Многоканальное устройство для вычисления модульной функции

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЬНОЙ ФУНКЦИИ, содержащее многокаскадный регистр сдвига, информационный вход первого каскада которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя , управляющие входы каскадов многокаскадного регистра сдвига объединены и подключены к первому выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является входом устройства , и -ь каналов, каждый из которых содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы этих элементов всех каналов объединены и подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а вторые входы подключены к выходам каскадов многокаскадного регистра сдвига, о тличающееся , тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в каждый канал введены счетчик и RS-триггер, причем R-вход триггера каждого канала объединен с входом сброса счетчика своего канала и подключен к третьему вы9 ходу синхронизатора, S-вход триггера каждого канала подключен к выходу счетчика своего канала, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своего канала, разрядные выходы счетчиков и единичные выходы RS-триггеров всех каналов являются, информационным выходом устройства, а нуле:п вые выходы RS-триггеров всех каналов являются и 1ходом периода входЭд fO ного сигнала устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,,1115

З(Д1) 0 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3508414/18-24 (22) 29.10.82 (46) 23.09.84. Бюл. ¹ 35 (72) Я.Н. Николайчук и С;М. Ищеряков (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (53) 621.3(088,8) (56) 1. Дядюнов Н.Г., Сенин А.И. Ортогональные и квазиортогональные сигналы. M. "Связь", 1977, с. 122, фиг. 4.2.

2, Авторское свидетельство СССР № 840924, кл. С 06 F 15/36, 1981 (прототип) . (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЬНОЙ ФУНКЦИИ, содержащее многокаскадный регистр сдвига, информационный вход первого каскаца котброго подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы каскадов многокаскадного регистра сдвига объединены и подключены к первому выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является входом устройства, и = каналов, каждый из которых содержит элемент ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ, первые входы этих элементов всех каналов объединены и подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а вторые входы подключены к выходам каскадов многокаскадного регистра сдвига, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в каждый канал введены счетчик и Rs-триггер, причем R-вход триггера каждого канала объединен с входом сброса счетчика своего канала и подключен к третьему выходу синхронизатора, S-вход триггера каждого канала подключен к выходу счетчика своего канала, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своего канала, разрядные выходы счетчиков и единичные выходы RS-триггеров всех каналов являются информационным выходом устройства, а нулевые выходы RS-триггеров всех канас лов являются выходом периода входного сигнала устройства °

1115062

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для . статистического анализа случайных процессов путем вычисления модульной функции и может быть использовано в качестве приемника шумоподобных сигналов с модулированным периодом.

Известны многоканальные устройства для анализа случайных процессов 1О путем вычисления корреляционных функций, содержащие генераторы кодовых последовательностей, умножающие устройства, интеграторы, логические схемы, формирователи и накопители, 15 используемые в качестве приемников шумоподобных сигналов Г13.

Недостатками этого устройства являются сложность алгоритма вычисления статистической оценки, а также 20 ограниченные функциональные возмджности при приеме шумоподобных сигналов. Указанные недостатки обусловлены тем, что устройство позволяет вычислять в каждом канале статистичес-25 кую оценку типа взаимокорреляционной функции только для шумоподобного сигнала с постоянным известным периодом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее многокаскадный регистр сдвига, синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом преобразования аналог-код, второй вход которого являе ся входом устройства, а выход соединен с входом первого каскада многокаскадного регистра сдвига, сдвиговые входы каждого каскада

40 которого подключены к второму выхо" ду синхронизатора, в каждом канале накопитель и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом преобразователя аналогкод, вторые входы всех элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к выходу соответствующего каскада многокаскадного регистра сдвига, а выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к соответствующим входам накопителей i21.

Недостатками известного устройства являются сложность и ограниченные функциональные возможности, 55 так как для возведения в квадрат разностей, получаемых в каждом канале, требуются формирователь последовательности нечетных чисел, клапан пвреноса и параллельный накопительный сумматор. Использование известного устройства в качестве приемника шумоподобных сигналов с модулированным периодом требует большого количества каналов (порядка

256-512), поэтому сложность реализации каждого канала имеет существенное значение. Кроме того, устройство не позволяет динамически обнаруживать период модулированного шумопоцобного сигнала. Наличие накопителя в виде параллельного сумматора дополнительно ограничивает быстродействие устройства.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение класса решаемых задач за счет решения задачи приема шумоподобных сигналов с модулированным периодом.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для вычисления модульной функции, содержащее многокаскадный регистр сдвига, информационный вход первого каскада которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы каскадов многокаскадного регистра сдвига объединены и подключены к первому выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является входом устройства, и и, каналов, каждый из которых содержит элемент. ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы этих элементов всех каналов объединены и подключены к выходу аналогоцифрового преобразователя, а вторые входы подключены к выходам каскадов многокаскадного регистра сдвига, в каждый канал введены счетчик и

RS-триггер, причем R-вход триггера каждого канала объединен с входом сброса счетчика своего канала и подключен к третьему выходу синхронизатора, S-вход триггера каждого канала подключен к выходу счетчика своего канала, тактовый вход которого подключен к выходу элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своего канала, разрядные. выходы счетчиков и единичные выходы RS-триггеров всех каналов являются информационным выходом устройства, а нулевые выходы

RS-триггеров всех каналов являются

1115062

55 выходом периода входного сигнала устройства.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства1 на фиг. 2— временная развертка М-"игнала типа

1110100(а), график соответствующей ему структурной функции (б); график соответствующей модульной функции (в); на фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства в качестве вычислителя модульной функции; на фиг. 4 — временная диаграмма состояний пороговых выходов устройства, характеризующая работу устройства в качестве приемника

И-сигналов с модулированным периодом.

