Анализатор спектра в ортогональном базисе

 

Изобретение относится к автома- . тике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении анализаторов и синтезаторов сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав анализатора входят генератор тактовых импульсов 1, счетчики 2, 3, дешифраторы 4, 5, аналого-цифровой преобразователь 6, коммутатор 7, регистр 8, коммутатор 9, блок элементов НЕ 10, блок элементов И 11, сумматор 12, регистр 13, коммутатор 14, сумматор 15, элементы ИЛИ 16, 17, 18, логический блок 19, информационный вход 20 анализатора, вывод 21 анализатора , логический блок содержит элемент И 22, элементы ИЛИ 23, 24, 28, элементы И 25, 26, 27, 29, 30. 2 ил. , i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1416982 А1 (51)4 G 06 F .15/33.2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4120653/24-24 (22) 23.06.86 (46) 15.08 ° 88. Бюл. N- 30 (71) Винницкий политехнический институт (72) А.П.Стахов, В.А.Лужецкий, П.В.Козлюк и В.Г.Ваховский (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1116485, кл. G 06 F 15/332, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1124326, кл. G 06 F 15/332, 1984. (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА В ОРТОГОНАЛЬН0М БАЗИСЕ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении анализаторов и синтезаторов сигналов. Цель изобретения — повышение быстродействия. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав анализатора входят генератор тактовых импульсов 1, счетчики 2, 3, дешифраторы 4, 5, аналого-цифровой преобразователь 6, коммутатор 7, регистр 8, коммутатор 9, блок элементов НЕ 10, блок элементов И 11, сумматор 12, регистр 13, коммутатор 14, сумматор 15, элементы ИЛИ 16, 17, 18, логический блок 19, информационный вход 20 анализатора, вывод 21 анализатора, логический блок содержит эле- а ф мент И 22, элементы ИЛИ 23, 24, 28, элементы И 25, 26, 27, 29, 30. 2 ил.

1416982 (2) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, а также при построении анализаторов и синтезаторов сигналов.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 показана структурная схе-10 ма предлагаемого устройства; на фиг.2 - блок-схема алгоритма работы устройства при вычислении 5-точечного дискретного преобразования в ортогональном а -базисе. 15

Цифровой анализатор спектра в ортогональном базисе (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 (частоты), счетчик 3 размерности преобразования, дешифраторы 4 и 5, 20 ,:аналого-цифровой преобразователь (АЦП, 6, коммутатор 7, регистр 8, коммутатор 9, блок 10 элементов HE блок 11 элементов И, сумматор 12, регистр 13, коммутатор 14, сумматор 15, элементы

ИЛИ 16-18, логический блок 19, информационный вход 20 устройства, выход

21 устройства.

Логический блок образуют элемент

И 22, элементы ИЛИ 23 и 24, элементы 30

И 25-27, элемент ИЛИ 28, элементы И

29 и 30. На фиг.1 обозначены также выходы 31-36 логического блока и входы 37- 41 логического блока.

Анализатор спектра реализует преобразование размерности N в ортогональном о(-.базисе, для которого j-й отсчет i-й базисной последовательности определяется как

g; ßЫ, j=1, 1 (N

11() = g ° .Ы3, 2(j (i (1)

-g.,j =i+1

0 i+ 1

1+ К5 где о = — — — — основание системы

2 45 счисления, порождающее код золотой пропорции и обладающее . свойством a = с(- +

+ Ы! -L = Ы 1-1.,(У вЂ” коэффициент норми) ровки,, - i(N

8; о(Я., i = N.

Корреляционные и спектральные свойства Ы -базиса аналогичны свойствам известного ортогонального базиса, базисные последовательности которого определяются через числа Фи- боначчи.

Реализация преобразования в o(-базисе на устройстве, функционирующем в коде золотой пропорции, позволяет заменить умножение на степень числа (операцией сдвига. Кроме того, реализация быстрого алгоритма преобразования позволяет избежать умножения на степень числа o(высокого порядка, что снимает ограничения на размерность преобразования, связанные с разрядностью представления элементов матрицы преобразования.

