Claims (2)
На первом этапе измерений на вход анализатора подаетс исследуемый сигнал, а в блоке 11 формировани микрокоманд вырабатываетс тактовый сигнал, который поступает на управл ющий вход аналого-цифрового преобразовател 1. Полученный р д отсчетов поступает через элемент ИЛИ 2 и 3 на информационные входы В со ответствующих блоков 4 и 5 пам ти. Одновременно с выхода блока 11 пост пают импульсы-микрокоманды разрешени записи на входы С2 блоков 5 и пам ти. При этом отсчеты сигнала с выход аналогё-цифрового преобразовател 1 подаютс также в измеритель 8 дисперсии , в котором определ етс дисперси сигнала. С 12-го выхода бло ка 11 формировани микрокоманд пода етс сигнал на управл ющий вход измерител 8 дисперсии, осуществл ее считывание с его выхода на 1-й вход блока 10 рекурсий. Этап вычислени КЛП осуществл етс итеративно, причем кажда т- ите раци содержит три шага вычисленийфильтрацию ошибок линейного предсказани (в фильтре 6), вычисление КЧК (в вычислителе 7), вычисление КЛП (в блоке 10 рекзФсий) . На первой итерации (т 1, п 2) последовательность выборок Xtl), записанна в блоки 4 и 5 пам ти, счита етс соответственно последовательностью ошибок линейного предсказани Вперед f Cl) х(1) и последовательностью ошибок линейного пред сказани Назад В(1) х(1). По тактовым импульсам с 3-го выхо да блока 11 формировани микрокоманд с блоков 4 и 5 пам ти считываютс последовательности кодов f,, (1) и В (1) соответственно на первый и вто рой входы решетчатого фильтра 6 пред сказани , на выходах которого формируютс значени ) - f (l) , В (1) Вр(1-1). Эти последовательности вновь записываютс по тактовым импульсам С2 и адресам (выходы блока 11) в те же чейки блоков 4 и 5 па м ти и одновременно подаютс на первый и второй входы вычислител 7 частных коррел ций, в котором эти последовательности суммируютс , возвод тс в квадрат и снова попарно суммируютс , образу новые последовательности S,.,;-f,(nvB,(f),{c)-&{Ofj pf(fj.ft,(4 S,,,,(e)B,(.(t)-B,(fjJ |--{7 i;(f).6,(t)j, По команде СЗ с выхода блока 11 на выходе вычислител формируетс значение коэффициента частной коррел ции q, , соответствующего итерации m 1: q, 5- . Коэффициент Ч, по тактовому импульсу С4 (14-й выход блока 11 формировани микрокоманд) считываетс в регистр решетчатого фильтра 6 предсказани (вход ВЗ) и одновременно подаетс на 2-й вход блока 10 рекурсий и через квадратор 9 на его 3-й вход, т.е. в умножители 17 чеек 14.1, 14.2, ..., 14.N поступает коэффициент q , а в умножитель 19 чейки 15 поступает коэффициент q , который перемножаетс с коэффициентом Р , считанным из накапливающего сумматора 21. Одновременно с операци ми считывани кодов х, формировани сумм 8,и 3, и коэффициента q , выполн емыми соответственно в блоках 4 и 5 пам ти, решетчатом фильтре 6 предсказани и вычислителе 7 частных коррел ций, в блок 10 рекурсий подаютс тактовые импульсы С5 (с 7-го выхода блока 11) дл записи кодов, считанных с регистра 13 коэффициента и накапливающих сумматоров 18 в соответствии с адресами А формируемыми блоком 11 . :С 6-го Одновременно импульс Cgp;v. выхода блока 11 формировани микрокоманд поступает на управл ющий вход умножителей 17 и умножител 19. Обозначим коэффициенты, записанные в егистры 16 индексами с), т.е. при первой итерации в регистрах 16 чеек 14.1 и 14.2 образуетс инвертированный вектор КЛП нулевого пор дка d, d, . Значени КПП перемножаютс в умножител х 17 с коэфициентом q., а полученные произедени поступают в накапливающие сумматоры .18, в которых суммируютс предьщущими коэффициентами, формиу оцёнку вектора КЛП первого по дка в соответствии с вьфажением f«J 1-0. U I La, I dJ. При этом в чейке 15 преобразовани формируетс оценка 1-го пор дка ошибки линейного предсказани Р , в умножителе 19 осуществл етс перемножение кода числа Ч, с кодом числа Рд (считанным из накапливающего сум матора 21), а их произведение через элемент ИЛИ 20 подаетс в накапливающий сумматор 21 с отрицател ным знаком, формиру оценку qf Po(i-q). Р Р -Р I Ос Этими операци ми завершаетс пер ва итераци () процедуры вычислени КЛП; Последующие итерации (, 3,,.. N) осуществл ютс аналогично, отлича сь тем что в регистры 16 сдвига за писываютс соответственно 3, .4...... i ( N+1) значений вектора КЛП (на единицу больше числа т), что иллюстрируетс в таблице преобразований. Этап вычислени спектра начинаетс в момент окончани N-й итератдни преобразований: с выхода блока 11 поступает потенциал, открывающий эле менты И 23 и 24, и потенциал, закрывающий