs of the corresponding multipliers, the outputs of the multipliers are the outputs of the generator of discrete orthogonal functions [2].

Однако известный генератор обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку не может формировать последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера, что не позволяет его широко использовать в многоканальных системах связи. However, the known generator has limited functionality since it cannot generate sequences of the modified Reed-Muller code, which does not allow it to be widely used in multichannel communication systems.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора, заключающихся в формировании последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера. The aim of the invention is to expand the functionality of the generator, which consists in the formation of sequences of modified Reed-Muller code.

Последовательности основного и модифицированного кодов Рида-Мюллера, обладающие ортогональными свойствами, находят широкое применение для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи (Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др./Под редакцией С.И. Самойленко - М.: Издательство иностранной литературы, 1963. с. 192, 198, а также Хармут Х.Ф. Передача информации ортогональными функциями. - М.: Связь, 1975, с. 230). The sequences of the main and modified Reed-Muller codes with orthogonal properties are widely used to create generator equipment for multi-channel communication systems (Digital Information Transmission. Translated from English by Arone M.N. et al. / Edited by S.I. Samoilenko - M. : Publishing house of foreign literature, 1963. p. 192, 198, as well as Harmut H.F. Information transfer by orthogonal functions.

Последовательности основного кода Рида-Мюллера строятся следующим образом: кодовые комбинации с четными номерами представляют собой 2ⁿ-разрядные функции Уолша, а кодовые комбинации с нечетными номерами являются дополнениями к предыдущим кодовым комбинациям с четными номерами, т. е. представляют собой инвертированные 2ⁿ-разрядные функции Уолша. Таким образом, основной код Рида-Мюллера состоит из 2ⁿ⁺¹ кодовых комбинаций, каждая из которых имеет 2ⁿ разрядов (Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др./Под редакцией С.Н.Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 192, табл. 1), При этом функции Уолша должны быть упорядочены по Пэли (Трахтман А.М., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Советское радио, 1975, с. 46). На фиг. 1 представлены временные диаграммы функций Уолша, упорядоченных по Пэли, имеющие N = 16 разрядов. На фиг. 2 и 3 представлены временные диаграммы последовательностей основного кода Рида-Мюллера, имеющие N = 16 разрядов.The sequences of the main Reed-Muller code are constructed as follows: code combinations with even numbers are 2 ^n- bit Walsh functions, and code combinations with odd numbers are additions to the previous code combinations with even numbers, i.e. they are inverted 2 ⁿ - bit Walsh functions. Thus, the main Reed-Muller code consists of 2 ^{n + 1} code combinations, each of which has 2 ⁿ bits (Digital Information Transmission. Translated from English by Arone M.N. et al. / Edited by S.N. Samoilenko. - M .: Publishing House of Foreign Literature, 1963, p. 192, table 1). Moreover, the Walsh functions must be ordered by Paley (Trakhtman A.M., Trakhtman V.A. Fundamentals of the theory of discrete signals at finite intervals. - M. : Soviet Radio, 1975, p. 46). In FIG. 1 shows time diagrams of Walsh functions ordered by Paley, having N = 16 digits. In FIG. 2 and 3 are timing diagrams of sequences of the main Reed-Muller code having N = 16 bits.

Последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера строятся по следующему правилу: все комбинации основного кода Рида-Мюллера умножаются на кодовую комбинацию, имеющую хорошую функцию автокорреляции (имеющую резко выраженный центральный пик). При этом модифицированный код Рида-Мюллера обладает ортогональными свойствами и лучшими, чем основной код Рида-Мюллера корреляционными характеристиками (Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М. Н. и др./Под редакцией С.И.Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 198, а также табл. 2). В ходе исследований выяснено, что последовательность модифицированного кода Рида-Мюллера R¹(0, θ), на которую умножаются все комбинации основного кода Рида-Мюллера, можно формировать посредством использования определенных функций Уолша (функций Уолша с номерами 2^n-1 и 2ⁿ-1 из упорядочения по Пэли). В результате умножения получаются последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера (для случая N = 16 представлены на фиг. 4 и 5).The sequences of the modified Reed-Muller code are constructed according to the following rule: all combinations of the main Reed-Muller code are multiplied by the code combination having a good autocorrelation function (having a pronounced central peak). Moreover, the modified Reed-Muller code has orthogonal properties and better correlation characteristics than the main Reed-Muller code (Transmission of digital information. Translation from English Arone M.N. et al. / Edited by S. I. Samoilenko. - M .: Publishing House of Foreign Literature, 1963, p. 198, as well as Table 2). In the course of research, it was found that the sequence of the modified Reed-Muller code R ¹ (0, θ), by which all combinations of the main Reed-Muller code are multiplied, can be formed by using certain Walsh functions (Walsh functions with numbers 2 ^n-1 and 2 ⁿ -1 from Paley ordering). As a result of the multiplication, the sequences of the modified Reed-Muller code are obtained (for the case N = 16 are presented in Figs. 4 and 5).

