RU2268485C2 - Device for classification of digital signals order - Google Patents

Device for classification of digital signals order Download PDF

Info

Publication number
RU2268485C2
RU2268485C2 RU2003115087/09A RU2003115087A RU2268485C2 RU 2268485 C2 RU2268485 C2 RU 2268485C2 RU 2003115087/09 A RU2003115087/09 A RU 2003115087/09A RU 2003115087 A RU2003115087 A RU 2003115087A RU 2268485 C2 RU2268485 C2 RU 2268485C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
comparators
inputs
counters
analog
sequence
Prior art date
Application number
RU2003115087/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003115087A (en
Inventor
Ильдус Гарифович Уразбахтин (RU)
Ильдус Гарифович Уразбахтин
Лариса Николаевна Борисоглебска (RU)
Лариса Николаевна Борисоглебская
Александр Александрович Кониченко (RU)
Александр Александрович Кониченко
Original Assignee
Войсковая часть 45807
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Войсковая часть 45807 filed Critical Войсковая часть 45807
Priority to RU2003115087/09A priority Critical patent/RU2268485C2/en
Publication of RU2003115087A publication Critical patent/RU2003115087A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2268485C2 publication Critical patent/RU2268485C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: computer science, possible use for determining random values distribution law and can be used for engineering of digital signals processing devices for classification of series of digital data on basis of available standard series.
SUBSTANCE: device has analog-digital converter, two memory block, n comparators, decoder, n counters.
EFFECT: simplified construction, maintenance and manufacture of device, increased speed of operation.
6 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения закона распределения случайных величин и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов для классификации последовательности цифровых данных по имеющейся эталонной последовательности.The invention relates to computer technology, is intended to determine the law of distribution of random variables and can be used in digital signal processing devices to classify a sequence of digital data according to an available reference sequence.

Известно устройство [1], содержащее аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого является входом устройства, а управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, причем выход комбинационного сумматора подключен к первому информационному входу блока памяти, второй информационный вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход - со вторым выходом блока управления, а выход блока памяти подключен к входу комбинационного сумматора.A device [1] is known that contains an analog-to-digital converter, the information input of which is the input of the device, and the control input is connected to the first output of the control unit, and the output of the combinational adder is connected to the first information input of the memory unit, the second information input of which is connected to the output of the analog digital converter, the control input is with the second output of the control unit, and the output of the memory unit is connected to the input of the combinational adder.

Недостатками данного устройства являются сложность и низкое быстродействие, так как реализация алгоритма требует большого количества последовательных операций.The disadvantages of this device are complexity and low speed, since the implementation of the algorithm requires a large number of sequential operations.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа статистический анализатор [2], содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, регистры, блок памяти, счетчик, кроме того устройство содержит синхронизатор, сумматор, демультиплексор, элементы ИЛИ.The closest in technical essence to the claimed invention is a statistical analyzer selected as a prototype [2], containing an analog-to-digital converter, a comparison unit, registers, a memory unit, a counter, in addition, the device contains a synchronizer, adder, demultiplexer, OR elements.

Недостатками данного устройства являются функциональная сложность и как следствие низкое быстродействие.The disadvantages of this device are functional complexity and, as a consequence, low speed.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение его быстродействия.The aim of the invention is to simplify the device and increase its speed.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее аналогово-цифровой преобразователь, блок сравнения, первый блок памяти, счетчики, вход АЦП является входом устройства, согласно изобретению введены второй блок памяти, n компараторов и дешифратор, причем количество счетчиков увеличено и равно количеству компараторов, первые входы компараторов соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов соединены с выходом первого блока памяти, выходы компараторов соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами счетчиков, выходы счетчиков соединены с входами блока памяти.This goal is achieved by the fact that in the known device containing an analog-to-digital converter, a comparison unit, a first memory unit, counters, the ADC input is an input of the device, according to the invention, a second memory unit, n comparators and a decoder are introduced, and the number of counters is increased and equal to the number comparators, the first inputs of the comparators are connected to the output of the analog-to-digital converter, the second inputs of the comparators are connected to the output of the first memory block, the outputs of the comparators are connected to the inputs of the decoder ora, whose outputs are connected to inputs of the counters, outputs of the counters are connected to inputs of the storage unit.

Новизна технического решения заключается в наличии в заявленном устройстве новых схемных элементов: второго блока памяти, n компараторов и дешифратора.The novelty of the technical solution lies in the presence in the claimed device of new circuit elements: a second memory unit, n comparators and a decoder.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «новизна».Thus, the invention meets the criterion of "novelty."