элемент И 25 в блоке 10 рекурсий . При этом прекращаетс формирование кодов адресов и тактовых им пульсов на выходах блока 11 формиро вани микрокоманд, кроме выхода,по которому тактовые импульсы начинают поступать на управл ющий вход Фурье преобразовател 12, В соответствии с адресами А:, 0,1,2,,,,, (N+1), формируемыми в блоке 11, на информационный вход Фурье-преобразовател 12 считываютс коэффициенты cv и соответ ственно из регистра 13 и накаплн:вающих сумматоров 18, а также коэффициент Р из накапливающего сумматор 21 - через элемент И 23, элемент ИЛИ 22 и элемент И 24, Фурье-преобразователь 12, который работает, например, по известной подпрограмме13быстрого преобразовани Фурье (БПФ) или по аппаратно-ориентированному принципу (анало гично серийному Фурье-преобразовате лю Х6-8) осуществл ет вычисление р да коэффициентов Фурье аналогично известному анализатору. Таким образом , на выходе Фурье-преобразовател 12 поступает оценка спектра исследуемого случайного процесса, пол ченна на интервале анализа, как и в известном анализаторе, но с точностью более высокой до 2.раз, что вл етс существенным дл многих 156 экспериментов. Увеличение точности оценки спектра определ етс более полиым использованием информации, содержащейс в реализации сигнала, благодар цроцедуре, называемой ли-: нейным предсказанием Вперед и Назад, Основные достоинства предлагаемого анализатора состо т в большой точности измер емой оценки спектра, устойчивости оценки при любых пор дках М L, большей разрешающей способностью , однородности структуры (что особенно перспективно при построении анализатора на основе матричных БИС) , Анализатор может быть реализован на серийных блоках-приборах (АЦП, БПФ, блоки пам ти), а также на известных микросхемах серий 155, 176 и др. Формула изобретени 1, Анализатор спектра с линейным предсказанием, содержащий входной аналого- цифровой преобразователь, блок формировани микрокоманд, измеритель дисперсии, квадратор, блок рекурсий, Фурье-преобразователь, блок пам ти, первьй и второй элементы ИЛИ, причем вход измерител дисперсии соединен с выходом аналого-цифрового преобразовани , а вы- ход - с первым входом блока рекурсий , выход которого соединен с входом Фурье-преобразовател , первый выход блока формировани микрокоманд подключен к тактовым входам аналого-цифрового преобразовател и измерител дисперсии, второй, третий и четвертый выходы - соответственно к входам записи, считывани и адресации блока пам ти, а питый, щестой, седьмой, восьмой, дев тый, дес тый, одиннадцатый, и двенадцатый выходы блока формировани микрокоманд подключены к соответствующим управл ющим входам блока рекзфсий, Фурье-преобразовател и измерител дисперсии, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени спектра , в неговведены последовательно соединенные второй блок пам ти, решетчатый фильтр-предсказани и вычислитель частных коррел ций, при этом второй вход решетчатого фильтpa предсказани соединен с выходом первого блока пам ти, третий вход объединен с входом квадратора, с вторым входом блока рекурсий и с в ходом вычислител частных коррел ций , второй вход которого соединен с вторым выходом решетчатого фильт ра предсказани , а выход квадратора соединен с третьим входом блока рекурсий, первый и второй входы вычислител частных коррел ций подключены также к первым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых объединены и подключены к выходу аналого-цифрового преобразовател , а выходы соединены с информационным входами соответственно первого и второго блоков пам ти, причем управл ющие входы записи считывани и адресации второго блока пам ти объединены с соответствукнцими управл ющими входами первого блока па м ти, а управл ющие входы вычислител частных коррел ций и решетчатого фильтра предсказани соединены соответственно с вторьм и тринадцатым п тым и четьфнадцатым входами блока формировани микрокоманд, At the first stage of measurements, the signal under study is fed to the analyzer input, and in the microcommand formation unit 11 a clock signal is produced, which is fed to the control input of the analog-digital converter 1. The received series of samples is fed through the OR element 2 and 3 to the information inputs B of the corresponding blocks 4 and 5 of memory. At the same time, from the output of block 11, pulse-microcommands for writing resolution to inputs C2 of blocks 5 and memory are posting. In this case, the signal samples from the output of the analog-digital converter 1 are also fed to the dispersion meter 8, in which the signal dispersion is determined. From the 12th output of the micro-command formation unit 11, a signal is sent to the control input of the dispersion meter 8 by reading it from its output to the 1st input of the recursion unit 10. The stage of calculating the LPC is performed iteratively, and each t-item contains three steps to compute the filtering of linear prediction errors (in filter 6), the calculation of the FCR (in the calculator 7), the calculation of the LPC (in block 10). At the first iteration (t 1, p 2), the sequence of samples Xtl) recorded in blocks 4 and 5 of memory is calculated respectively as a sequence of linear prediction errors Forward (Cl) x (1) and a sequence of linear prediction errors Back B (1) x (1). The clock pulses from the 3rd output of the microcommand formation unit 11 from the memory blocks 4 and 5 are read into the sequence of codes f ,, (1) and В (1), respectively, on the first and second inputs of the lattice filter 6 of the prediction, on the outputs of which the values are formed) - f (l), B (1) BP (1-1). These sequences are again recorded by clock pulses C2 and addresses (outputs of block 11) in the same cells of blocks 4 and 5 at the same time and simultaneously fed to the first and second inputs of the calculator 7 private correlations, in which these sequences are summed, squared and again in pairs are summed up, forming a new sequence S,.,; - f, (nvB, (f), {c) - & {Ofj pf (fj.ft, (4 S ,,,, (e) B, ( . (t) -B, (fjJ | - {7 i; (f) .6, (t) j. At the command Sz from the output of block 11, the output of the calculator generates the value of the partial correlation coefficient q, corresponding to the iteration m 1 : q, 5-. NT-C, according to the clock pulse C4 (the 14th output of the micro-command formation unit 11) is read into the prediction trellis filter register 6 (the input of the OT) and is simultaneously fed to the 2nd input of the recursion unit 10 and through the quadrant 9 to its 3rd input, i.e., the multipliers 17 of the cells 14.1, 14.2, ..., 14.N receive the factor q, and the multiplier 19 of the cell 15 receives the coefficient q, which is multiplied with the coefficient P, read from the accumulating adder 21. Simultaneously with the read operations codes x, summation of 8, and 3, and coefficient q, performed respectively in blocks 4 and 5 of memory, the prediction grid filter 6 and the calculator of 7 partial correlations, the C5 clock pulses (from the 7th output of block 11) are supplied to the recursion unit 10 to record the codes read from the coefficient register 13 and accumulating adders 18 according to with addresses A formed by block 11. : From the 6th Simultaneously, the impulse Cgp; v. the output of the micro-command formation unit 11 is fed to the control input of the multipliers 17 and the multiplier 19. Denote the coefficients recorded in the register by 16 indices c), i.e. during the first iteration in registers 16 of cells 14.1 and 14.2, an inverted LPC vector of zero order d, d, is formed. The values of the transmission are multiplied in multipliers 17 with a coefficient q., And the resulting operations are received in accumulating adders .18, which are summed up by the previous coefficients, to form an estimate of the first-order CLP vector in accordance with f J J 1-0. U I La, I dJ. At the same time, in the conversion cell 15, the estimate of the 1st order of the linear prediction error P is formed, the multiplier 19 multiplies the code of the number H, with the code of the number Pd (read from the sum accumulator of the matrix 21), and their product is transmitted through the element OR 20 accumulating adder 21 with a negative sign, form the estimate qf Po (iq). P P -P I OC These operations complete the first iteration () of the LPC calculation procedure; Subsequent iterations (, 3 ,, .. N) are carried out in a similar way, differing in that the shift registers 16 are written, respectively, 3, .4 ...... i (N + 1) values of the CLP vector (one more than the number t) as illustrated in the conversion table. The spectrum calculation stage starts at the moment of the end of the Nth iteration transformation: from the output of block 11, the potential arrives, opening elements And 23 and 24, and the potential closing element And 25 in block 10 recursions. In this case, the