На фиг. 6 представлена структурная схема генератора последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера; на фиг. 7 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера R¹(10,θ ) для случая N = 16.In FIG. 6 is a structural diagram of a sequence generator of a modified Reed-Muller code; in FIG. 7 is a timing diagram illustrating the process of generating a sequence of a modified Reed-Muller code R ¹ (10, θ) by the proposed generator for the case N = 16.

Генератор последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера содержит тактовый генератор 1, блок 2 формирования функций Уолша, формирователь 3 импульсов, триггер 4, ключи 5 и 6, сумматор 7, умножители 8, дополнительные умножители 9, инверторы 10, регистр 11 сдвига, управляемый инвертор 12. The modified Reed-Muller code sequence generator contains a clock 1, a Walsh function generation unit 2, a pulse shaper 3, a trigger 4, keys 5 and 6, an adder 7, multipliers 8, additional multipliers 9, inverters 10, a shift register 11, a controlled inverter 12 .

Генератор работает следующим образом. The generator operates as follows.

Перед началом работы генератора в (2^n-1 - 3)-й разряд регистра 11 сдвига записывается единица. Исходное состояние триггера 4 единичное. Потенциалы с прямого и инверсного выходов триггера 4 поступают на управляющие входы ключей 5 и 6. Таким образом, ключ 5 открыт, а ключ 6 закрыт. Под действием импульсов с выхода тактового генератора 1 на выходах блока 2 формируются функции Уолша. Совокупность 2ⁿ функций Уолша и 2ⁿ инвертированных в инверторах 10 функций Уолша представляет собой систему 2ⁿ⁺¹ последовательностей основного кода Рида-Мюллера.Before the start of the generator, the unit is written to the (2 ^n-1 - 3) -th bit of the shift register 11. The initial state of trigger 4 is single. Potentials from the direct and inverse outputs of trigger 4 are supplied to the control inputs of keys 5 and 6. Thus, key 5 is open, and key 6 is closed. Under the influence of pulses from the output of the clock generator 1 at the outputs of block 2 Walsh functions are formed. The set of 2 ⁿ Walsh functions and 2 ⁿ 10 Walsh functions inverted in inverters is a system of 2 ^{n + 1} sequences of the main Reed-Muller code.

Функция с 2^n-1-го выхода блока 2 (функции упорядочены по Пэли) через открытый ключ 5 поступает на вход сумматора 7, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 12.The function from the 2 ^n-1- th output of block 2 (functions are ordered by Paley) through the public key 5 is fed to the input of the adder 7, and from its output to the information input of the controlled inverter 12.

В момент смены знака функций Уолша, формируемой на втором выходе блока 2, срабатывает формирователь 3 импульсов. Импульсы, поступающие с его выхода, изменяют состояние триггера 4, а следовательно, и состояние ключей 5 и 6. At the moment of changing the sign of the Walsh functions generated at the second output of block 2, the pulse shaper 3 is triggered. The pulses from its output change the state of trigger 4, and therefore the state of keys 5 and 6.

В результате ключ 5 оказывается закрытым, а ключ 6 открытым и функция Уолша с (2ⁿ-1)-го выхода блока 2 через открытый ключ 6 поступает на вход сумматора 7, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 12.As a result, the key 5 is closed, and the key 6 is open and the Walsh function from the (2 ⁿ -1) -th output of block 2 through the public key 6 is fed to the input of the adder 7, and from its output to the information input of the controlled inverter 12.

На третьем такте работы генератора на выходе 2^n-1-разрядного регистра 11 сдвига формируется единица, которая была записана в (2^n-1-3)-м разряде регистра. Эта единица поступает на управляющий вход управляемого инвертора 12, вследствие чего третий элемент сигнала, формируемого на выходе сумматора 7 и поступающего на информационный вход управляемого инвертора 12, оказывается инвертированным. Поскольку регистр 11 сдвига замкнут в кольцо цепью обратной связи (является циклическим регистром сдвига) и имеет 2^n-1 разрядов, то через 2^n-1 тактов работы генератора на выходе регистра 11 сдвига опять формируется единица и (2^n-1+3)-й элемент сигнала, поступающего с выхода сумматора 7 на информационный вход управляемого инвертора 12, также оказывается инвертированным.At the third clock cycle of the generator, a unit is formed at the output of the 2 ^n-1- bit shift register 11, which was recorded in the (2 ^n-1 -3) -th bit of the register. This unit is supplied to the control input of the controlled inverter 12, as a result of which the third element of the signal generated at the output of the adder 7 and fed to the information input of the controlled inverter 12 is inverted. Since the shift register 11 is closed into the ring by a feedback circuit (it is a cyclic shift register) and has 2 ^n-1 bits, then after 2 ^n-1 clock cycles of the generator, the unit and (2 ^n-1 +3) are formed again at the output of the shift register 11 The th element of the signal from the output of the adder 7 to the information input of the controlled inverter 12 also turns out to be inverted.