Анализ известных технических решений в исследуемой и смежной области позволяет сделать вывод, что введенные функциональные узлы известны. Однако введение их в устройство для классификации последовательности цифровых сигналов с указанными связями придает ему новые свойства. Введенные функциональные узлы взаимодействуют таким образом, что позволяют упростить устройство и повысить его быстродействие.The analysis of known technical solutions in the studied and related fields allows us to conclude that the introduced functional units are known. However, their introduction into a device for classifying a sequence of digital signals with the indicated relationships gives it new properties. The introduced functional units interact in such a way that they simplify the device and increase its speed.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «Изобретательский уровень», так как оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.Thus, the invention meets the criterion of "Inventive step", as it for a specialist does not explicitly follow from the prior art.

Изобретение может быть использовано в цифровых системах десклемблирования и демультиплексирования, в частности в цифровых спутниковых системах связи.The invention can be used in digital systems of descrambled and demultiplexing, in particular in digital satellite communication systems.

Таким образом, изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».Thus, the invention meets the criterion of "Industrial applicability".

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 и 3 - таблицы, поясняющие работу устройства; на фиг.4 и 5 приведен пример построения концептуальной модели по выборочным распределениям; на фиг.6 показан способ формирования кода.Figure 1 presents the structural electrical diagram of the device; figure 2 and 3 are tables explaining the operation of the device; Figures 4 and 5 show an example of constructing a conceptual model for sample distributions; 6 shows a method for generating code.

Устройство для классификации последовательности (фиг.1) содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 памяти, n компараторов 3, дешифратор 4, n счетчиков 5, блок 6 памяти. Вход аналого-цифрового преобразователя 1 является входом устройства, первые входы компараторов 3 соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя 1, вторые входы компараторов 3 соединены с выходом блока 2 памяти. Выходы компараторов соединены с входами дешифратора 4, выходы которого соединены с входами счетчиков 5. Выходы счетчиков 5 соединены с входами блока 6 памяти, с выхода которого считывается найденная вероятность в соответствии с таблицей на фиг.3.The device for classifying the sequence (Fig. 1) contains an analog-to-digital converter 1, a memory unit 2, n comparators 3, a decoder 4, n counters 5, a memory unit 6. The input of the analog-to-digital converter 1 is the input of the device, the first inputs of the comparators 3 are connected to the output of the analog-to-digital converter 1, the second inputs of the comparators 3 are connected to the output of the memory unit 2. The outputs of the comparators are connected to the inputs of the decoder 4, the outputs of which are connected to the inputs of the counters 5. The outputs of the counters 5 are connected to the inputs of the memory unit 6, from the output of which the found probability is read in accordance with the table in figure 3.

Устройство для классификации последовательности цифровых сигналов (фиг.1) работает следующим образом. До поступления на вход устройства классифицируемой последовательности в блок 2 памяти вводятся эталонные значения величин, относящихся к закону распределения, соответствие с которым определяется. Аналоговая последовательность после оцифровки в аналого-цифровом преобразователе 1 поступает на первые входы компараторов 3, на вторые входы которых последовательно поступают эталонные значения величин из блока 2 памяти. При превышении исследуемого значения над эталонным компаратор вырабатывает 1, в противном случае - 0. Количество n компараторов и количество n счетчиков определяется длиной исследуемой цифровой последовательности. Выходы компараторов соединены с входами дешифратора 4, таблица преобразования которого приведена на фиг.2 (на примере 6 входных значений в последовательности).A device for classifying a sequence of digital signals (figure 1) works as follows. Prior to receipt of a classified sequence at the device input, reference values of quantities related to the distribution law are entered into the memory unit 2, the correspondence with which is determined. After digitization in an analog-to-digital converter 1, the analog sequence is fed to the first inputs of the comparators 3, the second inputs of which consistently receive reference values from the memory unit 2. If the investigated value exceeds the reference, the comparator generates 1, otherwise - 0. The number n of comparators and the number n of counters is determined by the length of the studied digital sequence. The outputs of the comparators are connected to the inputs of the decoder 4, the conversion table of which is shown in figure 2 (for example, 6 input values in sequence).

Счетчики 5 последовательно производят подсчет, за один такт обрабатывая одно значение преобразования дешифратора 4, соответствующее одному значению исходной последовательности. Соответственно для обработки всей последовательности из n элементов потребуется n тактов для вычисления всех разрядов (значений счетчиков) выходного значения, которое после преобразования в блоке 6 памяти определяет вероятность отнесения последовательности к известному классу.The counters 5 sequentially count, for one cycle, processing one transform value of the decoder 4, corresponding to one value of the original sequence. Accordingly, to process the entire sequence of n elements, n clock cycles are required to calculate all the bits (counters) of the output value, which, after conversion in the memory block 6, determines the probability of classifying the sequence as a known class.