formation of address codes and clock pulses at the outputs of the microcommand formation unit 11 stops, except for the output at which the clock pulses start to flow to the Fourier control input of the converter 12, In accordance with the addresses A: 0, 1, 2 ,,,, ,, (N + 1), formed in block 11, the information input of the Fourier transducer 12 reads the coefficients cv and, respectively, from the register 13 and cumulative: all adders 18, as well as the coefficient P from the accumulating adder 21 - through the element 23, the element OR 22 and the element AND 24, Fourier transform Spruce 12 which operates, for example, by a known podprogramme13bystrogo Fourier transform (FFT) or by a hardware-oriented principle (analogously serial-of transducers Fourier lu H6-8) performs the calculation of the Fourier series coefficients analogously known analyzer. Thus, at the output of the Fourier transducer 12, the spectrum of the random process under investigation is estimated at the analysis interval, as in the known analyzer, but with an accuracy higher than 2. times, which is essential for many 156 experiments. An increase in the accuracy of the spectrum estimate is determined by a more polysumed use of information contained in the signal implementation, due to a procedure called linear: forward and backward prediction. The main advantages of the proposed analyzer are the high accuracy of the measured spectrum estimate, the stability of the estimate for any order of magnitude. L, higher resolution, homogeneity of the structure (which is especially promising when building an analyzer based on matrix LSIs), the analyzer can be implemented on serial units-pr iborahs (ADC, FFT, memory blocks), as well as on well-known 155, 176 series chips and others. Formula 1, a linear prediction spectrum analyzer containing an input analog-digital converter, a micro-command generation unit, a dispersion meter, a quadrator, a block recursion, a Fourier transducer, a memory block, the first and second OR elements, the input of the dispersion meter connected to the output of the analog-digital conversion and the output to the first input of the recursion unit whose output is connected to the input of the Fourier transducer, The output of the micro-command generation unit is connected to the clock inputs of the analog-digital converter and dispersion meter, the second, third and fourth outputs are respectively to the write, read and address inputs of the memory block, and the second, third, seventh, eighth, ninth, tenth, The eleventh and twelfth outputs of the micro-command formation unit are connected to the corresponding control inputs of the Reksfsy block, Fourier transducer and dispersion meter, characterized in that, in order to improve the spectrum measurement accuracy, serially connected second memory block, lattice filter prediction and private correlation calculator, while the second input of the prediction lattice filter is connected to the output of the first memory block, the third input is combined with the quad input, with the second input of the recursion block correlations, the second input of which is connected to the second output of the grating filter of the prediction filter, and the output of the quadrant is connected to the third input of the recursion unit, the first and second inputs of the calculator of private correlations are connected e to the first inputs of the first and second OR elements, respectively, the second inputs of which are combined and connected to the output of the analog-digital converter, and the outputs are connected to the information inputs of the first and second memory blocks, respectively, the control inputs of the read and address writing of the second memory block combined with the corresponding control inputs of the first mapping block, and the control inputs of the calculator of private correlations and the prediction trellis filter are connected to the second and thirteenth, respectively the fourteenth inputs of the micro-command formation unit,