Сигнал, формируемый на выходе управляемого инвертора 12, умножается в умножителях 8 на функции Уолша, а в умножителях 9 на инверсии функций Уолша. В результате этого на выходах умножителей 8 и 9 формируется система последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера. The signal generated at the output of the controlled inverter 12 is multiplied in the multipliers 8 by the Walsh function, and in the multipliers 9 by the inverse of the Walsh functions. As a result of this, at the outputs of multipliers 8 and 9, a sequence system of the modified Reed-Muller code is formed.

На фиг. 7 показано временное состояние выхода тактового генератора 1(а), второго выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(1, θ ), поступающая на вход формирователя 3 импульсов (б), восьмого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(7,θ), поступающая на вход ключа 5 (в), пятнадцатого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(14,θ), поступающая на вход ключа 6 (г), выхода ключа 5 (д), выхода ключа 6 (е), выхода сумматора 7 (ж), выхода регистра 11 сдвига (з), выхода управляемого инвертора 12, на котором формируется последовательность R¹(0, θ) (и), шестого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal (5,θ), являющаяся последовательностью R (10,θ ) основного кода Рида-Мюллера (й), выхода соответствующего умножителя 8, на котором формируется последовательность R¹(10,θ) модифицированного кода Рида-Мюллера (к).In FIG. 7 shows the temporary state of the output of clock generator 1 (a), the second output of the Walsh function generation unit 2, on which the Wal (1, θ) function is generated, which is input to the pulse shaper 3 (b), of the eighth output of the Walsh function formation unit 2, which forms the function Wal (7, θ), which is input to the key 5 (c), of the fifteenth output of the Walsh function generation unit 2, on which the function Wal (14, θ), which is input to the key 6 (g), of the output of key 5 (e), the output of the key 6 (e), the output of the adder 7 (g), the output of the shift register 11 (h), the output of the control the inverter 12, on which the sequence R ¹ (0, θ) (i) is formed, the sixth output of the Walsh function generation unit 2, on which the function Wal (5, θ) is formed, which is the sequence R (10, θ) of the main Reed code Muller (s), the output of the corresponding multiplier 8, on which the sequence R ¹ (10, θ) of the modified Reed-Muller code (k) is formed.

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности генератора, заключающиеся в формировании последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера, предназначенных для использования в многоканальных системах связи. Using the invention allows to expand the functionality of the generator, which consists in the formation of sequences of a modified Reed-Muller code intended for use in multichannel communication systems.

Claims

A DISCRETE ORTHOGONAL SIGNAL GENERATOR comprising a clock generator, a Walsh function generation unit, a pulse shaper, a trigger, two keys, an adder of 2n multipliers of the first group (2 ⁿ is the number of outputs of the Walsh function generation unit), and the output of the clock generator is connected to the clock input of the function generation unit Walsh, the output of the pulse shaper - to the counting input of the trigger, the inverse and direct outputs of which are connected to the control inputs of the first and second keys, respectively, the outputs of the first and second keys By connecting the inputs of the adder, the outputs of the block forming the Walsh functions are connected to second inputs of respective multipliers of the first group, output the second Walsh function generation unit Walsh functions is connected to the input of the pulse shaper, characterized in that it introduced 2 ⁿ multipliers of the second group, 2 ⁿ inverters, 2 ^n-1 - bit cyclic shift register and controlled inverter, and the outputs of the 2 ^n-1st and (2 ⁿ - 1) -th Walsh functions of the Walsh function generation unit are connected respectively to the information inputs of the first and second keys whose output of the adder is connected to the information input of the controlled inverter, the control input of which is connected to the high-order output of the 2 ^n-1- bit cyclic shift register, the clock input of which is connected to the output of the clock generator, the output of the controlled inverter is connected to the first inputs of the multipliers of the first group and multipliers of the second group, the outputs of the unit for generating Walsh functions through inverters are connected to the second inputs of the corresponding multipliers of the second group, the outputs of the multipliers of the first and second groups are generator outputs.