SU1015392A1 - Устройство дл вычислени коэффициентов разложени временного процесса - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕ- V НИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ВРЕНЕННОГО ПРОЦЕССА, содержащее входной регистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели. объединенные в п группы ( число вычисл емы х коэффициентов), причем Перва  группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитател , р-  группа (рв2,...,п) содержит () регистров сдвига и 2 сумматоров:вычитателей ,вход входного регистра сдвига  вл етс  входом устройства и , подключен к входу вычитаемого вычитател , выхдд входного регистра сдвига пОдклю юн к входу уменьшаемого вычитдтел , выход которого подключен к вхОду регистра сдвига первой группы и к дополнительному входу устройства , вход и выход первого регистра каждой группы подключены к входам первого сумматора-вычитател  той же . группы, вход и выхбд { -го регистра сдвига J-1 группы (i 2,.. ., ,...,n) подключены к входам (J-fl)го сумматорд-вычитател  J-й группы, .выход суммы первого сумматора-вычитател  (р-))-й группы подключён к входу первого регистра сдвига р-й .группы, выходы суммы и разности k-ro Iсумматора -вычитател  (j-1)-й группы (.f2f.,., 2 } подключены сдртветстieeHHO к входам

Description

его регистров сдвига соединены с вторым входом второго переключател , выходы второго и третьего регистров сдвига подключены к вторым входам первого и второго сумматоров соответственно , выход второго регистра сдвига подключен к второму входу пер- ни 

вого переключател , входы первого и второго регистров сдвига  вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока вычислени  вторых разностей, выходы первого и второго переключателей  вл ютс  выходами блока вычислевторых разностей.

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированного процессора в аппаратуре сжати  информации при передаче данных, дл  спектрального анализа временных процессов, дл  цифровой оЬработки звуковых и видеосигналов, радиолокационных сигналов и т.д.

Известно устройство дл  вычислени  коэффициентов разложени  временного процесса, содержащее регистры сдвига и сумматоры-вычислители. Данное устройство вычисл ет коэффициенты разложени  в базисе Уолша Cl 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  вычислени  коэффициентов разложени  временного процесса, содержащее входной регистр, вычита тель и группы блоков, причем перва  группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитател , р-  группа (,.. .nV содержит регистров сдвига, 2 сумматоров-вычитатёлей и, кроме того, в каждой группе кроме первой содержитс  дополнительный регистр сдвига.

С помощью известного устройства воможно вычисление коэффициентов разложени  временного процесса в р д по системам функций Уолша и .нкций  вл ющихс  первообразными от функций Уолша 2.

Недостатком известных устройств  вл етс  невозможность вычислени  коэффициентов разложени  в р д по системе кусочно-квадратических. функций .

Цель изобретени  - расширение фун кциональных возможностей устройства, заключающеес  в возможности вычислени  кбэффициентов разложени  вре менного процесса в базисе кусочноквадратических функций.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  вычислени  коэффициентов разложени  временного процесса, содержащее входной ре- гистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели , объединенные в п группы, (2 число вычисл емых коэффициентов), причем перва  группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитател , р-  группа (,...,п) содержит регистров сдвига и 2 сумматоров-вычитатеЛей , вход входного регистра сдвига  вл етс  входом устройства и подключен к входу вычитаемого вычитател , выход входного регистра сдвига подключен к входу уменшаемого вычитател , выход которого подключен к входу регистра сдвига первой группы и к дополнительному входу устройства, вход и выход первого регистра каждой группы подключены к входам первого сумматора-вычитател  той же группы, вход и выход i -го регистра сдвига j-й группы (i 2, ..., 2Н- 1 ; j 3....,п) подключены к входам (i+l)-ro сумматора-вычитател  j-й группы, выход суммы первого сумматора-вычитател  (р-1)-й группы подключен к входу первого регистра сдвига р-й группы, выходы суммы и разности k-го сумматора-вычитател  О1)-й группы (,..., 2) подключены соответственно к входам (2k-2) (2k-1)-го регистров сдвига j-й группы, выходы сумматоров-вычитателей п-й группы  вл ютс  выходами устройства,, содержит (п-1) блоков вычислени  вторых разностей . причем первый и второй входы (p-ij-го-блока вычислени  вторых разностей подключены к выходам суммы и разности riepврго сумматора-вычитател  (pi-l)- и группы, а выходы (p-l)-ro блока вычислени  вторых разностей подключены к входам второго сумматора-вымитател р-й группы. Кроме того, блок вычислени  втр. рых разностей состоит из трех perH ctpoB сдвига, вычитател , двух сумматоров и двух переключателей, при ,чем вход и выход первого регистра сдвига подключены соответственно к «ходу вычитаемого и входу уменьшаемого вычитател  в блоке вычислени  вторых разностей, выход вычитател  в блоке вычислени  вторых разностей подключен к первым щходам первого и второго сумйаторов, выходы которых подключены к первым входам .первого и второго переключателей соответств енно, входы второго и третьего регистров сдвига соединены с вторым входом второго перек юнател , выходы вт( и третьего I jri/1 у ffVifv f /ai в I f rt щ Н vr регистров. сдвига подключены к вторым 4КА .. л tAhJ Ч чш-/Ч1% входам первого и второго сумматоров соответственно, выход второго регист ра сдвига подключен к второму входу первого переключател ,входы первого второго регистров сдвига  вл ютс  со ответственно первым и вторым входами блока вычислени  вторых разностей, выходы первого и второго переключателей  вл ютс  выходами блока вычи лени  вторых разностей. На фиг. t приведена функциональна  схема устройства дл  вычислени  коэффициентов разложени  времен ного процесса при на фиг.2 функциональна  схема блока вычислени  вторых разностей; на- фиг. 3гкервые восемь функций Уолша (waE) ипо дев ть функций «систеш первообразных функций Уолша (та Е) и кусоч йо-квадратических функций (даЕ) i на фиг. i - граф вычислений. Устройство содержит регистры 1-6 сдвига, вычитатель 7 сумматор ы-вычи тateли в-Ц; блоки. 15 и вычислени  вторых разностей, входы 17 и 18.И выходы 19-26. Блок вычислени  вторых разностей состоит из регистров 27.-29 сдвига вычитател  30,сумматоров 31 и 32, переключателей 33 и З и имеет входы 35. и 36 и выхода 37 гв. Группы блоков (фиг, 1) представле :Ны  русами, liiкаждом последующем  ру Се длительность задержек сигнала в регистрах по сравнению с преды; |||им  ру сом увеличиваетс  вдв.бе. Аналогично длительность зэдермек в регистрах 27-29 сдвига вычислени  вторых разностей ка (дого последующего  руса по сравнению с преды/ 1цим  русом увеличиваетс  вдвое, Длительность задержек сигнала в peгистрах сдвига блока 15 (второго  руса) следующа : регистров 27 и 2д два такта . а регистр 29 , (и соответствующие ему регистры сдвигав блоках дл  вычислени  вторых разностей последующих  русов) задерж 1у сигнала не производит (он предназначен только дл  сдвига принимаемого им кода на два разр да влево, т.е. умножени  на четыре). «(1.8, Функции системы л ютс  линейными комбинаци ми от фуик ( iT. ЦийО (t).Система функций . , - ,if: определ етс  следующим образом t) О ) «t e(ti api{t) (ЙС) .. Г i J±lJ.i p « 1,2,..., n , I 0,1,2,..., J «. .. Функции gat (j.t) и (lj(t) одного орИГдка p св заны мемсду собой преобг азованием Уолша соответствующей разерности 2 gal (00 ,0 «CUft) даЦ (0,) J 5101 где элементы матрицы Уоп .. .. p-l ша размерности с i , Системы функций Qj(t)} и {gaEXj.t) - суть полные систе мы линейно-независимых кусочно-квадратических функций и она образуют базис в пространстве о,1}.

t|j I(l|-f(0)i

(oR(i;.