Выходы дешифратора соединены с входами счетчиков 5, осуществляющих поразрядный подсчет результатов оценки последовательности.The outputs of the decoder are connected to the inputs of the counters 5, performing bitwise counting of the results of the sequence evaluation.

Выходы счетчиков соединены с входами блока 6 памяти, таблица преобразования которого приведена на фиг.3 (на примере 6 входных значений в последовательности).The outputs of the counters are connected to the inputs of the memory unit 6, the conversion table of which is shown in figure 3 (for example, 6 input values in sequence).

Многие практические задачи обнаружения, распознавания, классификации, идентификации в различных областях науки и техники сводятся к статистической проверке гипотез. При этом наиболее мощные критерии основаны на статистиках мер рассогласования плотностей распределений, определяемых как функции от отношения правдоподобий Кульбака, χ-квадрат, Питмена.Many practical tasks of detection, recognition, classification, identification in various fields of science and technology come down to statistical testing of hypotheses. The most powerful criteria are based on statistics of measures of mismatch of distribution densities, defined as functions of the likelihood ratio of Kullback, χ-square, Pitman.

Однако практическое применение этих статистик связано со следующими трудностями:However, the practical application of these statistics is associated with the following difficulties:

- отсутствие аналитических моделей для распределений статистик при малых выборках;- lack of analytical models for the distribution of statistics for small samples;

- высокие вычислительные затраты, необходимые для формирования статистик;- high computational costs required for statistics;

- необходимость удовлетворения требованиям разбиения вариационного ряда на число интервалов (не менее 8-10) и количество элементов в интервалах (не менее 50-60), что не всегда возможно при малых объемах выборки.- the need to meet the requirements of dividing the variation series into the number of intervals (not less than 8-10) and the number of elements in the intervals (not less than 50-60), which is not always possible with small sample sizes.

Отнесение последовательности к известному классу осуществляется путем последовательного сравнения входных значений и значений, соответствующих известному закону распределения и хранящихся в блоке 2 памяти.The assignment of a sequence to a known class is carried out by sequentially comparing the input values and the values corresponding to the known distribution law and stored in the memory unit 2.

Теоретической основой правомерности таблицы преобразования, которая приведена на фиг.3, является концептуальная модель канонического представления пар распределений и статистики мер рассогласования плотностей распределений с использованием данной модели, изложенная в [3].The theoretical basis for the legitimacy of the transformation table, which is shown in figure 3, is a conceptual model of the canonical representation of pairs of distributions and statistics of measures of mismatch of distribution densities using this model, described in [3].

Концептуальная модель представляет собой выражение одного закона распределения

Figure 00000002
через другой закон
Figure 00000003
, или проекцию закона
Figure 00000002
на закон
Figure 00000003
.The conceptual model is an expression of one distribution law
Figure 00000002
through another law
Figure 00000003
, or projection of the law
Figure 00000002
to law
Figure 00000003
.

Графическое изображение и ключ построения концептуальной модели по выборочным данным приведены на фиг.4.A graphic image and a key for constructing a conceptual model based on sample data are shown in Fig. 4.

Выражения для вычисления статистик мер рассогласования по Кульбаку (ΔI, ΔI*), хи-квадрат (Δχ2), Питмену (Δp) с использованием концептуальной модели имеют видThe expressions for calculating the statistics of mismatch measures according to Kullback (ΔI, ΔI *), chi-square (Δχ 2 ), Pitman (Δp) using the conceptual model have the form

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000006
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где n1, и n2 - объемы первой и второй выборок; Jν1=1 при ν1≠0 и Jν1=0 при νi=0; ν1 - число элементов второй выборки, находящихся между (i-1)-й и i-й порядковыми статистиками вариационного ряда первой выборки.where n 1 and n 2 are the volumes of the first and second samples; Jν 1 = 1 for ν 1 ≠ 0 and Jν 1 = 0 for ν i = 0; ν 1 is the number of elements of the second sample located between the (i-1) th and i-th order statistics of the variational series of the first sample.

Если определить последовательность значений ν1, ν2, ..., ν6 как код конкретной концептуальной модели, то для приведенного примера (фиг.4, 5) код определяется в виде 101231.If you define a sequence of values ν 1 , ν 2 , ..., ν 6 as a code for a specific conceptual model, then for the given example (Figs. 4, 5), the code is defined as 101231.