Алгоритм работы устройства рассмотрен на примере преобразования размерностью N = 5. С учетом (1) и (2) строки матрицы прямого преобразования имеют вид

1,(j) =Ы (Я вЂ” 1 0 0 0)

1 (j) =Ы (Я а- 1 -1 0 0)

13(j) = ((а Ы2 Ы 1 -1 О) (), - (-Д. -з -л - 1 1) () g g(. (., -з, -г,(- 1)

На графе 5-точечного быстрого пре-. образования (фиг.2) точками обозначены сумматоры, числа над стрелками означают умножение на эти величины, Х,.(t), 7 .(й) — соответственно входные и выходные. отсчеты преобразования (i = 1,5). Вычисление выходных отсчетов имеет рекуррентный характер ( и определяется парой преобразований

Y (t) = (S;(t) - X;„(t))a ; ... () s;(e)a -Ä(t);

S, (t) =. Х,(t) Ю, i = 1,N-1;

Yg(t) 8 й(")

Содержимое сумматора 15 подается на выход 20 устройства со сдвигом на один разряд вправо, т.е. умноженное на a(.. C помощью коммутатора 14 к второму входу сумматора 12 подключается выход регистра 13. (без сдвига) при вычислении первого Y„(t) и N-ro. Y„(t) спектральных коэффициентов или выход регистра 13 (сдвинутый на один разряд вправо) при вычислении остальных спектральных коэффициентов Y;(t) (i = 2,N-1). При этом на управляю-, щий вход коммутатора 14 с выхода элемента ИЛИ 18 поступает соответственно уровень логической единицы или уровень логического нуля. Коммутатор

9 кода производит сдвиг выхода регистра 8, поступающего на вход сумматора 12, на 0,3 или 7 разрядов вправо при умножении на коэффициент

6982 ходов дешифратора 5 логический блок

2р 19 выходом 35 открывает блок 11 элеX>(t) . На выходе 21 сумматора 15 появляется значение первого выходного

25 отсчета Y„(t) = (Х,(t) fa — Xz(t)) а на выходе сумматора 12 — значение промежуточной суммы Sz(t) = Х z(t) +

+ Х (t) - Я аГ . До появления следую3р ходе счетчика 2 состояние устройства не из меня е тс я . тора 15 появляется значение второго выходного отсчета Yz(t) = (Sz(t) — Х ()) а(, а на выходе сумматора

12 - значение третьей промежуточной

cymnr S >(t) = S q(t) Ы + X >(t) . После вычисления (N-f)-го выходного от4р счета Y Н „(t) = (Я Н v(t) — Xg(t)) а( начинается умножение промежуточной суммы S <„ (t) на коэффициент Я . При этом по единичному сигналу на выходе дешифратора 5 логический блок 19 на

45 выходе 32 вырабатывает управляющие .сигналы для записи сдвинутой промежу50 з 141

Я первого входного отсчета X„(t) и

Мй промежуточной суммы. С помощью коммутатора 7 к входу регистра 8 подключается выход АЦП 6 для занесения кодов входных отсчетов или выход коммутатора 14 при выполнении умножения .на коэффициент б

Счетчик 2 служит для деления тактовой частоты генератора 1 на три.

Дешифратор 4 по значениям счетных выходов счетчика 2 устанавливает уровень логической единицы на одном из своих выходов, пб значению которых логический блок 19 вырабатывает сигналы на выходах 32 и 33 для управления коммутатором 9, переключением коммутатора 7 и записью в регистр 8, а с выхода 31 — записью в регистр 13.

Эти управляющие сигналы стробируются в логическом блоке выходами дешифратора 5, на которых уровень логической единицы появляется при поступлении соответственно первого Х (t) и пос1 леднего Х (t) отсчетов входного векК тора преобразователя, т.е. когда производится умножение на коэффициент й. По единичным значениям входов 40 и 41 логический блок 19 выходом 35 закрывает блок 11 элементов И, так как при вычислении спектральных коэффициентов Y,(t) и Y„(t) необходимо исключить. операцию вычитания.

Уровень логической единицы на выходах дешифратора 4 появляется при значениях выхода счетчика 2, равных соответственно 1, 2 и 3 °

По единичным значениям первых выходов дешифраторов 4 и 5 логический блок 19 выходом|34 сбрасывает в нуль регистр 13 перед умножением входного отсчета Х, (t) на коэффициент Я .

