Коррелятор

 

КОРРЕЛЯТОР, содержащий первый блок памяти, состоящий из rt последовательно соединенных ячеек, вход первого блока памяти является первым входом коррелятора, а выходы п ячеек первого блока памяти соединены с первыми входами соответствующих л блоков умножения, выходы которых, кроме первого блока умножения, соединены с первыми входами соответствующих h-1 блоков коммутации, вторые входы которых подключены к выхо дам соответствующих п-1 блоков вычитания , соответствующие выходы первой группы выходов п-1 блоков коммутации объединены и соединены с входами соответствующих т сумматоров, кроме первого сумматора, вход которого, соединен с выходом первого блока умножения , первые входы п -1 блоков вычитания подключены к выходам соответствующих п ячеек второго блока памяти, кроме первой ячейки, вход второго блока памяти является вторым входом коррелятора, отличающ и и. с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности определения взаимнокорреляционной функции процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами , а также определения интервальных корреляционных функций импульсных последовательностей, BBeJieны дополнительный блок вычитания, дополнительный блок коммутаций, tVi счетчиков и т блоков деления, причем выход первой ячейки второго блока памяти соединен с первым входом дополнительного бл.ока вычитания, второй вход которого объединен с вторыми входами остальных п -1 блоков вычитания и является третьим входом коррелятора, вторые входы п блоков умножения объединены и являются чет- i вертым входом коррелятора, выход первого блока умножения соединен с первым входом дополнительного блока коммутации, второй вход которого подключен к выходу дополнительного блока вычитания, третий вход дополнительного блока коммутации объединен с третьими входами осталь,ных h-1 блоков коммутации и является пятым входом коррелятора, первый вход 4 Ю первой группы выходов дополнительного „блока коммутации объединен, с первыми выходами первой х-руппы выходов остальных и-1 блоков коммутации и оо соединен с входом первого сумматора, соответствующие выходы второй, группы выходов , п блоков коммутации объединены и соединены с входами соответгствующих-т счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами m блоков деления, вторые-входы которых подключены к выходам соответствующих сумматоров, выходы счетчиков и блоков деления являются соответствующими выходами коррелятора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(511 G 06 Г 15/336

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3402977/18-24 (22) 23,02.82 (46) 15.09,83. ВЮл. 9. 34 (72) С.A.Ïðoõoðoâ и В.Н.Белолипецкий (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева (53) 681.3(088.81 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 421995, кл, G 06 F 15/336, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 .3306092/18-24, кл. G 06 F 15/336, 1981 (прототип). (54)(57) КОРРЕЛЯТОР, содержащий первый блок памяти, состоящий из п последовательно соединенных ячеек, вход первого блока памяти является первым входом коррелятора, а выходы и ячеек первого блока памяти соединены с первыми входами соответствующих п блоков умножения, Выходы которых, кроме первого блока умножения, соединены с первыми входами соответствующих .h -1 блоков коммутации, вторые входы которых подключены к выхо дам соответствующих и -1 блоков вычитания, соответствующие выходы первой группы выходов n -.1 блоков коммутации объединены и соединены с входами соответствующих rn сумматоров, кроме первого сумматора, вход которого соединен с выходом .первого блока умножения, первые входы п -1 блоков вычитания подключены к выходам соответствующих и ячеек второго блока . памяти, кроме первой ячейки, вход второго блока памяти является вторым входом коррелятора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за

„.SU„„ 1042030 А счет воэможности определения вэаимйокорреляционной функции процессов, представленных неравноотстоящимн отсчетами, а также определения интервальных корреляционных функций импульсных последовательностей, введены дополнительный блок вычитания, дополнительный блок коммутации, 6 счетчиков и m блоков деления, прйчем выход первой ячейки второго блока памяти соединен с первым входом дополнительного блока вычитания, второй вход которого объединен с вторыми входами остальных и -1 блоков вычитания и является третьим входом коррелятора, вторые входы и блоков умножения объединены и являются чет- ф вертим входом коррелятора, выход первого блока умножения соединен с первым входом дополнительного блока коммутации, второй вход которого подключен к выходу дополнительного

Ф % блока вычитания, третий вход дополнительного блока коммутации объединен с третьими входами остальных п-1 блоков коммутации и является пя- { тым входом коррелятора, первый вход первой группы выходов дополнительного блока коммутации объединен. с пер- ф1 ) выми выходами первой группы выходов остальных и -1 блоков коммутации и соединен с входом первого сумматора, Qgl соответствукицие выходы второй группы,>а выходов,n блоков коммутации объеди- ® иены и соединены с входами соответ ствующих tn счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами m. блоков деления, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих сумматоров, выходы счетчиков и блоков, деления являются соответствующими выходами коррелятора.

