SU840924A1

SU840924A1 - Multichannel spectral analyzer

Info

Publication number: SU840924A1
Application number: SU772511508A
Authority: SU
Inventors: Ярослав Николаевич Николайчук; Сергей Яковлевич Зевелев; Лев Алексеевич Гнатив
Original assignee: Ивано-Франковский Институт Нефтии Газа
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1981-06-23

Description

, Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для статистического анализа случайных процессов путем вычисления структурной функции.The invention relates to computer technology and is intended for the statistical analysis of random processes by calculating a structural function.

Известно многоканальное устройство для анализа случайных процессов путем вычисления корреляционных функций, содержащее преобразователь аналог-код, многокаскадный сдвиговый ¹⁰регистр, логические схемы и накопители D1·A multi-channel device for analyzing random processes by calculating correlation functions is known, which contains an analog-code converter, a multistage shift ¹⁰ register, logic circuits, and D1 drives

Недостатком известного устройства является сложность алгоритма вычисле- ^,sния при статистическом анализе случайных процессов, а также низкое быстро-, действие получения статистической оценки, типа корреляционной функции.A disadvantage of the known device is the complexity of the algorithm ^{calculations, s} Nia statistical analysis of stochastic processes, and low fast-action obtaining statistical estimates, such as the correlation function.

Структурная функция случайного процесса, определяемая выражениемThe structural function of a random process defined by the expression

где Х^ - дискретизованное и квантованное значение случайного процесса в i -й момент времени; соответствующее значение, сдвинутое на j тактов;where X ^ is the discretized and quantized value of the random process at the i-th moment of time; the corresponding value shifted by j clocks;

η - число анализируемых точек является зеркальным отражением корреляционной функции.η - the number of analyzed points is a mirror image of the correlation function.

Однако имеет более простой алгоритм вычисления. Поэтому указанная статистическая оценка является более удобной для реализации многоканального' устройства, предназначенного для анализа случайных процессов.However, it has a simpler calculation algorithm. Therefore, the specified statistical evaluation is more convenient for the implementation of a multi-channel device designed for the analysis of random processes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее многокаскадный регистр сдвига, синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом преобразователя аналог·? код, второй вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом первого каскада многокас ·The closest in technical essence to the proposed one is a device containing a multi-stage shift register, a synchronizer, the first output of which is connected to the first input of the converter analog ·? code, the second input of which is the input of the device, and the output is connected to the input of the first stage

кадного регистра сдвига, сдвиговые входы каждого каскада которого подключены к второму выходу синхронизатора, в каждом канапе накопитель.frame shift register, the shift inputs of each stage of which are connected to the second output of the synchronizer, in each canap drive.

В известном устройстве операции получения кода текущего значения случайного процесса, вычисление парных 'произведений и их суммирование в накопителях выполняются одновременно, после этого выполняется операция сдвига в многокаскадном сдвиговом регистре [~2j.In the known device, the operations of obtaining the code of the current value of a random process, the calculation of paired products and their summation in the drives are performed simultaneously, after which the shift operation is performed in a multi-stage shift register [~ 2j.

Однако необходимость выделения дополнительного времени для выполнения операции сдвига в регистре приводит к снижению быстродействия вычисления корреляционной функции, что является недостатком известного устройства.However, the need to allocate additional time to perform the shift operation in the register leads to a decrease in the speed of calculation of the correlation function, which is a disadvantage of the known device.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет одновременного выполнения операций вычисления точек структурной функции и сдвига информации в многокаскадном сдвиговом регистре.The purpose of the invention is to increase the speed of the device due to the simultaneous execution of operations of calculating points of a structural function and shifting information in a multi-stage shift register.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве в каждый канал введен элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и формирователь последовательности нечетных чисел,выход которого соединен с входом накопителя своего канала, первый вход'подключен к первому выходу синхронизатора, а второй вход формирователе последовательности нечетных чисел в каждом канале соединен с выходом соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен С выходом преобразователя аналог-код, а вторые входы всех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к выходу соответствующего каскада многокаскадного регистра сдвига, при этом выходы накопителей являются соответствую щими выходами устройства.This goal is achieved by the fact that an EXCLUSIVE OR element and an odd number sequence generator are inserted into each channel, the output of which is connected to the drive input of its channel, the first input is connected to the first synchronizer output, and the second input of the odd number sequence generator in each channel is connected with the output of the corresponding element EXCLUSIVE OR, the first input of which is connected to the output of the converter is an analog-code, and the second inputs of all elements EXCLUSIVE OR are connected to the output with Resp multistage shift register stage, with the drive outputs are corresponding conductive device yields.

