Устройство для усреднения дискретных сигналов

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, и может быть использовано в системах передачи данных для уплотнения и криптографирования цифровых сигналов и является усовершенствованием известного устройства по а.с. N 1474688. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления медианы дискретных сигналов. Устройство содержит блоки масштабирования 1 - 4, узлы масштабирования 5, 6, сумматор 7, блоки пороговых элементов 8, 9, блоки переключателей 10, 11, переключатель 12, диоды 13, 14, источники постоянного тока 16, 17, тактовый генератор 18, счетчик 19, ключ 20, элемент И 21, фиксатор уровня 22, схему включения 23, дополнительный фиксатор уровня 24, счетчик 25, релейный элемент 26, токовое реле 27, конденсатор 28, интегратор 29, вычитающий элемент 30. За счет накопления интегратором 29 сигнала в интервале времени заряда дополнительного конденсатора 28, включенного в цепь обратной связи сумматора 7, расширяются функциональные возможности устройства для усреднения дискретных сигналов путем вычисления медианы этих дискретных сигналов. 6 ил.

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 06 G 7/19

8.;ЕВ33ИЗ

1М;...1:, .Л.", Ч ОЙЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01ИРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (6l) 1474688 (21) 4266176/24-24 (22) 22. 06. 87 (46) 07 .01. 90, Бюл. И 1 (72) А.С.Кочетов и Е.К.Шавырин (53) 681. 325 (088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР

N - 1474688, кл, G 06 G 7/! 9, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСРЕДНЕНИЯ ДИСКРЕТНЬИ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники, может быть использовано в системах передачи данньж для уплотнения и криптографировання цифровых сигналов и является усовершенствованием известного устройства по а,с. Р 1474688. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет вычисления меди" аны дискретных сигналов. Устройство..SU„,,1534474 А 2

2 содержит блоки масштабирования 1 -4, узлы масштабирования 5, б, сумматор 7, блоки пороговых элементов 8,9, блоки переключателей 10,11, переключатель

12, диоды 13,14 источники постоянного тока 16 17, тактовый генератор 18 счетчик 19, ключ 20, элемент И 21, . фиксатор уровня 22, схему включения23, дополнительный фиксатор уровня

24, счетчик 25, релейный элемент 26, токовое реле 27, конденсатор 28, интегратор 29, вычитающий элемент 30.

За счет накопления интегратором 29 сигнала в интервале времени заряда дополнительного конденсатора 28, включенного в цепь обратной связи суммами. тора 7, расширяются функциональные возможности устройства для усреднения дискретных сигналов путем вычисления медианы этих дискретных сигналов

6 ил.

1534474

Изобретение относится к вычислиТельной технике, может быть использовано в системах передачи данных для уплотнения и криптографирования циф5 ровых сигналов и является усовершенствованием устройства по авт.св.

Р 1474688.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет вычисления медианы дискретньж сигнаЛОВ .

Ба фиг.1 изображена функциональная схема устройства, на фиг.2 и 3 электрические схемы блоков пороговых элементов, перекл(ачателей и масШта бир ов ания; на фи г. 4 — 6 — эпюр ы сигналов „поясня(ощие работу устройства.

Устройство содержит блоки 1-4 к(. масштабирования, узлы 5 и 6 масшта" бирования, сумматор 7, блоки 8 и 9

Пороговых элементов, блоки 10 и 11 переключат >IeH, переключатель 12, циоды 13 и 14, вход 15 устройства, источники 16 и 17 постоянного тока, тактовый генератор 18, счетчик 19 ключ 20, элемент И 21, фиксатор 22 уровня, схему 23 вкжочения, дополнительный фи.".са". Ор 24 уровня,, счетчик р ":. йт-ы1.".1 э let,leHт 6 пву. я рекг((очателя (и„токов е реле 27 еа.мы(.ающим контактом, к. -"„ценсатcp ".(,, интегратор 39 вычитак,:„;,. и эле(.ен1

Зи> контакты 31-:33,. рек" I:; ., Оатол 34 ш i poaней,, ".peyГОльи„ - (о .;Отряду 35 узлов запрета .. ро ь i т-, о pBG6ò e t еле и ((iощим образом.

Dp», вкл.очении так-.оного генерато-ра 1 8 -> рябо у в ручну;о или аж тома. тичес1H q ьаг.ример q c лОМОюью схемы

23 вкл(очы:.ия в момент поступления перво;О импульса., в каждый такт (. поступ ают импульсы (фиг. 5) на один вход эг:::.=мента И 21 и на вход счетчика, 9. На другой вход элемента

И 21 и на входы бло .îâ 8 и 9 через соответсты.ющие диоды 13 и 14 посту-пают усредгБ(eмые дк(кретные cHI ltÿ лы, показанные БЯ фи г r, При этОм воэ мО;.,:-:;ы три режимл р аботы устройств a: когда уср(;дняемь.й(сигнал имеет Ilo ложительную, Отрицательную полярI

ИОСть vi равен нул.о. Положительные

55 импульсь(проходят через диод 1 3; а штрица Ге.(ьнь!е через ДИОД 1 4 на co отве тствующие вход;, бло(ов Ь и .. Так с как Оабота блоко((8, 10, 1, 3, 5 и 9, 11,2,4,6 аналогична, то рассмотрим работу устройства при усреднении импульсов одной полярности. Для усредняемого входного дискретного сигнала другой полярности в блоке 9, в отличие от блока- 8 (фиг.2), следует изменить направление включения диодов, полярность источника питания и тип транзисторов, Входной импульс блока 8 подается на базы m триодов регистра" îðà 34 ш уровней и на один вход элемента И 21., на другой вход которо-.î поцается та(:;:-товый импульс с выхода генератора 18.