Способ формирования кода показан на фиг.6, где представлен общий вариационный ряд для рассматриваемого примера. На оси Х символом "х" обозначены значения элементов первой выборки и символом "•" - значения второй выборки.A method for generating the code is shown in FIG. 6, which shows a general variation series for the example in question. On the X axis, the symbol "x" denotes the values of the elements of the first sample and the symbol "•" - the values of the second sample.

В связи с аддитивностью функций статистик их значения будут одинаковыми для всевозможных перестановок. Например, концептуальные модели с кодами 110231; 231110; 312110 и т.д. будут иметь одинаковые значения статистик. Число всевозможных концептуальных моделей с одинаковым значением статистик определяется числом перестановок в коде и представляется формулойDue to the additivity of the statistics functions, their values will be the same for all kinds of permutations. For example, conceptual models with codes 110231; 231110; 312110 etc. will have the same statistic values. The number of all possible conceptual models with the same statistic value is determined by the number of permutations in the code and is represented by the formula

Figure 00000009
Figure 00000009

Понятие числового значения кода определяется как число с (n1+1) разрядом и основанием позиций n2, т.е. как код, упорядоченный по убыванию значащих разрядов, начиная со старшего разряда.The concept of a numerical value of a code is defined as a number with (n 1 +1) digit and the base of positions n 2 , i.e. as a code sorted in descending order of significant digits, starting with the most significant digit.

Исследования показали на существование связи между значениями упорядоченного кода и статистик, вычисленных для концептуальной модели. При этом моделям с большим числовым значением кодов соответствуют большие значения статистик.Studies have shown the existence of a relationship between the values of the ordered code and statistics calculated for the conceptual model. At the same time, models with a large numerical value of codes correspond to large values of statistics.

В настоящей работе в критериях принятия решений вместо статистик, определяемых формулами (1)-(4), предлагается применять соответствующие им числовые значения кодов, по которым находят пороги принятия решений.In this paper, in the decision criteria, instead of the statistics determined by formulas (1) - (4), it is proposed to use the corresponding numerical values of the codes by which decision thresholds are found.

Необходимым условием возможности принятия решений является знание распределения статистик. Исходя из сказанного выше, предлагается критерий принятия решений, основанный на кодах, что позволяет отказаться от расчетов по приведенным выше формулам (1)-(4).A prerequisite for decision making is knowledge of the distribution of statistics. Based on the foregoing, a decision-making criterion based on codes is proposed, which allows us to abandon calculations according to the above formulas (1) - (4).

Таким образом, устройство для классификации последовательности цифровых сигналов осуществляет определение закона распределения случайных величин путем сортировки и соотнесения их в интервалы эталонных выборок, что исключает операции сложения, умножения, деления и т.п., и требует существенно меньших вычислительных затрат, следовательно, повышает быстродействие устройства и упрощает его, исключая вычислительные блоки.Thus, the device for classifying the sequence of digital signals determines the distribution law of random variables by sorting and correlating them into the intervals of the reference samples, which eliminates the addition, multiplication, division, etc., and requires significantly lower computational costs, therefore, improves performance device and simplifies it by eliminating computing units.

Для технической реализации устройства для классификации последовательности цифровых сигналов использован аналогово-цифровой преобразователь иностранного производства типа AD9054ABST-200, дешифратор, компараторы и счетчики реализованы на перепрограммируемых логических интегральных схемах XC2S50 с памятью хранения структуры схемы XC17S50 - фирмы XILINX, постоянные запоминающие устройства Т27С512.For the technical implementation of the device for classifying the sequence of digital signals, a foreign-made analog-to-digital converter type AD9054ABST-200 was used, the decoder, comparators and counters were implemented on XC2S50 reprogrammable logic integrated circuits with XILINX company XC17S50 structure memory, T27C512 read-only memory devices.

Предлагаемое изобретение позволяет осуществить определение закона распределения случайных величин для классификации последовательности цифровых данных по имеющейся эталонной последовательности.The present invention allows the determination of the law of distribution of random variables to classify a sequence of digital data according to the available reference sequence.

Источники информацииInformation sources

1. Авт. св. СССР № 830399, кл. G 06 F 15/36, 1979.1. Auth. St. USSR No. 830399, class G 06 F 15/36, 1979.

2. Авт. св. СССР № 1310842, кл. G 06 F 15/36, 1986.2. Auth. St. USSR No. 1310842, class G 06 F 15/36, 1986.