) ,2i-4- P.,MР-1. j, -о--I Т-ЦА -

8

-У... - ,,р-1,,

8 , Ввиду (1) коэффициенты {CjYn интер пол цирнного разлрж ни  f(t)elO,1 С(азисе с с« (.ooc. узлами интерпол ции t, I i ,..., 2 могут быть получены с помощью преобразовани  Уолша над коэффициентами того же пор дка р по (1). Граф ал17Оритма дл  вычислени  коэффициентов Cj и Cj при изображен на фиг, При коммутации перекпючатблей во всех блоках вычислени  вторых разностей таким образом, что соедин етс  второй (нижний) вход с выходом переключател , производитс  вычисление коэффициентов разложени  временного процесса в базисе Уолша (при по туплении дискретных отсчетов на вход 18) или в базисе гоаР-функ |Ций (при поступлении отсчетов на вход 17). В этом случае каждый блок дл  вычислени  вторых разностей пред ставл ет собой обычный регистр сдвига на 2 VaKTOB (при нахождении блока в р-ом  русе).Работа устройства в этом случае не отличаетс  от работы прототипа. . При коммутации переключателей во всех блоках вычислени  вторых разностей таким образом, что коммутируетс  первый (верхний) вход с выходом в 26 1ожно показать, что коэффициенты ( интерпол ционного разложени  любой f(t) в базисе .{Q (t) с узлами интерпол ции 7Г; J ,, ..., 2 можно вычислить помеле следующей . формуле переключател , производитс  вычисление коэффициентов paзлoжeн j:Я врек), ного процесса в базисе rc|rol(i,t)J.gg, Рассмотрим работу устройства в этом случае. Дискретные отсчеты сигнала х, х ..., х-лп последовательно с заданной частотой поступают на вход 17, задерживаютс  на один такт в pertiCTpe 1 сдвига, и на выходе вычитател  7 по вл ютс  последовательно значени  первых разностей процесса Др,д ..., Ч N первом регистре 2 первого  руса Л задерживаетс  на один такт, поэтому на выходах сумматора-вычитател  8 в третьем такте, сформируютс  значени  Д + -t , Д0-Д, Эти значени  поступают на входы блока 15 вычислени  вторых разностей . Еще через- два такта на входы блока 15 поступ т значени  д2+ з 2- 3 блока 15 в вычитателе 30 производитс  вычитание ( - (Q-t- Д) , так как в регистре 27 блока 15 сигнал Дд +Л задёрживаетс  на два такта. В регистре 28 блока 15 сигнал Д0-Ач задержитс  на два такта, кроме того, « регистрах 28 и 29 блока 15 сигналы Д, сдвигаютс  на два разр да влево Хчто соответствует их умножению на четыре ). Таким обраэом, на п том такте на выходах регистров 29 сдвига соответственно окажутс  значени  4 (Q-A и 4 (Л2-Лj). Сумматоры 31 и производ т сложени  кодов, которые поступает на их,входы: ((ГМ()-() «ЭДд-54 Д2 Э сумматоре 31 и. 4 (VAyr(VM-(M--{VM +542-3 5 . в сумматоре 32; Таким образом, на выходах блока 15 окажутс  коэффициен ты 8С;.8С|. В дальнейшем над значени ми этих сумм в блоках 10, 5, 6, 13 и lA производитс  быстрое преобразование Уолща размерностью четьфе. Значени  А, АЭ fe -J поступают на вход регистра 3 сдвига второго  ру , са, где задерживаютс  на два такта, в сумматоре-вычитателе 9 производитс  вычис ние значений (fljj+a j+Aj «л-«1й 28 Работа устройства на последующих тактах и .в последующем  русе производитс  аналогично с той толькоразницей , что все регистры сдвига в каждом последующем  русе задерживают сигнал на врем  в два раза брльщее, чем в предыдущем  русе. Регистр k сдвига и сумматор-вычитатель 11 производ т сложение и вычитаиие сигналов ( и (,+ . дл  Вычислени  первЦх коэффициентов раз ожени  Сg и C-f (фиг .k), Таким образом,вычисление коэффициентов разложени  временного процесса в базисе да Е-функций Сд.С,.. .С выполн етс  в общей сло кности за дев ть (в общем случае за ) такTOBi . .- . Предлагаемое устройство по сравненйю с прототипом характери уетс  более широкими (| йкционалънымй возможност ми , заключающимис  в возможности вычислени  коэффициентов разло- . жени  временного процесса в Оазисе кусочно-ква/фатических функций.

Й«Г

Claims (2)

1. Г. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ВРЕМЕН•НОТО ПРОЦЕССА, содержащее входной регистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели, объединенные в η группы (2^П- число < вычисляемых коэффициентов), причем Первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (р»2,...,п) содержит (2^-1) регистров сдвига и 2^“¹сумматоров- • вычитателей,вход входного, регистра сдвига является входом устройства и подключен к входу вычитаемого вычитателя, выход входного регистра сдвига подключен к входу уменьшаемого вычитателя, выход которого подключен к входу регистра сдвига первой группы, и к дополнительному входу устройства, вход и выход первого регистра каждой группы подключены к входам первого сумматора-вычитателя той же . группы, вход и выход 1 -го регистра сдвига j-Ι группы (1“2,.. .,2^-1; J*3»...»-n) подключены к входам· (1+1)го сумматора-вычитателя j-й группы, .выход суммы первого сумматора-вычи тателя (р-))~й группы подключен к • входу первого регистра сдвига р-й .группы, выходы суммы и разности к-го ΐсумматора-вычитателя (j-IJ-й группы (к=2,..., 2*·) подключены сдртветст^венно к входам (2к-2)-го и (2к-1)-го регистров сдвига j-й труппы, выходы сумматоров-вычитателей п-й группы являются выходами устройства, о т л и. ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, заключающегося в возможности вычисления коэффициентов разложения временного .процесса в базисе кусочно-квадратических функций, оно содержит (п-1) блоков вычисления вторых разностей, причем первый и второй входы (р-1)-го блока вычисления вторых разностей подключены к выходам суммы и разности первого сумматора-вычитателя (р-1)-й группы, а выходы (р-1)-го блока вычисления вторых разностей подключены к входам второго сумматора-вычитателя р-й группы.
2. 2. Устройство по π. 1, о т л ичающееся тем, что блок вычисления вторых разностей состоит из трех’регистров сдвига, вычитателя, двух сумматоров и двух переключателей,· причем вход и выход первого регистра сдвига подключены соответст

   СЛ

   00 С© ьо венно к входу вычитаемого и входу уменьшаемого вычитателя в блоке вычисления вторых разностей, выход вычитателя в блоке вычисления вторых разностей подключен к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к первым входам первого и второго переключателей соответственно, входы второго и треть его регистров сдвига соединены с вторым входом второго переключателя, выходы второго и третьего регистров сдвига подключены к вторым входам первого и второго сумматоров соот- ’ ветственно, выход второго регистра сдвига подключен к второму входу пер вого переключателя, входы первого и второго регистров сдвига являются соответственно первым и вторым входами блока вычисления вторых разностей, выходы первого и второго переключателей являются выходами блока вычисления вторых разностей.