SU1756875A1 - Генератор дискретных ортогональных функций - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  создани  генераторного оборудовани  многоканальных систем св зи . Цель изобретени  - упрощение генератора . Генератор дискретных ортогональных функций содержит тактовый генератор, блок формировани  функций Уолша, состо щий из источника посто нного напр жени , n-разр дного счетчика (где 2П - число генерируемых функций) и (п-1) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (где i - пор дковый номер группы, i 1 ,п-1), формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор и (п+1) дополнительных умножителей. 4 ил.,2 табл.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  создани  генераторного оборудовани  многоканальных систем св зи .

Известен блок формировани  функций Уолша, содержащий источник посто нного напр жени , n-разр дный счетчик (где 2П - число формируемых функций Уолша) и (п-1) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (где i - пор дковый номер группы, I 1 ,п-1), причем первый вход умножител  первой группы подключен к выходу первого разр да счетчика (нумераци  разр дов со стороны старшего разр да счетчика ), первые входы умножителей 1-й группы, кроме первой, подключены к выходам с первого по 1-й разр дов счетчика и к выходам умножителей групп с первой по (Н)-ю, вторые входы умножителей 1-й группы подключены к выходу (1+1)-го разр да счетчика, счетный вход счетчика  вл етс  тактовым

входом блока формировани  функций Уолша , а выход источника посто нного напр жени , выходы разр дов счетчика и выходы умножителей  вл ютс  выходами блока формировани  функций Уолша.

Однако известный блок формировани  функций Уолша формирует систему функций Уолша, котора  обладает большой эффективной шириной спектра, что ограничивает класс решаемых задач.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  генератор дискретных ортогональных функций, содержащий тактовый генератор, блок формировани  функций Уолша, состо щий из источника посто нного напр жени , п-раз- рлдного счетчика (где 2П - число формируемых функций Уолша) и (п-1) групп умножителей по (21 - 1) умножителей в каждой группе (где I - пор дковый номер группы , i 1,п-1), формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор и 2П дополниС

ел

OD S

тельных умножителей (2П - число генерируемых функций), причем первый вход умножител  первой группы подключен к выходу первого разр да счетчика (нумераци  разр дов со стороны старшего разр да счетчи- ка), первые входы умножителей i-й группы, кроме первой, подключены к выходам с первого по 1-й разр дов счетчика и к выходам умножителей групп с первой по (1-1)-ю, вторые входы умножителей i-й группы подклю- чены к выходу ( разр да счетчика, счетный вход счетчика  вл етс  тактовым входом блока формировани  функций Уол- ша, а выход источника посто нного напр жени , выходы разр дов счетчика и выходы умножителей  вл ютс  выходами блока формировани  функций Уолша, выход тактового генератора подключен к тактовому входу блока формировани  функций Уолша, выход второй функции Уолша блока форми- ровани  функций Уолша соединен с входом формировател  импульсов и с информационным входом первого ключа, выход 2а-й функции Уолша блока формировани  функций Уолша соединен с информационным входом второго ключа, выход формировател  импульсов подключен к счетному входу триггера, пр мой и инверсный выходы триггера подключены к управл ющим входам первого и второго ключей соответственно, выходы первого и второго ключей подключены к входам сумматора, выход сумматора подключен к первым входам всех дополнительных умножителей, выходы блока формировани  функций Уолша подключены к вторым входам дополнительных умножителей , выходы дополнительных умножителей  вл ютс  выходами генератора дискретных ортогональных функций.

Однако известный генератор дискрет- ных ортогональных функций обладает значительной сложностью.

Целью изобретени   вл етс  упрощение генератора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генераторе дискретных ортогональных функций, содержащем тактовый генератор, формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор, (п+1) умножителей и блок формировани  функций Уолша, включаю- щий n-разр дный счетчик и (п-1) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (2П - число генерируемых функций, i - 1.П-1), причем выход тактового генератора соединен со счетным входом счетчика, вы- ход первого разр да которого соединен с информационным входом первого ключа и входом формировател  импульсов, выход которого соединен со счетным входом триггера , инверсный и пр мой выходы которого

соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого соединен с первыми входами всех п-Н умножителей, а информационный вход второго ключа соединен с выходом п-го разр да счетчика, второй вход первого умножител  соединен с первым выходом блока формировани  функций Уолша и с шиной единичного потенциала , первые входы умножителей i-й группы соединены с выходом (i+1)-ro разр да счетчика, второй вход умножител  первой группы соединен с выходом второго умножител  jerrapbie входы умножителей j-й группы (j 2,п-1) соединены с выходами с второго по (1+1)-й умножителей и выходами умножителей с первой по (И)-ю групп, второй вход k-ro умножител  (k 2, п+1) соединен с выходом (k-1)-ro разр да счетчика, выходы умножителей и умножителей с первой по (п-1)-ю групп  вл ютс  выходами генератора .