3. Л.Н. Борисоглебская. Критерий принятия решений, основанный на кодах, в задачах обнаружения и распознавания. М., Телекоммуникации, № 7, 2001, с. 27-33.3. L.N. Borisoglebskaya. Code based decision making criterion in detection and recognition tasks. M., Telecommunications, No. 7, 2001, p. 27-33.

Claims (1)

Устройство для классификации последовательности цифровых сигналов, содержащее аналогово-цифровой преобразователь, первый блок памяти, предназначенный для хранения эталонных значений величин соответствующего закона распределения, счетчики, вход аналого-цифрового преобразователя является входом устройства, отличающееся тем, что в него введены второй блок памяти, предназначенный для хранения значений вероятностей в соответствии с эталонным законом распределения, n компараторов и дешифратор, причем количество счетчиков увеличено и равно количеству компараторов, первые входы компараторов соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы компараторов соединены с выходом первого блока памяти, выходы компараторов соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с входами счетчиков, выходы счетчиков соединены с входами второго блока памяти.A device for classifying a sequence of digital signals containing an analog-to-digital converter, a first memory unit designed to store reference values of the values of the corresponding distribution law, counters, the input of an analog-to-digital converter is the input of the device, characterized in that a second memory unit is inserted into it for storing probability values in accordance with the reference distribution law, n comparators and a decoder, and the number of counters is increased and According to the number of comparators, the first inputs of the comparators are connected to the output of the analog-to-digital converter, the second inputs of the comparators are connected to the output of the first memory block, the outputs of the comparators are connected to the inputs of the decoder, the outputs of which are connected to the inputs of the counters, the outputs of the counters are connected to the inputs of the second memory block.
RU2003115087/09A 2003-05-20 2003-05-20 Device for classification of digital signals order RU2268485C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115087/09A RU2268485C2 (en) 2003-05-20 2003-05-20 Device for classification of digital signals order

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003115087/09A RU2268485C2 (en) 2003-05-20 2003-05-20 Device for classification of digital signals order

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003115087A RU2003115087A (en) 2004-11-20
RU2268485C2 true RU2268485C2 (en) 2006-01-20

Family

ID=35635573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003115087/09A RU2268485C2 (en) 2003-05-20 2003-05-20 Device for classification of digital signals order

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2268485C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450356C2 (en) * 2010-03-09 2012-05-10 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (ФГОБУ ВПО МТУСИ) Method for automated robust classification radio signals according to structure-time parameters
RU2453915C1 (en) * 2010-12-15 2012-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Apparatus for classifying digital signal sequences

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450356C2 (en) * 2010-03-09 2012-05-10 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (ФГОБУ ВПО МТУСИ) Method for automated robust classification radio signals according to structure-time parameters
RU2453915C1 (en) * 2010-12-15 2012-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Apparatus for classifying digital signal sequences

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003115087A (en) 2004-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9191260B1 (en) Method and apparatus to determine a match between signals
Ryabko et al. Compression-based methods of statistical analysis and prediction of time series
Schaffernicht et al. On estimating mutual information for feature selection
CN109460398B (en) Time series data completion method and device and electronic equipment
EP0295464B1 (en) Rank-order filter
CN110633154B (en) Data full-sorting method and system
RU2268485C2 (en) Device for classification of digital signals order
CN106847306B (en) Abnormal sound signal detection method and device
CN117077586A (en) Register transmission level resource prediction method, device and equipment for circuit design
CN104751459B (en) Multi-dimensional feature similarity measuring optimizing method and image matching method
CN108345943B (en) Machine learning identification method based on embedded coding and contrast learning
US5168567A (en) Data sorting circuit
Ryabko Applications of universal source coding to statistical analysis of time series
RU2453915C1 (en) Apparatus for classifying digital signal sequences
CN110798223A (en) Minimum run length switching point mark coding compression method and device
CN112612762A (en) Data processing method and related equipment
Turan et al. Implementation of CT and IHT processors for invariant object recognition system
CN113381777A (en) Digital reconfigurable channelized single-bit receiver and implementation method thereof
Said On the determination of optimal parameterized prefix codes for adaptive entropy coding
Zhang et al. A parameterized approximation algorithm for the chromatic k-median problem
CN116894209B (en) Sampling point classification method, device, electronic equipment and readable storage medium
CN1230987C (en) Code generation circuit
Ivanov et al. Simplified Wavelet Filter Implementation for Real-Time Signal Recognition
CN112969074B (en) Full parallel frequency sorting generation method applied to static Hoffman table
Miranker Systolic Super Summation with Reduced Hardware

Legal Events

Date Code Title Description
FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20050214

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090521