SU1718242A1 - Многоканальный автокоррел тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, а именно к определению временных характеристик стационарных случайных процессов , и предназначено дл  статистического анализа. Цель изобретени  -упрощение кон- струкции. Новым в устройстве  вл етс  введение регистра сдвига. Работа устройства основана на св зи оценки спектра Sx 0) мощности случайного процесса с автокоррел ционной функцией Rx( т). 1 ил.

Description

Ё

Изобретение относитс  к вычислительной технике, а именно к определению временных характеристик стационарных эргодических случайных процессов, и предназначено дл  статистического анализа.

Известен коррел тор, содержащий бипол рные ключи, генератор функций Уолша, усреднители, интеграторы, блок умножени , весовой сумматор 1.

Недостатком коррел тора  вл етс  необходимость значительного увеличени  количества ключей дл  многоканального варианта.

Известен многоканальный автокорре- л тор, содержащий генератор функций Уолша , выходы которого подключены к первым входам бипол рных ключей всех каналов, при этом вторые входы бипол рных ключей объединены и  вл ютс  входом автокоррел тора , выход бипол рного ключа в каждом канале соединен с входом интегратора этого канала, входы весовых сумматоров соединены соответственно с выходами блоков усреднени  каждого канала, а также блок управлени  и в каждом канале аналоговый ключ и квадратор, вход которого соединен с выходом аналогового ключа, а выход - с входом блока усреднени  своего канала, ин- формационный вход аналогового ключа подключен к выходу интегратора, управл ющие входы интеграторов и аналоговых ключей всех каналов подключены к выходу блока управлени , вход которого соединен с управл ющим выходом генератора функций Уолша -2.

Недостатком такого автокоррел тора  вл етс  сложность конструкции за счет наличи  генератора функций Уолша параллельного типа и бипол рных ключей.

00

го

го

Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции.

Цель достигаетс  тем, что в многока нальный автокоррел тор, содержащий N каналов , каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого ключа, интегратора, второго ключа, квадратора и блока усреднени , N весовых сумматоров , входы которых соединены соответственное выходами блоков усреднени  каждого канала, при этом информационные входы первых ключей N каналов объединены и  вл ютс  входом автокоррел тора , входы установки в ноль интеграторов и управл ющие входы вторых ключей N каналов объединены, введен регистр сдвига , 1-й (HfTR) разр дный выход которого соединен с управл ющим входом первого ключа 1-го канала, а выход переполнени  - с входом установки в ноль регистра сдвига и управл ющими входами вторых ключей каналов.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого автокоррел тора.

Многоканальный автокоррел тор содержит регистр 1 сдвига, к разр дным выходам которого подключены управл ющие входы первых ключей 2, количество которых равно числу вычислительных каналов. Каждый канал состоит из последовательно соединенных первого ключа 2, интегратора 3, второго ключа 4, квадратора 5, блока 6 управлени . Выходы всех блоков усреднени  соединены с соответствующими входами весовых сумматоров 7, выходы которых  вл ютс  выходами автокоррел тора. Информационные входы ключей 2 объединены и  вл ютс  входом автокоррел тора. Выход сигнала переполнени  регистра 1 сдвига соединен с входами установки в ноль интегра- торов 3, регистра 1 сдвига и с управл ющими входами вторых ключей 4.

Дл  определени  автокоррел ционной функции стационарного случайного процесса x(t) используютс  следующие оценки:

Rx(t)1/NNf x(k)x(k.+ t): HJ Rxftj-l/N1; | x(k)x(k + t). (2)

Соотношени  (1) и (2) в матричной форме можно записать как

x1,

где М имеет вид

М

(000О О О

0400.,.. 004

О 0 ( 0....О 4 О

00 0 4.... О О

О 0 0 О

О Г 07 0..00 {

Пусть z (J, k) - дискретна  система функций , образующа  базис в пространстве RN, J, , N-1. Тогда в качестве оценки спектра мощности центрированного стационарного случайного процесса можно использовать

Sx2(j)-1/NN21 ap2(J)2. (3)

где ар) - коэффициенты разложени  последовательности x(t);

р - номер циклического сдвига.

Использу  разложение последовательности х (р+ k) At, где At- шаг дискретизации , в р д по базисной системе z(J, k), получают

N-1 N - 1 N-1

Sxz(j)i/N 222

р 0 k 0 m 0

.x(p + k (p + m) At z(j.k)-z(j,m).(4)

Применив к выражению (4) замену I и изменив пор док суммировани , имеют

Sx Oh Д1 Rx(lAt) J z(|,k)z( J,k+l).

(5) Ввод т обозначение

Rz().l) 1/N 2 (J,k)-z(),

где Rz(J. О функци  автокоррел ции базисной системы функций. Тогда

S5 (j) 1/N Rz Rx (I, At). (6)

В качестве произвольной дискретной системы функций используют преобразование 2, которое представл ет собой верхнетреугольную матрицу, элементы которой равны единице.

Обратна  матрица имеет вид

Исход  из выражени  (6), можно вычис-Таким образом, искома  коррел ционлить оценку спектральной плотности мощ- 25 на  определ етс  выражением ности по преобразованию z. В матричной

кГ(г) Sx(j).

форме

Si 0) 1/N Rz Rx (г).

где RZ - матрица автокоррел ции по базису

z...-.

Дл 

8 8 8 8 8 8 666666 4 4 4445 322234 21 О 4.Ј Ъ

о о о t ч

О 00001

оооооо

Применив слева и справа преобразование матрица, обратна  RZ) и учиты- ва  свойство Rx(t)n Rx(N-t), получают выражение дл  вычислени  значений автокоррел ционной функции процесса x(t) по оценкам спектральной плотности мощности 8хгО):

Rx 1/NR2 1Sxz.

-1

RZ дл  произвольной размерности имеет вид

0000 О О О I

о оо о .о о 1г -

о о о о - ..... о на - 42

О О О Оf/2 -I f/2 0

о

о о

о о о о о о

0

5

О 0 №-( .... ... О

О /2. -I f/2 ....... О

/2 -I П 0 ... ... .0

Таким образом, если разбить интервал времени (О, Т) на n участков (n & N) длиной. То и вычислить преобразование по z дл  каждого из этих участков с возведением в квадрат коэффициентов разложени  по г, то получают n периодограмм, среднее арифметическое которых при достаточно больших То и n N дает оценку спектральной плотности мощности SXZ0) по преобразованию z, котора   вл етс  как несмещенной, так и состо тельной.

с Ьх

и Ј0

11 р 0

sSn 0),

на  определ етс  выражением

кГ(г) Sx(j).

Работает автокоррел тор следующим образом.

На вход автокоррел тора в виде напр жени  поступает исследуемый процесс x(t). Работой ключей 2 управл ет регистр 1 сдвига , в результате чего включаютс  последовательно ключи 2 от первого до М-го. Преобразованные напр жени  с выходов ключей 2 поступают на вход интеграторов 3. Такое преобразование происходит в течение времени То, где Т0 - интервал преобразование по z. По окончании времени регистр 1 сдвига вырабатывает сигнал переполнени , по переднему фронту которого регистр сдвига устанавливаетс  в ноль и открываютс  ключи 4, в результате чего напр жени  с выходов интеграторов 3 возвод тс  в квадрат и поступают на вход блоков 6 усреднени , где они запоминаютс . По заднему фронту сигнала переполнени  происходит сброс интеграторов 3 в ноль и начинаетс  второй цикл вычислени  аналогичным образом. По истечении времени Т пТ0, где n N, на выходе весовых сумматоров 7 присутствуют напр жени  соответствующих ординат автокоррел ционной функции.

Значени  весовых сопротивлений весовых сумматоров выбираютс  в соответствии со значени ми элементов строк матрицы Rz . Так, например, значени  весовых сопротивлений третьего сумматора 7 выбираютс  такими , чтобы выходное напр жение на его выходе было равно

ивыхз - К (Ks UBXS - Кб Uexe + К UBX7) - RX ,

где ивхг напр жение с выходов 1-х блоков

усреднени ;

,

,

.

Таким образом, введение регистра сдвига укорачивает схему автокоррел тора, так как в нем отсутствуют генератор функций Уолша параллельного типа, блок управлени , а бипол рные ключи заменены на одномерные, т.е. цель достигнута.

,

0

5

0

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Многоканальный автокоррел тор, содержащий N каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных первого ключа, интегратора, второго ключа, квадратора и блока усреднени , N весовых сумматоров, входы которых соединены соответственно с выходами блоков усреднени  каждого канала, причем информационные входы первых ключей N каналов объединены и  вл ютс  входом автокоррел тора, входы установки в ноль интеграторов и управл ющие входы вторых ключей N каналов объединены , отличающийс  тем, что, с целью упрощени , в него введен регистр сдвига, 1-й (, N) разр дный выход которого соединен с управл ющим входом первого ключа 1-го канала , а выход переполнени  регистра - соединен с выходом установки в ноль регистра сдвига и с управл ющими входами вторых ключей N канглов.

   We) .

   R(D,

   R(N-d