1042030

Изобретение относится к измеренйю характеристик случайных процессов и предназначено для определения корреляционной функции текущего стационарного случайного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами, в реальном масштабе времени.

Известен автокоррелятор, содержащий блок памяти, вход которого через блок записи подключен ко входу устройства, а выходы — к первым входам первого и второго блоков воспроизнедения, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, перный выход первого блока воспроизведения соединен с первым входом блока умножения, а нторой выходс третьим нходом второго блока носпроизведения, выход которого последовательно подключен ко второму входу блока умножения, входу интегратора и выходу устройства Г1 1.

Данное устройство предполагает использование регулярного шага дискретизации входного процесса и не-позволяет вычислять корреляционную функцию процессов с нерегулярным шагом. Кроме того, указанный автокоррелятор не позволяет определять корре" ляционную функцию в реальном масштабе времени, а также вычислять оценки интервальных корреляционных функций импульсных последовательностей.

Наиболее близкигл по технической сущности к изобретению является цифровой коррелятор, содержащий два

Е блока памяти, состоящих из и последо->- вательно соединенных ячеек каждый, и блоков умножения, (n -1) блоков вычитания, (п -1) блоков коммутации, сумматоров. Первым входом коррелятора является вход первого блока па- 4О мяти. Выход первой ячейки первого блока памяти подключен к первым входам блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих ячеек первого блока памяти.

Вход первого сумматора соединен с выходом первого блока умножения, вторым входом коррелятора является .вход второго блока памяти, выходы ячеек которого, кроме первой, подключены к первым входам соответствующих блоков вычитания, вторые входи которых подключены к выходу первой ячейки

;второго блока памяти. Выходы блоков вычитания подключены к первым входам соответствующих блоков коммутации, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения, кроме первого. Выходы блоков коммутацйи подключены ко входам соо гветствующих сумматоров, кроме перво- 60 го (2), Недостатком прототипа является невозможность вычисления взаимнокорреляционной функции процессов, а также вычисления авто- и взаимноинтернальных функций импульсных последовательностей, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности определения вэаимнокорреляционной функции процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, а также определения интервальных корреляционных функций импульсных последовательностей.

Для достижения цели в коррелятор, содержащий первый блок памяти, состоящий из h последовательно соединенных ячеек, вход первого блока памяти является первым входом коррелятора, а выходы и ячеек первого блока памяти соединены с первыми входами соотнетствующих и блоков умножения, входы которых, кроме первого блока углножения, соединены с первыми входами соответствующих и --1 блоков коммутации, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих и -1 блокоь вычитания, соответствующие ныходы первой группы выходов и -1 блоков коммутации объединены и соединены с входами соответствующих ю сумматоров, кроме первого сумматора, вход которого соединен с выходом перного блока умножения, перные входы и -1 блокон вычитания подь.тючсны к выходам соот» ветстнующих и ячеек нторого блока памяти, кроме первой ячейки, вход второго блока памяти является вторым входом коррелятора, нвецены дополнительный блок вычитания„ дополнительный блок комглутации, гп счетчиков и и- блоков деления, причем выход пер" вой ячейки второго блока памяти соединен с первым входом дополнительно го блоКа вычитания, второй вход которого объединен с вторыми входами остальных и -1 блоков вычитания и является третьим входом коррелятора вторые входы и блоков умножения объединены и являются четвертым входом коррелятора, выход первого блока умножения соединен с первым входом дополнительного блока коммутации, второй вход которого подключен к выходу дополнительного блока вычитания, третий вход дополнительного блока коммутации объединен с третьими входами остальных п -1-блоков коммутации и является пятым входом коррелятора, первый выход первой группы выходов дополнительного блока коммутации объединен с первыми выходами первой группы выходов остальных и -1 блоков коммутации и соединен с входом первого сумматора, соответствующие выходы второй группы выходов и блокоВ коммутации объединены и соединены с входами. соответствующих rn счетчиков, выходи которых соединены с первыми входами п1 блоков деления, вторые входы которых подключены к выходам со1042030 ответствующих сумматоров,. выходы счетчиков и блоков деления явля.::=-я соответствующими выходами коррелято ра.

На фиг,1 представлена структурная схема (многофункционального ) коррелятора, на фиг.2 - функциональная схе=. ма блока коммутации.

