Цифровой коррелятор

 

ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР, содержащий общий регистр из М ячеек, М сумматоров, первые информационные входы которых объединены и являются первым информационным входом коррелятора , первый вход управления К-го сумматора ( 1,2,...,М) подключен к первому информационному выходу К -и ячейки общего регистра, выход W-ro сумматора является выходом коррелятора , управляющий вход общего регист .ра является первым тактЬвым входом коррелятора, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства , в него введены коммутатор и М регистров, управлякнцие входы которых объединены и являются вторым тактовым входом коррелятора, информационный вход первого регистра является вторым информационным входом корреля; тора, выходk -го регистра соединен с вторым информационным входомК -го сумматора, выход каждого сумматора, кроме W-ro, соединен с информационным входом (К+1)-го регистра, второй вход управления К-го сумматора подключен к второму информационному вы9 ходу К -и ячейки общего регистра, информационные входы ячеек которого подключены к соответствующим выходам коммутатора, управлякиций вход которого объединен с управляющим в1ходом общего регистра, информационный вход коммутатора является третьим информационным входом коррелятора. :о о эо У1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) зсю С 06 F 15 336

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фиг. f (21) 3617863/24-24 (22) 08.07.83 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) А.И.Березенко, С.E.Êàëèíèí, С.Л..Кокурин, Л.Н.Корягин,. Н.В.Семученков и И.И.Якимович (53) &21.3(088.8) (56).1. Авторское свидетельство СССР

У 752349, кл. G 06 F 15/336, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 942038, кл. G 06 F 15/336, 1982 (прототип). (54) (57) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР, содержащий общий регистр из 3h ячеек, М сумматоров, первые информационные входы которых объединены и являются первым информационным входом корреля тора, первый вход управления К -го сумматора (=1,2, ° ..,M) подключен к первому информационному выходу К -й ячейки общего регистра, выход М-го сумматора является выходом коррелятора, управляющий вход общего регист.ра является первым тактовым входом коррелятора, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены коммутатор и М регистров, управляющие входы которых объединены и являются вторым тактовым входом коррелятора, информационный вход первого регистра является вторым информационным входом корреля; тора, выход К -го регистра соединен с вторым информационным входом К -го сумматора, выход каждого сумматора, кроме М-го, соединен с информационным входом (1+1)-го регистра, второй вход управления К -ro сумматора подключен к второму информационному выходу К -й ячейки общего регистра, информационные входы ячеек которого подключены к соответствующим выходам коммутатора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом общего регистра, информационный вход коммутатора является третьим информа. ционным входом коррелятора.

Изобретение относится к специали- зированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для построения многоканальных корреляторов, определяющих оценку взаимной

5 корреляционной функции двух сигналов.

Известен параллельный коррелятор, содержащий блок преобразования входного сигнала, генератор импульсов, регистры сдвига, элементы равнозначности и накопители и .

Параллельный вывод информации в этом корреляторе затрудняет.организа. цию вторичной обработки результатов вычисления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее два входных аналого-цифровых преобразователя (АЦП), регистр, генератор импульсов и сумматоры, информационные входы которых подключены к выходу первого

АЦП, а входы управления через ре. гистр связаны с выходом второго АЦП, тактовые входы всех блоков соединены с выходом генератора импульсов, а выходы сумматоров являются выходами коррелятора )2j .

Недостатком этого устройства является сложность его организации. Кро ме того, недостатком является относительно большое число выходов, что затрудняет вывод информации на внеш. ние устройства и усложняет реализацию коррелятора в микроэлектронном исполнении. 35

Цель изобретения - упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой коррелятор, содержащий общий регистр из М ячеек, N сумматоров, первые информационные входы которых объединены и являются первым информационным входом коррелятора, первый вход управления К"ro сумматора (К=1,2...М) подключен к первому 45 информационному выходу К-й ячейки общего регистра, выход М-ro сумматора является выходом коррелятора, управляющий вход общего регистра является первым тактовым входом корреля- 5О тора, введены коммутатор и М регистров, управляющие входы которых объединены и являются вторым тактовым входом коррепятора, информационный вход первого регистра является вто- рым информационным входом коррелятора, выход -ro регистра соединен с вторым информационным входом К-го.

87 2 сумматора, выход каждого сумматора, кроме M-ro, соединен с информационным входом(К+1)-го регистра, второй вход управления К-ro сумматора подключен к второму информационному выходу К-й ячейки общего регистра, информационные входы ячеек которого подключены к соответствующим выходам коммутатора, управляющий вход которого объединен с управляющим входом общего регистра, информационный вход коммутатора является третьим информационным входом коррелятора.

На фиг.1 изображена структурная схема коррелятора, на фиг.2 — схема последовательности загрузки общего регистра.

Цифровой коррелятор содержит М сумматоров 1, общий регистр 2 из М ячеек, коммутатор 3 и М регистров 4.

Объединенные первые информационные входы сумматоров 1,.информационный вход первого регистра, информаци. онный вход коммутатора 3, объединенные управляющие входы общего регистра 2 н коммутатора 3, объединенные тактовые входы регистров 4 и выход

М-ro сумматора 1 являются соответственно первым, вторым и третьим информационными входами, первым и вторым тактовыми входами и выходом коррелятора. Выходы коммутатора 3 через общий регистр 2 соответственно связаны с входами управления сумматоров 1. Выход К-го регистра 4 (К=1, ...,М) подключен к второму информационному входу К-го сумматора; выход которого кроме N-ro сумматора, .соеди- нен с информационным входом (К+1)-ro регистра 4.

Цифровой коррелятор работает следующим образом в случае представления сигнала У двухразрядным двоичным кодом.