На фиг. 1 представлена структурна  схема генератора дискретных ортогональных функций дл  случа  п 3; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формировани  предлагаемым генератором дискретной функции Ф(5, в}; на фиг. 3 - временные диаграммы функций Уолша, формируемых аналогом; на фиг. А - временные диаграммы дискретных ортогональных функций, формируемых прототипом и предлагаемым генератором.

Генератор дискретных ортогональных функций содержит тактовый генератор 1, блок 2 формировани  функций Уолша, формирователь 3 импульсов, триггер 4, ключи 5 и 6, двухвходовый сумматор 7, умножители 8.1 -8.4.

Блок 2 формировани  функций Уолша состоит из счетчика 9, умножител  10.1 первой и умножителей 11.1 - 11.3 второй группы.

Система функций Уолша содержит функции , имеющие число блоков г 1,2N

(где блок - последовательность одинаковых элементов). Вследствие этого значение максимальной эффективности ширины спектра сигнала, вход щего в систему, определ етс  с учетом ft N (фиг. 3)

... ., «2 2ft-1 N-

(D

где N - число элементов фазоманипулиро- ванного сигнала; A t - длительность элемента сигнала.

-В прототипе дл  уменьшени  числа блоков в функци х до значений

N

N + 2

P--TI или ц--2

используетс  умножение всех функций Уол- ша на одну и ту же функцию Ф(0, в).

Поскольку функции, формируемые прототипом , имеют максимальное число блоков

N 4-2

fi , значение максимальной эффективной ширины спектра сигнала, вход щего в систему функций, формируемых прототипом , определ етс  в соответствии с (1) и оказываетс  значительно меньшей, чем у аналога.

Однако дл  .этой цели в прототипе используетс  2П умножителей, поскольку кажда  из 2П функций Уолша умножаетс  на функцию Ф(0, в, т.е.

(2)

Так как все 2 функций Уолша, кроме Wal(0, в), формируютс  из п функций Раде- махера посредством их перемножени , то дл  получени  функций Ф(1, в) достаточно осуществить умножение функции Ф(0, в) на каждую из п функций Радемахера и в дальнейшем использовать эти произведени  дл  формировани  дискретных ортогональных функций Ф(1, в). В этом случае число умножителей окажетс  равным (п+1) с учетом умножител , необходимого дл  формировани  из функции Wal(0, в) функции Ф(0,

0).

Дл  различного числа функций, формируемых прототипом и предлагаемым гене- ратором, было рассчитано число умножителей 8, вход щих в состав их схем. Результаты расчетов представлены в табл. 1.

Как следует из расчетов, представленных в табл. 1, при увеличении числа формируемых функций выигрыш в числе используемых умножителей стремитс  к 100%.

Результаты расчетов эффективной ширины спектра систем функций-, формируемых аналогом, прототипом и предлагаемым генератором, представлены в табл. 2,

По результатам табл. 2 видно, что эффективна  ширина спектра системы сигна- 5 лов, формируемых прототипом и предлагаемым генератором, существенно меньше, чем у сигналов, формируемых аналогом .

Генератор дискретных ортогональных 10 функций работает следующим образом.

Исходное состо ние триггера 4 - единичное . Потенциалы с пр мого и инверсного выходов триггера 4 поступают на управл ющие входы ключей 5 и 6. Таким 15 образом, ключ 5 открыт, а ключ 6 закрыт. Под действием импульсов с выхода тактового генератора 1, поступающих на счетный вход счетчика 9, на выходах разр дов счетчика 9 формируютс  функции Радемахера 0 п( в). гг( в)гп( в.

Функци  Радемахера гп (в), формируема  на выходе n-го разр да счетчика 9, представл ет собой функцию Уолша Wal(2 -1, в ), котора  при упор дочении по Уолшу 5 формируетс  на 2п-м выходе блока формировани  функции Уолша в прототипе. Эта функци  через открытый ключ 5 поступает на вход сумматора 7 и формируетс  на его выходе.

Функци  Радемахера п( в), формируема  на выходе первого разр да счетчика 9, представл ет собой функцию Уолша Wa(1, в), котора  при упор дочении по Уолшу формируетс  на втором выходе блока формировани  функций Уолша в прототипе. Эта функци  поступает на вход закрытого ключа 6 и вход формировател  3 импульсов. В момент смены знака этой функции срабатывает формирователь 3 импульсов. Импульс, поступающий с его выхода, измен ет состо ние триггера 4, а следовательно, и состо ние ключей 5 и 6. В результате функци  п (в) через открытый ключ б поступает на вход сумматора 7 и формируетс  на его выходе. Таким образом, в течении 2 тактов на выходе сумматора 7 формируетс  функци  Ф(0, в), первый полупериод которой представл ет собой первый полупериод функции Гп( #)(или Wal(2n-1, в)), а второй полупериод представл ет собой второй полупериод функции п( #)(или Wai(1, 0)).

Функци  Ф (0, $) умножаетс  в (п+1) умножител х на функции Радемахера п( в). rz( 0),...,гп( $)и на посто нное напр жение, представл ющее собой функцию Уолша Wal(0, в).

Следовательно, на выходе умножител  8.1 в котором осуществл етс  умножение

0

5

0

5

0

5

функции Ф(0, в) на посто нное напр жение , формируетс  функци  Ф(0, 0).

На выходе второго умножител  8.2 формируетс  функци 

Ф(0,6) -п(6$ Ф(0,0) WalO.fl-cDO.fl

из соотношений (1) и (2).

На выходе умножител  10.1 первой группы формируетс  функци 

Ф(0.6) -п(6) -Г2(65 Ф(0,- Wal(2,0) - Ф(2, 6)

из соотношений (1) и (2) и т.д.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы , иллюстрирующие процесс формировани  предлагаемым генератором функции Ф(5, 0) дл  случа  п 3, на которых показано временное состо ние:

а - выхода тактового генератора 1; б - выхода первого разр да счетчика 9, на котором формируетс  функци  Радема- хера п( в),  вл юща с  функцией Уолша Wal(1, 0);

в - выхода третьего разр да счетчика 9, на котором формируетс  функци  Радема- хера гз( 0),  вл юща с  функцией Уолша Wal(7,0);

г- выхода ключа 5; д - выхода ключа 6;

е - выхода сумматора 7, на котором формируетс  функци  Ф(0, в}, поступающа  на второй вход умножител  8,2;

ж - выхода первого разр да счетчика 9, на котором формируетс  функци  п( в), поступающа  на первый вход умножител  8.2; з - выхода умножител  8.2, сигнал с которого поступает на первый вход умножител  10.1 первой группы;

и - выхода второго разр да счетчика 9, на котором формируетс  функци  Г2( 0, поступающа  на второй вход умножител  10.1 первой группы;

и - выхода умножител  10.1 первой группы, сигнал с которого поступает на первый вход умножител  11.2 второй группы;

к - выхода третьего разр да счетчика 9, на котором формируетс  функци  гз( 0, поступающа  на второй вход умножител  11.2 второй группы;

л - выхода умножител  11.2 второй группы, на котором формируетс  функци  Ф(5, в).

На фиг. 3 приведены функции Уолша Wal(l, 0), формируемые аналогом дл  случа  2П 8. На фиг. 4 приведены функции Ф(1,

в), формируемые прототипом и предлагаемым генератором

Таким образом, предлагаемый генератор дискретных ортогональных функций

формирует те же функции Ф(1, в), что и прототип. При этом дл  формировани  2П дискретных ортогональных функций в прототипе используетс  2П умножителей 8. В предлагаемом генераторе дл  формировани  2П дискретных ортогональных функций используетс  только n-И умножителей 8. Выигрыш в числе умножителей 8 равен (2П- -п-1) и при увеличении п стремитс  к 100%. Использование изобретени  позвол ет

создавать генераторное оборудование многоканальных систем св зи, обеспечивающее значительное упрощение генератора функций.

20

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Генератор дискретных ортогональных функций, содержащий тактовый генератор, деформирователь импульсов, триггер, два

   ключа, сумматор (п+1) умножителей и блок формировани  функций Уолша, включающий n-разр дн.ый счетчик, (п-1) групп умножителей по (21 -1) умножителей в каждой группе (2П - число генерируемых функций,

   1,п-1), причем выход тактового генератора соединен со счетным входом счетчика, выход первого разр да которого соединен с информационным входом первого ключа и входом формировател  импульсов, выход

   которого соединен со счетным входом триггера , инверсный и пр мой выходы которого соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго ключей, еыхо- ды которых соединены с входами

   сумматора, выход которого соединен с первыми входами всех п+1 умножителей, а информационный вход второго ключа соединён с выходом n-го разр да счетчика, второй вход первого умножител  соединен

   с вторым выходом блока формировани  функций Уолша и шиной единичного уровн , первые входы умножителей i-й группы соединен с выходом (i-M)-ro разр да счетчика , отличающийс  тем, что, с целью

   упрощени , второй вход умножител  первой группы соединен с выходом второго умножител , вторые входы умножителей j-й группы 0 2,п-1) соединены с выходами с второй по (1+1)-й умножителей и выходами

   умножителей с первой по (И)-ную групп, второй вход k-ro умножител  (k 2,п+1) соединен с выходом (k-1)-ro разр да счетчика, выходы умножителей и умножител  с первой по (п-1)-ю групп  вл ютс  выходами генератора .

   1756875

   10 Таблица 1

   Таблица 2

   Фиг. 7

   а JjTLTLrLD П.П ГШ

   б

   1 j

   8

   I

   TZ

   с

   а

   Г, (б) №/fl,9)

   А ...

   и

   Гэ.О). - Wotoe)

   Ф (0,9)

   П(6).

   13

   е (б)

   Z1

   Г3(9)

   Ф(5,б)