Счетчик 3 производит счет по мо- дулю N, Таким образом, при считывании с выхода АЦП 6 кода первого отсчета

X „(t) входного вектора F(t) в регистр

8 происходит суммирование его с нулем на сумматоре 12. Затем при поступлении второго тактового импульса с генератора 1 происходит запись суммы в регистр 13, перепись ее в регистр 8, сложение сдвинутого на три разряда вправо содержимого регистра

8 и содержимого регистра 13 на сумма5 торе 12, т.е. вычисление суммы Х,(t) +

+ Х,:(t) Ы . При поступлении третьего тактового импульса с генератора 1 происходит запись этой суммы в регистр 13 и сложение ее со сдвинутым на семь разрядов содержимым регистра

8, т.е. вычисляется сумма (X () +

+ Xq (t) c() + X >(t) g(TO COoT ветствует умножению Х,(t) на коэффициент Ю . При поступлении четвертого тактового импульса значение Х Ц записывается в регистр 13. Одновременно поступающий с выхода счетчика

2 импульс изменяет состояние счетчика 3, происходит запись в регистр

8 кода входного отсчета Xz(t). Нулевой уровень сигнала на выходе дешифратора 5 через элемент ИЛИ 18 подключает к выходу коммутатора 15 сдвинутое на один разряд вправо содержимое регистра 13. По нулевым значениям выментов И, и на вход сумматора 15 поступает обратный код входного отсчета щего тактового импульса на втором выПосле записи кода входного отсчета

X (t) в регистр 8 на выходе 21 сумматочной суммы Я„()- g в регистр 8 и сдвига его содержимого на три разряда вправо в коммутаторе 9 ° Затем по единичным значениям выхода дешифратора 5 и выхода дешифратора. 4 логический блок 19 единичным сигналом с

Г . выхода 36 подключает к выходу коммутатора 14 выход регистра 13 для по-; лучения в сумматоре 12 суммы (S N(t))х х Ы + (S (t).e" + S Н(с)) . По следуН ющему тактовому сигналу с выхода генератора 1 происходит запись кода входного отсчета Х,(t+1) в регистр 8, 16982 6

5 14 считывание выходного отсчета Y<(t) (S„(t)-Ф } а(- с выхода 21 устройства, начинается вычисление отсчетов выходного вектора Y(t+1) аналогично описанному алгоритму вычисления выходного вектора Y(t). ному входу первого коммутатора, ин- формационный выход первого счетчика подключен к входу первого дешифратора, первый выход которого подключен к первому управляющему входу второго коммутатора, второй выход первого дешифратора подключен к первым входам тий выход первого дешифратора подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму управляющему входу второго ком10

Анализатор спектра в ортогональном базисе, содержащий .блок элементов НЕ, блок элементов И, аналого-цифровой

Преобразователь, информационный вход

Которого является информационным входом анализатора, первый и второй регистры, первый и второй сумматоры, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу ,первого счетчика, а вход переноса второго сумматора является входом логической единицы анализатора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первый, второй и третий комt мутаторы, первый и второй дешифраторы, второй счетчик, шесть элементов

ИЛИ, пять элементов И, элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу блока элементов И, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого являет- . ся выходом анализатора, выход переноса первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, первым входам первого и второго элементов ИЛИ и тактовому входу аналого-цифроного. преобразователя, выход которого подключЕн к первому информационному входу первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого подключен к входу блока элементов

НЕ и информационному входу второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго регистра, выход которого подключен к второму входу второго сумматора.и информационному входу третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора и второму информационмутатора и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому входу четвертого. элемента. ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу разре15

20 шения считывания второго регистра, информационный выход второго счетчика подключен к входу второго дешифратора, первый выход которого подключен к второму входу четвертого элемента

ИЛИ, второму входу первого элемента И, первому входу пятого элемента ИЛИ и первому входу шестого элемента ИЛИ,.

30 выход которого подключен к входу элемента HE второй выход второго дешифратора подключен к второму входу. шестого элемента ИЛИ, .второму входу четвертого элемента И и второму входу пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, выход второго элемента И подключен к второму входу третьего. элемента ИЛИ, третьему уп35 равляющему входу второго коммутатора, управляющему входу первого коммутатора и второму входу .первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу первого регистра, 40 выход первого элемента И подключен к тактовому входу второго регистра, выход блока элементов HE подключен к . второму входу блока элементов И, выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу пятого элемента И, а выход четвертого элемента

ИЛИ подключен к управляющему входу третьего коммутатора.

50 ф о р м у л а и з о б р е т е н и я первого и второго элементов И, треt 416982 z() М ) x<(t

ЪР) Редактор А.Orap

Заказ 4065/46 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ()"

Составитель А. Баранов

Техред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар