Устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса

 

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 вычисляемы х коэффициентов), причем Первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (рв2,...,п) содержит () регистров сдвига и 2 сумматоров:вычитателей ,вход входного регистра сдвига является входом устройства и , подключен к входу вычитаемого вычитателя , выхдд входного регистра сдвига пОдклю юн к входу уменьшаемого вычитдтеля , 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 выхбд { -го регистра сдвига J-1 группы (i 2,.. ., ,...,n) подключены к входам (J-fl)го сумматорд-вычитателя J-й группы, .выход суммы первого сумматора-вычитателя (р-))-й группы подключён к входу первого регистра сдвига р-й .группы, выходы суммы и разности k-ro Iсумматора -вычитателя (j-1)-й группы (.f2f.,., 2 } подключены сдртветстieeHHO к входам

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVSJlHH

,® G 06 С 15/332

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ КТЕКИй И Отна1тий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3360630/18-24 (22) 05.12.81 .(46) 30 04.83 . Бюл . и 16 .(72) В. А. Зенцов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт ии. В. И, Ульянова (Ленина) (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 555404, кл. G.06 F 15/20, 1975.

2..Авторское свидетельство СССР по заявке Ь 2944133,кл.G 06 F 15/20, 1980 (прототип). (54)(57) 1. ЬСТРОИСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛК-

ЙИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ВРЕМЕН;НОГО ПРОЦЕССА, содержащее входной регистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели. объединенные в и группы (2п- число . вычисляемых коэффициейтов}, причем первая группа состоит из регистра сдвига и- сумматора-вычитателя-, р-я группа (р 2,...,n) содержит (2Р -1) регистров сдвига и 2 суииаторов:.вычитателей,вход входного. регистра сдвига является входои устройства и, подключен к входу вычитаемого вычитателя, выход входного регистра сдви,га подключен к входу уменьшаеиого 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 суиматора-вычитателя той же . группы, вход и выход i -го регистра сдвига j-1 группы (i **2... „2>"-1;

J 3... и) подключены к входаи. (i +1) ro сумматора-вычитателя )-й группы, выход суммы первого сумматора-вычи„„SU„„1015392 тателя (р-))-й группы подключен к входу первого регистра сдвига р-й . группы, выходы суммы и разности k-ro

<сумматора-вычитателя (J-1)-й группы (k=2, 2- ) подключены сортветст:,венно к входаи (2k-2)-го и (2k.-l)-го регистров сдвига j-й группы, выходы сумматоров-вычитателей и-й группы являются выходами устройства, о т л ич а ю щ е е 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 (и-1) блоков вычисления вторых разностей, причем первый и второй входы (р-l)-го блока вычисления вторых разностей подключены к выходаи сумиы и разности первого суммато;ра-вычитателя (р-1)-й группы, а выходы (р-1)-ro блока вычисления вторых разностей подключены к входаи второго сумиатора-выиитателя р-й группы.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с .я теи, что блок вычисления вторых разностей состоит из трех регистров сдвига, вычитателя, двух суииаторов и двух переключателей; причем вход и выход первого регистра сдвига подключены соответственно к входу вычитаеиого и входу уменьшаеиого вычитателя в блоке вычисления вторых разностей, выход вычитателя в блоке вычисления вторых разностей подключен к первым входаи

nepeoro и второго суиматоров, выходы которых подключены к первым входам первого и второго переключателей соответственно, входы второго и треть1015392 его регистров сдвига соединены с вторым входом второго переключателя, выходы второго и третьего регистров сдвига подключены к вторым входам первого и второго сумматоров соответственно, выход второго регистра сдвига подключен к второму входу перИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированного процессора в аппаратуре сжатия информации при передаче данных, для сПектрального анализа временных процессов, для цифровой оЬработки звуковых и видеосигналов, радиолокационных сигналов и т.д..

Известно устройство для вычисле- !О ния коэффициентов разложения временного процесса, содержащее регистры сдвига и сумматоры-вычислители. Данное устройство вычисляет коэффициенты разложения в базисе Уолша f 1 1, 1

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса, содержащее входной регистр, вычита-. 2О тель и группы Ьлоков, причем первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (р=2,...n) содержит 2Р -1 регистров сдвига, 2 сумматоров-вычитателей 25 и, кроме того, в каждой группе кроме первой содержится дополнительный регистр сдвига.

С помощью известного устройства возможно вычисление коэффициентов разложения временного процесса в ряд по системам функций Уолша и mat-функций, являющихся первооЬразными от функций

Уолша (2 ).

Недостатком известных устройств является невозможность вычисления коэффициентов разложения в ряд по системе кусочно-квадратических, функций.

Цель изобретения - расширение фун- 4О кциональных возможностей устройства, заключающееся в возможности вычисления коэффициентов разложения вревого 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. менного процесса в базисе кусочно квадратических функций.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса, содержащее входной регистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели, объединенные в и группы, (2 число вычисляемых коэффициентов), причем первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (р=2,...,п) содержит

2Р "-1 регистров сдвига и 2 сумматоров-вычитателей, вход входного регистра сдвига является входом устройства и подключен к входу вычитаемого вычитателя, выход входного регистра сдвига подключен к входу уменьшаемого аычитателя, 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

i -го регистра сдвига j-й группы (i =2, ..., 2 -1; j =3,...,п)подключены к входам О +1)-го сумматора-вычитателя j-й группы, выход суммы первого сумматора-вычитателя (р-1)-й группы подключен к входу первого ре гистра сдвига р и группы, выходы суммы и разности k ãî сумматора-вычитателя (- 1)-й группы (k=2,..., 2 2) подключены соответственно к входам (2k-2)- го и (2k- 1)- го регистров сдвига j-й группы, выходы сумматоров-вычитателей и-й группы являются выходами устройства,. содержит (n- 1) блоков вычисления вторых разностей причем первый и второй входы (р-l)-го-блока .вычисления вторых разностей подключеФункции системы(1Р 4с Э-„gy ?в.. ляются линейными комбинациями от функций Q (t) .Систеиайуниций (.М . й-М

1аОО определяется следующим образом

t) 0 ) =t

О

G j (48@p.{×=

3 :10153

Hbl к выходам суумйы и разности пер-. вого сумматора-вычитателя (р-1)- и группы, а выходы (р-1)-ro блока вы- числения вторых разностей подключены к входам второго сумматора-вы- $ читателя р-й группы.

Кроме того, блок вычисления вторых разностей состоит иэ трех реги" стров: сдвига, вычитателя, двух сум- . маторов и двух переключателей, при", 1Э ,чем вход и выход первого регистра

:сдвига подключены соответственно к входу вычитаемого и входу уменьшаемого вычитателя в блоке вычисления вторых разностей, выход .вычитате- 1$ ля .-в блоке вычисления вторых разностей подключен к первым входам, первого и второго .сумиаторов, выходы которых подключены к первым входам первого и второго переключателей 26 соответственно, входы второго и третьего регистров сдвига соединены с вторым входом второго переключателя, выходы второго и третьего регистров сдвига подключены к вторым 2$ входам первого и второго сумматоров соответственно, выход второго регист-ра сдвига подключен к второму входу первого переключателя,входы первого и второгорегистров сдвига являются со- $В

"ответственно первым и вторым входами блока вычисления вторых-разностей, выходы первого и втьрого переклю чателей являются выходами блока вычис92 4

;се длительность задержек сигнала в регистрах. по сравнению с предыдущим

;ярусом увеличивается вдвое.

Аналогично длительность задержек в регистрах 27-29 сдвига блока вычисления вторых разностей каждого последующего яруса по.сравнению с предыдущим ярусом увеличивается вдвое.

Длительность задержек сигнала в регистрах сдвига блока 15 (втврого яруса) следующая: регистров 27 и 28два такта,.а регистр 29,:(и соответствующие ему регистры сдвига в блоках для вычисления вторых разностей последующих ярусов) задержку сигнала не производит (он предназначен только дпя сдвига принимаемого им кода на два разряда влево, т.е. умножения на четыре) ления вторых разностей. . 3$

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства дпя вычисле. ния коэффициентов разложения времен ного процесса при п3;:на фиг. Zфункциональная схема блока вычисления вторых раэностеи; на. Фиг. 3первые восемь функций Уолаа ((и*Ц и по девять .функций системы перво образных функций- Уолаа (maR) и кусочно-квадратических функций (9аЩ ; на фиг. 4 - граф вычислений.

Устройство содержит регистры .1-6 сдвига., вычитатель 7,- сумматоры-вычитатели 8-14, блоки.-15 и 16 вычисления.вторых разностей, входы 17 и $В

18.и выходы 19-26е блок вычисления вторых разностей состоит из регйстров

;27-29 сдвига,еычитателя 30,суммато-. ров 1 и 32, переключателей 33 и 34 и имеет входы 35. и 36 и выходы 37 и 38.

1руппы блоков (фиг.. 1) представле°:.иы ярусами. Ц каждом последующем яру.i i 1 +. 1 где.; Ф Р-.

get (00,t) 1);

St (О.фn ); . (1) файф Ц Цз » .td. QP(t ai j=2 +1, фР-" рр

5 101ß92 е где (ю ) - элементы матрицы Уол- пожно показать, что коэффициенты ша азме ности х 1 Г у

С .= С .1интерполяционного разложения

Системы функций (и„-(t)J и Л г) ца (j,t)) - суть полн)ые системы ли- любой .() 6(0,1) в базисе ф (t) нейно-независимых кусочно-квадрати- З с узлами интерполяции С 1= " р-; ) =О, 1 ° з . и и оНа образуют базис s 2 мОжнО вычислит ь по следующей пространстве (0,1 1.

Е

С = Ю(1)-Е(о) р

О иоМИ.

С„ =1 2) 2

2i q + P,2i+ - 1+1

С -C,. =.

„,+ р 2; З0р,21+1

i =0,2, Ф,"-,2 -21 переключателя, производится вычисление коэффициентов разложения временгде 25 Ll = Р -Ю Р 1 Р= Д..,п;1=2 +1

Ввиду (1) коэффициенты (С1$ интер поляционного разложения f(t)epJ.1) в

° — 2"-1 . 30 базисе(<ттза (рФ1 Ooc урнами интерполяции t.; i =да, l,..., 2" могут а р быть получены с помощью преобразования Уолша над коэффициентами fC>) того же порядка р по (1). Граф atro- ЗЗ ритма для вычисления коэффициентов

Cj u Cj при п=3 изображен на фиг,4.

При коммутации переключателей во всех блоках вычисления вторых разностей таким образом, что соединяется второй (нижний) вход с выходом переключателя, производится вычисление коэффициентов разложения временного процесса в базисе Уолша (при поступлении дискретных отсчетов процес- М са на вход 18) или в .базисе еаР- функ,ций (при поступлении. отсчетов на .. вход 17). В этом случае каждый блок для .вычисления вторых разностей .представляет собой обычный регистр сдви- se

ra на 2Р тактов (при нахождении бло«

1 ка в р-ом ярусе) .Работа устройства в этом случае не отличается от работы прототипа. . При коммутации переключателей во всех блоках вычисления вторых разностей таким образом, что коммутируется первый (верхний) вход с выходом

2-1 ного процесса а оазисе (gal (у,ц1. =оо

Рассмотрим работу устройства в этом случае.

Дискретные отсчеты сигнала хо, х, ..., х „ последовательно с задайной частотой постулают на вход 17, задерживаются на один такт в регистре 1 сдвига, и на выходе вычитателя. 7 появляются последовательно значения первых разностей процесса 1о,дп,..., 42п1, где Ь хд,-. х. . В первом регистре 2 первого яруса Ю задерживается на один такт, поэтому на выходах сумматора-вычитателя 8 в третьем такте сформируются значения Ьо + +

Ао -Ь.1, Эти значения поступают на входы блока 15 вычисления. вторых раз- ностей. Еще через. два такта на входы блока 15 поступят значения д2+ с, +- ЬЭ. Внутри блока 15 в вычитателе 30 производится вычитание (5 +6 )-(Ьс + Ь.1), так как в регистре 27 блока 15 сигнал d+ +Ф.,задерживается на два такта. В регистре 28 блока 15 сигнал д, -А., задержится на два такта, кроме того, -в регистрах 28 и

29 блока 15 сигналы во- h,Ü2- сдвигаются на два разряда влево что соответствует их умножению на четыре). Таким образом, на пятом такте на выходах регистров 28 и 29 сдвига

7 l015392 соответственно окажутся значения -. Работа устройства на последующих

4 (Ьо-д. ) и 4 4 -д ). Сумматоры 31 . тактах и в последующем ярусе пронзи 32 производят сложения кодов, ко- водится аналогично с той только раз торые поступают на их,входы: ницей, что все регистры сдвига в каж 1 Ig +д 1» 5 дом последующем ярусе задерживают

«-О 1) l 2 3l « 6 " сигнал на время в два раза брльщее, :=3Д -. Я +Д +.Ь в сумматоре 31 и 4. " < в предыдУщем русе регистр "

0 1 2 сдвига и сумматор-вычитатель i l npo4 (4 -А +/д +Ь 1-Ы +д 3 -!d +Д )+ изводят сложение и вычитание сиг1® налов Q -- y g М-1 и (g +Ь +Д +

O 2 З

+>ag->>3 . +Ь- для вычисления, первых коэфри циентов разложения Св и С„(фиг.4}. в суаторе 52 Таким браз " на та„„м,Ьрззом, вычи, ние коэф выходах, блока 15 окажутся коэ фициен eèöèåíòîâ разложения временного про3 8 i .ты ЗС4 » "Õ5 . 5 цесса s базис а .функций

О . 1

0 д " " " " над " "е "- 4 . выполняется в общей сложности за де-. сумм в блоках 10, 5, 6, 3 и 14 ро вять (в общем случае за Р + ) такизводится быстрое преобразование

Предл устройство по срав

Ь " . „ в нению с прототипом характеризуется пост пают на более ВиРокими функциональными возможгд- задеР- " веются н два так1а в сумматоре-вычитателе 9 производит1 +gP кения временного процесса в базисе (у 1 итд +Д у «Д .+ ) и т д . 5 кусочно-квадратических функций, 1015392

1015392

1015392

10) 5392 З с1 ч ф- МЪ Ъ 3 Ъ 3 Ъ е мъ С3 Ч .з ц с3 з Ч

Составитель 8. Байков .Редактор Ю. Ковач ТехредИ,Кастелевич Корректор С 1екмар

Заказ 3217/46 Тираж 706 Подписное

ВНИКНИ Государственного комите-,а СССР по делам изобретений и открытий

113035, Кос"ва, Х-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4