На фиг, 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2. - графики структурной и соответствующей корреляционной функции; на фиг. 3временная диаграмма работы устройства.In Fig, 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2. - graphs of the structural and corresponding correlation function; in FIG. 3-time diagram of the device.

Устройство содержит преобразователь 1 аналог-код, многокаскадный регистр 2 сдвига, синхронизатор 3, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4_ή-4 формирователи 5^-5^, накопители 6^-6_П.The device contains an analog code converter 1, a multistage shift register 2, a synchronizer 3, EXCLUSIVE OR 4 _ή -4 elements, 5 ^ -5 ^ shapers, and 6 ^ -6 _П drives.

840924 4840 924 4

Устройство работает следующиь. образом.The device works as follows. way.

Процесс вычисления значений структурной функции происходит за m цик₅ лов измерений. В начале каждого цикла измерения на первом выходе синхронизатора 3 формируется короткий импульс (фиг. За), по фронту нарастания которого происходит предуста10 новка всех триггеров (на схеме не показаны) формирователя 5 в единичное состояние, а по фронту спада - запуск преобразователя 1 аналог-код.The process of calculating the values of the structural function occurs in m cycles of ₅ measurements. At the beginning of each measurement cycle, a short pulse is generated at the first output of synchronizer 3 (Fig. 3a), along the rise front of which there is a preset10 of all the triggers (not shown) of the driver 5 to a single state, and along the decline front, the converter 1 starts the code.

Одновременно с этим на втором вы15 ходе синхронизатора 3 вырабатывается последовательность импульсов (фиг. Зб), которая действует на всем протяжении цикла измерения, тактируя сдвиги в многокаскадном регист20 ре 2, а также работу элементов 4^-4ц, (последняя связь на схеме не показана) .At the same time, in the second output of synchronizer 3, a pulse sequence is generated (Fig. 3b), which operates throughout the measurement cycle, clocking the shifts in the multistage register 20 re 2, as well as the operation of 4 ^ -4ts elements (the last connection is not shown in the diagram )

В процессе измерения с выхода преобразователя 1 аналог-код син25 хронно с тактовыми импульсами на первые входы элементов 4^-4^ (фиг. Зв) и первый вход первого каскада регистра 2 сдвига поступает унитарный код (пачка импульсов фиг. Зг) отсчета 30 случайного процесса. При этом в каждом канале на выходе элемента полу· чается число импульсов (фиг. Зд), равное абсолютной разности между текущим и хранимым в ί-ом каскаде 35 регистра 2 сдвига значением входного случайного процесса.In the process of measuring from the output of the transducer 1, an analog code syn25 chronically with clock pulses to the first inputs of the elements 4 ^ -4 ^ (Fig. Sv) and the first input of the first stage of the shift register 2 receives a unitary code (pulse packet of Fig. Zg) of the sample 30 random process. Moreover, in each channel at the output of the element, the number of pulses is obtained (Fig. Zd), which is equal to the absolute difference between the value of the input random process stored in the ом-th cascade 35 of shift register 2.

По каждому импульсу, поступающему на вход формирователя 5,j в нем происходит счет нечетных чисел и передача их кодов в накопитель 6_j , где коды нечетных числе складываются с ранее полученной суммой.For each pulse received at the input of the shaper 5, j, the odd numbers are counted in it and their codes are transferred to the 6_j drive, where the odd number codes are added to the previously received sum.

Таким-образом, в каждом цикле измерения предлагаемое устройство обеспечивает одновременное выполнение операций получения абсолютных разностей отсчетов, сдвинутых во времени в каждом канале, суммирование в накопителях 6^-6 ^квадратов этих разностей и сдвиг информации в многокаскадном регистре 2 сдвига.Thus, in each measurement cycle, the proposed device provides simultaneous operations to obtain the absolute differences of the samples shifted in time in each channel, the summation in the drives 6 ^ -6 ^ squares of these differences and the shift of information in the multi-stage shift register 2.

_J5 После ш циклов измерений с выходных зажимов накопителей 6^-6 _иснимаются коды точек структурной функции входного случайного процесса. _J5 After w measurement cycles, the output terminals of the drives are 6 ^ -6 _{and the} point codes of the structural function of the input random process are removed.

Число измерений, необходимых для получения структурной функции, выбирается кратным десяти или целой степени чйсла 2, исходя’ из условий простой реализации операций деления в накопителях.The number of measurements required to obtain the structural function is selected as a multiple of ten or an integer power of two, based on the conditions for the simple implementation of division operations in drives.

В первом случае формирователи и накопители реализуются в двоичнодесятичном коде, что позволяет отобразить выходную информацию на цифровом индикаторе, во втором случае - в Двоичном коде, что обеспечивает непосредственный ввод информации B^fЭВМ.In the first case, the drivers and drives are implemented in a binary decimal code, which allows you to display the output information on a digital indicator, in the second case, in the Binary code, which provides direct input of information B ^f computers.

Формирователь кодов нечетных чисел реализуется на базе суммирующего двоичного счетчика. Причем получение последовательности нечетных ^Зчисеп обеспечивается предустановкой всех триггеров счетчика в единичное состояние и подключение выхода соответствующего сдвигового регистра к входу второго триггера счетчика.The odd number code generator is implemented on the basis of a summing binary counter. Moreover, obtaining a sequence of odd ³ numbers is provided by presetting all counter triggers to a single state and connecting the output of the corresponding shift register to the input of the second counter trigger.

♦♦

Claims

I The invention relates to computing and is intended for statistical analysis of random processes by calculating a structure function. A multichannel device for analyzing random processes by calculating correlation functions is known, which contains an analog-code converter, a multi-stage shift register, logic circuits, and accumulators .1. A disadvantage of the known device is the complexity of the computation algorithm in the statistical analysis of random processes, as well as the low fast action of obtaining a statistical estimate, such as a correlation function. Structural function of a random process, defined by the expression 1 D / h, W i -Г (X -X G fci + discretized and quantized value of a random process at the i -th and the instant of time; X.-c. Is the corresponding value, shifted by j cycles The number of analyzed points is a mirror image of the correlation function. However, it has a simpler calculation algorithm. Therefore, this statistical estimate is more convenient for implementing a multichannel device for analyzing random processes. The essence of the invention is a device containing a multi-stage shift register, a synchronizer, the first output of which is connected to the first input of the converter, an ang-sh code, the second input of which is the input of the device, and the output is connected to the input of the first cascade of the multi-stage shift register; the inputs of each stage of which are connected to the second output of the synchronizer, in each canape the drive. In the known device of the operation of obtaining the code of the current value of the random process, the calculation of the pairwise The images and their summation in the drivers are performed simultaneously; after this, the shift operation is performed in the multi-stage shift register. However, the need to allocate additional time to perform a shift operation in the register leads to a decrease in the speed of calculation of the correlation function, which is a disadvantage of the known device. The purpose of the invention is to increase the fastness of the device by simultaneously performing operations of calculating points of a structural function and shifting information in a multi-stage shift register. The goal is achieved by introducing an EXCLUSIVE OR element and a shaper of an odd number in each channel, the output of which is connected to the input of the accumulator of its channel, the first input is connected to the first output of the synchronizer, and the second input of the shaper of an odd number in each channel is connected to the output of the corresponding element EXCLUSIVE OR, the first input of which is connected to the output of the analog-code converter, and the second inputs of all elements EXCLUSIVE OR connected to the output the corresponding cascade of the multistage shift register, while the outputs of the accumulators are the corresponding outputs of the device. FIG. 1 shows the scheme of the proposed device; in fig. 2. - graphs of the structural and corresponding correlation function; in fig. 3Time diagram of the device. The device contains a converter 1 analog-code, a multi-stage shift register 2, a synchronizer 3, elements EXCLUSIVE OR, drivers, drives. 44 The device works as follows. The process of calculating the values of the structure function occurs in m measurement cycles. At the beginning of each measurement cycle, a short pulse is formed at the first output of the synchronizer 3 (Fig. 3A), on the rise front of which the presets of all triggers (not shown) of the driver 5 are set to one, and on the fall edge the converter 1 is started up analogically code. At the same time, the second output of the synchronizer 3 generates a sequence of pulses (Fig. 3B), which operates throughout the measurement cycle, the clock shift in the multi-stage register 2, and the operation of the elements (the last link is not shown in the diagram). The measurement process from the output of the converter 1 analog-code synchronously with the clock pulses to the first inputs of the elements 4.-4 (Fig. Sv) and the first input of the first cascade of the shift register 2 receives a unitary code (a pack of pulses of Fig. 3g) of the random process count. In this case, in each channel at the output of the element, the number of pulses (Fig. A) is obtained, equal to the absolute difference between the current and the value of the input random process stored in the i-th stage of the shift register 2. For each pulse arriving at the input of the driver in it, an odd number is counted and the transfer of their codes to the accumulator, where the codes of odd number are added to the previously received amount. Thus, in each measurement cycle, the proposed device provides simultaneous execution of operations for obtaining absolute differences of samples shifted in time in each channel, summing up in accumulators of squares of these differences and shifting information in the multi-stage register 2 of the shift. After m measurement cycles, the output terminals of the accumulators 6-6 are removed (the codes of the points of the structure function of the input random process are removed. The number of measurements necessary to obtain the structure function is chosen to be a multiple of ten or an integer number of 2, based on the simple implementation of dividing operations in the accumulators In the first case, the drivers and accumulators are implemented in a binary code that allows displaying the output information on a digital indicator, in the second case - in the Binary code, which provides direct information in the computer, the odd-numbered code generator is implemented on the basis of a summing binary counter, and the receipt of an odd-numbered sequence, l is provided by presetting all the trigger triggers to one and connecting the output of the corresponding shift register to the input of the second trigger trigger. calculating a structure function containing a multi-stage shift register, a synchronizer, the first output of which is connected to the first input of the transducer The analogue-code, the second input of which is the input of the device, and the output is connected to the input of the first cascade of the multi-stage shift register, the shift inputs of each stage of which are connected to the second output of the synchronizer, in each channel. f e fc. . By the fact that, in order to increase the speed of the device, the element EXCLUSIVE OR and the shaper of a sequence of odd numbers, whose code is connected to the input of the accumulator of its channel, are entered into the channel, the first input is connected to the first output of the synchronizer, and the second input of the generator of the odd number is 1 Each channel is connected to the output of its corresponding element EXCLUSIVE OR, the first input of which is connected to the output of the analog-code converter, and the second inputs of all the elements EXCLUSIVE OR connected to the output of the corresponding stage of a multistage shift register, wherein outputs are storage devices corresponding outputs. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR author's certificate No. 206908, cl. G 06 F 15/34.

2. USSR author's certificate .337784, cl. G 06 F 15/34 (prototype).

d

Fig.Z