Устройство содержит аналогоцифровой преобразователь 1 многокаскадный регистр 2 сдвига, синхронизатор 3, A каналов и в каждом канале — элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, счетчик 5, RS-триггер 6.

Алгоритм работы предлагаемого устройства заключается в том, что в каждом канале осуществляется сложение по модулю абсолютных разностей текущих и задержанных во времени дискретизованных и квантованных значений входного сигнала x(t) согласно выражения

G = res (;.. /х- — х.. /) mod P, М где р — модуль пересчета, реализующий пороговую функцию. При этом вычисленные значения модульной функции могут быть сняты с разрядных выходов счетчика и единичного выхода триггера в каждом канале, а ди.намическое обнаружение впадины модульной функции производится путем анализа состояния нулевого выхода триггера в каждом канале.

Устройство работает следующим образом.

Вычисление значений модульной . функции и сравнение их с пороговым значением P задаваемым коэффициентом пересчета счетчика 5 в каждом канале, осуществляется за период измерения, состоящий из циклов.

В начале каждого периода измерения на соответствующем выходе синхронизатора 3 формируется короткий импульс (фиг. За ), по фронту нарастания которого происходит начальная установка счетчиков 5 и триггеров 6 всех каналов в нулевое состояние.

В начале каждого цикла измерения на первом выходе синхронизатора 3 формируется короткий импульс (фиг. 3 d ), по фронту спада которого происходит запуск аналого-цифрового преобразователг. 1. Одновременно с этим на другом выходе синхронизатора 3 вырабатывается последовательность импульсов (фиг. 3 Ь ), которая действует на всем протяжении цикла измерения, тактируя сдвиги в многохаскадном регистре 2, а также работу элементов ИСКЛЮЧаЮЩЕЕ

ИЛИ (связь на схеме не показана).

В процессе измерения синхронно с тактовыми импульсами с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 на первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 всех каналов и информационный вход первого каскада многокаскадного регистра 2 сдвига поступает унитарный код (фиг. 3 г ) отсчета случайного процесса. При этом в каждом канале на выходе элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 получается число импульсов (фиг. 3 л. ), равное абсолютной разности между текущим и выдвигаемым из х-Fo каскада многокаскадного регистра 2 сдвига унитарным кодом (фиг. Зt ), представляющим значение входного случайного процесса задержанного на с тактов.

По каждому импульсу, поступающему на вход счетчика 5, в нем происходит суммирование ранее накопленной суммы модульных разностей с текущим значением модульной разности и свертка полученной суммы по модулю P. Если величина суммы модульных разностей в счетчике 5 каждого из каналов достигает порогового значения Р, соответствующий счетчик 5 сбрасывается в нулевое состояние, а на его первом выходе, подключенном к S-входу соответствующего триггера, формируется короткий импульс, который устанавливает триггер 6 в единичное состояние.

Таким образом динамически в процессе накопления кодов модульной функции происходит изменение состояний триггеров б во всех каналах.

При этом на интервале rn циклов на пороговых выходах устройства наблюдается такое состояние, что на одном единичном выходе триггера

6 каждого канала формируется сигнал, 1115062 соответствующий логической единице, а на всех остальных выходах — сигналы, соответствующие логическому нулю. Номер i-ro порогового выхода устройства i-го канала, формирующего сигнал "1", соответствует периоду принимаемого М-сигнала. С помощью триггеров 6 происходит инвертирование модульной функции, что обеспечивает формирование статисти-ес- 0 кой оценки, соответствующей пороговой автокорреляционной функции шумоподобного сигнала.

Таким образом, предложенное устройство реализует функцию, экви- !5 валентную корреляционному и структурному вычислителям, однако является более простым, так как не содержит сложных схем умножения, параллельных накопительных суммато- 20 ров и мультиплексоров, используемых в качестве клапанов. Кроме того, использование нулевых выходов триггеров в каждом из KAlfàëîâ обеспечивает возможность работы устройства в качестве приемника

Г1-сигналов с модулированным периодом. Отсутствие в предлагаемом устройстве по сравнению с известным параллельного накопительного сумматора также увеличивает быстродействие устройства, которое ограничивается только тактовой частотой работы модульных счетчиков.

Таим образом, предложенное решение существенно упрощает устройство для вычисления статистической оценки, эквивалентной структурной функции, а применение счетчика с

P-коэффициентом пересчета, выход которого подключен к входу триггера, позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства за счет динамического развертывания пороговой функции на нулевых выходах триггеров.

1115062 фиа 3

1115062

Составитель А. Иванова

Редактор А. Шишкина Техред M.Íàäü Корр ек тор В. Гир ня к

Заказ 6772/36 Тираж 698 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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