Первый вход 1 устройств.=,ф1 ».1) подключен ко входу первого блока 2 памяти, состоящего из 1 II==:,адова- IQ тельно соединенных ячеек, выходы ко-. торых подключены к первым входам соответствующих блоков 3 умножения, общее число которых равно и . Второй вход устройства 4 подключен ко входу второго блока 5 памяти, состоящего из и последовательно соединенных ячеек, выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков 6 вычитания, начиная с дополнительного, общее число которых равно

И

Третий вХод 7 устройства падка.o=Iен ко вторым входам блоков 6 ны" ..ения.

Четвертый вход 8 устройства подключен ко вторым входам блоков 3 умножения, начиная с дополнитедь ".oI-< .

Выходы блоков 3 умножения и выходы блоков 6 вычитания, начиная с дополнительного, подняв .ены соответственно к первым и вторьы входами соответствующих блоков 9 коммутации, начиная с дополнительного, общее число которых равно n,,Пятый вход 10 устройства подключен к третьим †:.-.- .:;;;,ã,,;;блоков 9 ка1жутац ..1, начи :-; . ;, полнительного,. Выходы первой -.-.!=I i i-.û блока 9 коммутации подключен:- .::.: — входам соответствующих сумма;орс.

o6Iqee число которь х равно m . оответствующие выходы второй группы блоков коммутации объединены и под- 49 ключены ко входы. соответствующих счетчиков 12, обще;= число которых равно m,,выходы которых подключены к первым входам соответствующих блоков 13 деления, общее число которых 45 равно 111. Ко вторым входам блоков 13 деления подключены выходы соответствующих сумматоров 11.

В блоке 9 коммутации первый вход

14 (фиг. 2 ) подключен к информацион- ным входам ключей 15, количество которых равно m,,выходы которых являются соответствующими выходами 16 первой группы блока 9 коммутации.

Второй вход 17 блока 9 коммутации подключен ко входу дешифратора 18, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И 19, число которых равно п, выходы которых подключены к управляющим входам 60, соответствующих ключей 15 и являются ..соответствующими выходами 20 второй

1 группы выходов блока 9. Третий вход

21 блока 9 коммутации подключен ко . вторым входам элементов И 19. . 65 коррелятор може работать в сле."=.х режимах: вычисление авто Ioppeляц- анной функции входного процесса

-- регулярной дискретизацией; вычислен э аимнокорреляционной функции ..одных процессов. с регулярной диск- ретизацией; вычисление автоинтервальнoII функции входной иытульсной последовательности; вычисление вэаимноинтервальной функции входных импульсных последовательностей; вычисление антокорреляционной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами; вычисление взаимокорреляционной функции входных про..=. :сов, представленных неравноот:.;. .";:: ö: ìH отсчетами.

=. смотрим работу устройства на пр:-;ере шестого режима, как наиболее общего по отношению к остальным режимам„

Перед началом работы н любом ре жи;1е ячейки блоков 5 и 2 памяти

=.ч=е=--тчнка 12, а также сумматоры 11 обнулены. На вход 1 устройства подаются текущие значения первого входного процесса х;, а на вход 4 — соответствующие им текущие значения времени c;. Ha вход 8 устройства подаются текущие значения второго входного проц сса „-, а на вход 7 — соответ.".тнующие ии значения времени 4 ко—

У торые подаются одновременно с синхрои1 пульсами второго входного процес=а поступающими на вход 10 устрой1ричем интервалы врем :ани между

":= !, ..:. н 3 начениями перво гe . а так- х:=.:.: второго процессов н общем случае анны между собой. На выходах бло-, ков 3 умножения формируются частичные прок:=.ведения текущего значения вто-рого процесса на 11 текущих значений пepBGIu вхоДного процесса. А на выход=.х блоков 6 вычитания формируются разнос,.н между текущим значением времени второго процесса и и текущими з-:ачениями времеHH первого входного процесса.

Синхроимпульсы второго процесса разрешают прохождение информации через блоки 9 коммутации только в момент прихода очередной пары

Поэтому на выходах блока 6 вычитания в j-тый момент времени формируются разности с положительными знаками, т е соблюдается условие (t (1 +

1- +1Р где t — время прихода очередной пары текущих значений Y-, J 1 время прихода последней пары текущих значений х ;, 1;, находящихся в первых ячейках блоков 2 и 5 памяти.

Тогда HP выходах блоков 3 умножЕния формируются частичные произведения ч х. м х. . м ° X °

„,.;., "i „...а на выходах блоков б вычитания - соответстну» ющие чм задержки нремени:(t. - 4.) (t -1 . ) (1 °

) (j", „, ., (tg- „. „ .,). Поскольку время

1042030 не убывает, то указанные задержки времени не равны между собой.

Частичные произведения с выходов блоков 3 умножения подаются на первые входы соответствующих блоков 9 коммутации, на вторые входы которых подаются соответствующие им временные задержки с блоков 5 вычитания.

По синхроимпульсу, поступающему со входа 10 устройства на третьи входы блоков 9 коммутации, каждый блок коммутации выдает частичное произведейие, находящееся на первом входе, на свой определенный выход первой группы и далее на определенный сумма10 тор 11, номер которого соответствует 15 коду временной задержки, находящемуся на втором входе указанного блока 9 коьмутации. Одновременно йа выход с таким же номером второй группы указанного блока 9 коммутации подается сигнал, который поступает далее на вход соответствующего счетчика 12 и изменяет его содержимое на "+1".

Таким образом, в каждом из гп сумматоров 11 накапливаются частичные произведения между отсчетами двух процессов, а в каждом счетчике 12 количество таких произведений. Каждому сумматору 11 соответствует свой интервал времени между отсчетами.

Блоки 13 деления делят содержимое сумматоров 11 на содержимое счетчиков

12, таким образом осуществляя усреднение результата. После прихода последней пары текущих значений процессов и текущих значений времени на вы- ходах блоков 13 деления находятся искомые ординаты оценки взаимокорреляционной функции процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами. 40

В пЯТоМ режиме работы устройства иа входы 1 и 8 подаются текущие значения входного процесса, а на входы

4 и 7 — текущие значения времени. На вход 10 подаются синхроимпульсы прихода очередной пары текущих значений процесса и времени, На выходах блоков

13 деления при этом получаем искомые ординаты оценки автокорреляционной функции входного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами.

В четвертом режиме(или третьем ) на входы 1 и 8 устройства ничего не подается, а на входы 4 и 7 подаются текущие значения времени, соответствунщие приходу очередных импульсов входных импульсных последовательностей (или последовательности). На вход 10 устройства подаются синхроимпульсы второй последовательности.

При этом на выходах счетчиков 12 получают ординаты корреляционной гистограммы.

Во втором режиме (или первом) на .входы 1 и 8 устройства подаются текущие значения процессов (или процесса), а на входы 4 и 7 — текущие значения времени. Причем процессы (или процесс ) дискретизируются через равные интервалы времени, Синхроимпульсы дискретизации второго процесса подаются на вход 10 устройства. При этом в блоках 13 деления получаем ! . искомые усредненные ординаты оценки взаимокорреляционной или (автокорреляционной ) функции.

Блоки 9 коммутации работают следующим образом (фиг.2).

На первый вход 14 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий частичному произведению с соответ„ствующего блока 3 умножения. Этот код поступает на информационные входы всех ключей 15. Одновременно на второй вход 17 блока 9 коммутации поступает код, соответствующий временной задержке с соответствующего блока б вычитания. Этот дешифрирует- ся дешифратором 18 и появляется сигнал на его определенном выходе. Этот сигнал подается на первый вход соответствующего элемента И 19. С приходом синхросигнала на третий вход 21 блока 9 коммутации и далее на первые входы элементов И 19 срабатывает тот элемент И 19, на первом входе которого присутствует сигнал с дешифратора

18. На выходе этого элемента И 19 формируется сигнал, поступающий на соответствующий выход 20 второй группы блока 9 коммутации и разрешающий прохождение информационного сигнала через соответствующий ключ 15 на соответствующий выход 16 первой группы блока 9 коммутации.

В предлагаемом устройстве могут быть использованы элементы цифровой вычислительной техники ЦВТ . Первый и второй блоки 2 и 5 памяти представляют собой наборЫ регистров сдвига, количество регистров в каждом из которых равно разрядности соответственно первого и второго входов 1 и 4 устройства. Эти регистры могут быть выполнены на интегральных схемах. Количество сумматоров 11, а также счетчиков 12 и блоков 13 деления щ равно требуемому числу ординат корреляционной функции, Разрядность регистров сдвига блоков 2 и 5 памяти зависит в общем случае от корреляционных характеристик входного процесса (максимального интервала корреляции, коэффициента сжатия входного процесса ), и =tn . Блоки 3 умножения, блоки б вычитания, блоки 13 деления, сумматоры 11, счетчики 12, дешифраторы 18, элементы И 19 и ключи 15 являются узлами ЦВТ и могут быть выполнены на интегральных схемах;

В

ВНИИПИ Заказ 7130/50

Тираж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент", г Ужгород,ул,Проектная,4