2. Анализатор по п. t, о т л ичающийс тем, что блок рекур сий содержит регистр коэффициента, выходной элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И и (N+1) чеек преобразовани , причем первые N чеек преобразовани содержат регистр сдвига и последовательно соединенные умножитель и накапливающий сумматор , включенные между первым вхо- дом и первым выходом чейки преобразовани , между вторыми входом и выходом которой включен регистр сдвига , второй вход умножител соединен с выходом регистра сдвига, а тактовый вход умножител , вход обнулени , и тактовый вход регистра сдвига подключены соответственно к первому. 15 второму и третьему управл ющим входам блока рекурсий, четвертый управл ющий вход которого вл етс адресной шиной считывани , к которой подключены управл ющие входы регистра коэффициента и накапливающих сумматоров соответствующих (N+1) чеек преобразовани , п тый управл ющий вход блока рекурсий подключен к первым входам первого и второго элементов И, шестой управл ющий вход к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом первой чейки преобразовани , а втсУрой вход ка одой п-й из первый N чеек преобразовани соединен с выходом предьдущей чейки преобразовани , при этом выход регистра коэффициента и первые выходы N чеек преобразовани подключены к соответствующим входам выходного элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, второй вход первого элемента И соединен с выходом (N+1)-й чейки преобразовани , а выход подключен к соответствующему входу выходно О элемента ИЛИ, при этом (М+1)-й чейки преобразовани содержит последовательно соединенные умножитель , элемент ИЛИ накапливающий сумматор, включенные между первым входом и выходом (Ы-)-1)-ой чейки преобразовани , второй вход которой соединен с вторым входом элемента ИЛИ и вл етс первым входом блока рекурсий, второй вход умножител подключен к выходу накапливающего сумматора, а тактовый вход соединен с первым управл ющим входом блока рез урсий, второй информационный вход которого подключен к первым входам первых N чеек преобразовани , третий информационный вход подключен к первому входу (N+1)-й чейки преобразовани , а выход второго элемента И вл етс выходом блока рекурсий.2. The analyzer of claim t, which is based on the fact that the recursion unit contains the coefficient register, the output element OR, the first, second and third elements AND (N + 1) of the transformation cells, the first N transformation cells containing the shift register and a serially connected multiplier and accumulating adder connected between the first input and the first output of the conversion cell, between the second input and the output of which the shift register is turned on, the second input of the multiplier is connected to the output of the shift register, and the clock input of the multiplier zero input and the clock input of the shift register are connected respectively to the first one. 15 to the second and third control inputs of the recursion unit, the fourth control input of which is the address read bus, to which the control inputs of the coefficient register and accumulating adders of the corresponding (N + 1) conversion cells are connected, the fifth control input of the recursion unit is connected to the first inputs of the first and second elements And, the sixth control input to the first input of the third element And, the output of which is connected to the second input of the first transformation cell, and the input of each nth of the first N cells This is connected to the output of the previous transformation cell, while the output of the coefficient register and the first outputs of the N conversion cells are connected to the corresponding inputs of the output element OR, the output of which is connected to the second inputs of the second and third elements And, the second input of the first element And is connected to the output (N + 1) is the conversion cell, and the output is connected to the corresponding input of the output of the OR element, and the (M + 1) -th conversion cell contains a series-connected multiplier, the element OR accumulating sum A torus connected between the first input and the output (S -) - 1) of the transformation cell, the second input of which is connected to the second input of the OR element and is the first input of the recursion unit, the second input of the multiplier is connected to the output of the accumulating adder, and the clock input is connected with the first control input of the unit, the cuts of usors, the second information input of which is connected to the first inputs of the first N conversion cells, the third information input connected to the first input of the (N + 1) -th conversion cell, and the output of the second element I is the output of the river unit Ursiy.