Двоичный многоразрядный код Х;, соответствующий значениям исследуемого случайного сигнала Х, в момент времени t =i/f поступает на первые информационные входы сумматоров 1 группы. Двухразрядный двоичный код а Ь, соответствующий значениям второго сигнала 7, в,моменты времени

t =j/f записывается импульсами с первого тактового входа коррелятора в двухразрядную ячейку общего регистра 2, номер которой "определяется коммутатором 3. Общий регистр 2 с параллельными и последовательным вводом информации содержит M двухразрядных

М1 ь

S =, . Х, а (1) .

1 =О

Если N)i, то суммы S!, с выхода коррелятора необходимо подать на- вход первого регистра Р (Р=$). Тогда на выходе коррелятора в течение цикла с номером N формируются поочередно сум-. мы!!М-!)

S K, Х ° a;(-1) нк

Два цикла формирования сумм $ при .

М=3 показаны на фиг.3.

Если Е„ =Е =Е, /(И+1), то выходные суммы коррелятора равны

Для..получения К-й ординаты одесски взаимной, корреляционной функции сигналов Х и У достаточно значение $ умножить на коэффициент пропорциональности

R„> (К/Е,)= -„ $К!

Коэффициент зависит от способа преобразования сигнала У, который.изменяется на интервале $-А,А) в код аЪ.

При вычислении экстремальной корреляционной функции, которая для узкополосных сигналов пропорциональна релейной корреляционной функции R„

)(R+ g p э

0 при У>0

1 при У=У!,! „ а= 1 при У=У„„„

0 при других у

Ь=

1 при У40

При вычислении взаимной корреляции функции исследуемого сигнала Х с опорным сигналом Y в течение первого. цикла вычисления значения а,Ь,а4Ь!, ...,а)), ) Ь к, соответствующие опорному сигналу, записываются в общий регистр 2. В последук!цие циклы вычисле ния содержимое общего регистра 2 не изменяется. В этом режиме работы на вход первого регистра 4 коррелятора подается нулевой код, каждая сумма определяется за М тактов, а количест во ординат Ry (n/Å ), где пО, 1,2, зависит от времени анализа сигнала Х.

3 1130875 ячеек с номерами К=1,...,М. Если код

a h записан в ячейку с номером К об1 -1 щего регистра 2, то очередной код а b записывается в ячейку с но1 мером (К+1)г Если код а Ь записан

5 в последнюю ячейку регистра 2 с номером М, то код а „Ъ .,) записывается в первую ячейку этого регистра. Содержимое ячеек общего регистра 2 поступает на входы управления соответству- 10 ющих сумматоров 1.

Коррелятор содержит М .регистров 4 и M сумматоров 1. Запись информации в регистры 4 группы производится импульсами с второго тактового входа коррелятора, частота следования которых равна f . В сумматорах 1, на вто-! рые информационные входы которых с выходов соответствующих регистров 4 подаются коды S формируются суммы

$=S+Xa(-1) . То есть в зависимости от двоичного кода ab новое значение числа S равно (в; (s-х), (s+x)j.

Вычисление каждой ординаты оценки корреляционной функции производится за N циклов. Цикл .состоит из М тактов, продолжительность которых равна

1/Е! . Такт начинается записью кода

f а Ь в соответствующую ячеику обще- . го регистра 2. Пусть Е =Е, =Е, ), тогда в нулевой такт вычисления значение aobä записывается в первую ячейку общего регистра 2 и в первом сумматоре 1 формируется число.$ =Хо И ао(-1), которое в конце такта записывается во второй регистр 4. В те. чение первого такта вычисления во вторую ячейку общего регистра 2 записывается число а!Ь<, в первом и

40 втором сумматорах 1 группы формируются соответственно суммы $ =Х!а. (-1) о и So $о+Х а (-1) !, которые в конце такта запйсйваются соответ ственно во второй и третий регистры

4. В последний (М-1)-й такт первого цикла в ячейку общего регистра 2 с номером М записывается число aM-. Ь„, а в сумматорах 1 с номерами К=1,..., M формируются соответственно суммь1

1)о . с!е "!

$„,=Хаао(-1) $м-я=$а., х„га (-1)

$о $„, +Х„, ак!=! (1 ) ь -!

Сумма Sо поступает на выход коррелятора. Последующие И тактов на выход устройства поочередно поступают суммы

Ф

При релейном алгоритме вычисления а - весовая функция

70 при ПО

1 1 прй Y(0

Коррелятор вычисляет оценку взаимной корреляционной функции релейным

1130875

О при

1 при других Y а=Ь+с=(0,1), 1 при Y>Z<, где, С= (О, при других У;

Составитель А.Иванова

Редактор СЛатрушева Техред Т.Фанта Корректор О.Тигор

Заказ 9612/36 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

3 с двумя вспомогательными сигналами методом, если

Z и. Е - вспомогательные сигналы, 4 независимйе от исследуемых сигналов 10

Х и Y и равномерно распределенные со.ответственно на итерваталх )-А,Oj и (О,A).

В частных случаях Z =-Е или Е = 15

2 =Z -А. В этом режиме работы корреля тора коэффициент g =А/2.

Если X=Y, то коррелятор определяет. оценку автокорреляционной функции, Введение в коррелятор группы регистров, коммутатора и дополнительных соединений позволяет упростить коррелятор и производить вывод информации .последовательно без увеличения общего времени анализа, при этом число выходов снижается в M раз, где М— число входящих в коррелятор сумматоров. Цифровой коррелятор обладает регулярной структурой при относительно небольшом количестве внешних выводов, поэтому он может быть выполнен в микроэлектронном исполнении, что позволяет уменьшить габариты, стоимость и потребляемую мощность коррелятора.