Элемент И 21 срабатывает, и его выходной сигнал запирает ключ 20, Э;емент И 21 находится во вкгпоченнсм состоянии при наличии или отсутств-и„и .,на двух входах импупьсны1(-.èãíàëîâ лк1бой полярности, .==.пир-"..i! каждый раэ ключ 20. Регистрат )p 34 ш уровней бло ка 8 фиксирует и включенных кгьочей,, где число ш сос вет..:аует уров N квантования дискретно о ;и1 нала и равно Основанию принято 4 системы исчисления., помощью треугольной матрицы 35 схем заире""I сигналы, соответствующие низшим уровням, не предъяв ляются на выхоце блока 8 пороговых злеь:.ентов при предъявлении сигналов более высоким уровнем.

Электрическая цепь каждого m-го зыходного сигнала. блока 8 подключена к Одной обмотке соответству(ощего переключателя, например шагового искателя блока 10, другие Обмотки которых соединены с выходом счетчика 19 для приведения блока 10 в исходное состо.яние в каждый такт п усреднения, ПОД действием одного иэ ш выхОДных сигналов блока 8 срабатывает соответствующий m"é переключающий эле.— мент блока 10, сдвоенные контакты которого коммутируют резистивные цепи блоков 1 и 3 масштабирования.

Приращение номиналов всех резисторов блоков 3-6 одинаковы и соответствуют низшему уровню квантования усредняемого дискретного сигнала, НОминалы всех резисторов блока 1 соответственно равны номиналам резисторов блоков 1 и 2, попарно разные и сгруппированы по числу переключающих элементов в m групп (разрядов} по (n-1) резисторов в каждом разряде. Приращение сопротьюления каждого резистора в каждом разряде равно соответствующему номеру уровня квантования. В низ5 15344 шем разряде приращение номиналов резисторов блоков 1 (2) равно приращению номиналов резисторов блоков 3 и 6. Номиналы первых резисторов в каждом m ì разряде соответственно

5 равны уровням m квантования. Последующие по порядку резисторы в каждом m-м разряде увеличивают свой номинал на величину соответствующе.о приращения. Такой выбор сопротивлений резисторов блоков 1 (2) и 3 (4) обеспечивает вычисление алгебраического среднего результата М без затрат какого-либо машинного времени на выполнение обычных вычислительных операций и ь

;.Е П мк =о м=i

М— и

Ri 20

;=о

Если усредняемый дискретный сигнал имеет нулевое значение, то ни

t одкн из блоков 8,10,1,3 и 9,11,2,4 не работает. В этом режиме элемент 25

И 21 не срабатывает. Ключ 20 разблокируется спустя время 5 /Я, и переключающий зцемент 12 переключает блоки 5 и 6 на одно положение вперед, Так как номиналы резисторов бло- 30 ков 5 и 6 соответственно равны номиналам резисторов мпадших разрядов блоков 2 и 1, то увеличение сопротивления прямой цепи сумматора 7 вызывает соответствующее необходимое в этом режиме работы устройства умень35 пение среднего результата на его выходе, График изменения измеренного среднего значения дискретных сигналов по 4О мере роста величины и показан на фиг.4 жирными ступенчатыми линиями.

По истечении всех п тактов работы генератора 18 счетчик 19 переполня- 45 ется. Выходной импульс переполнения счетчика 19 приводит схему устройства в исходное состояние. При длительной работе устройства необходимо синхронизировать вкжочение генератора 18, . 5О например, с помощью схемы 23 с периодом поступления усредняемых дискрет-. ных сигналов.

Точность усреднения дискретных сигналов на каждом интервале усреднения и« определяется всего лишь чувствительностью фиксатора 22 уровня. С увеличением частоты следования усредняемых дискретных сигналов бло74 6 ки 1-6, 8-!1 следует выполнить по бесконтактной (электронной) схеме.

При поступлении n-l-го дискретного сигнала дополнительный счетчик 25 переполняется. Импульс переполнения включает релейный элемент 26, который своими переключающими контактами 31 и 32 включает цепочку 27-28 и интегратор 29 в l-аботу. Конденсатор

28 начинает заряжаться с постоянной

%. %времени Т заряда, равной Т =CR где С вЂ” емкость конденсатора 28 и

R - величина сопротивления последовательно подключенных резисторов блока 1 (нли 2) масштабирования (на фиг.6 эпюры напряжения заряда конденсатора показаны жирной линией).

В момент начала заряда конденсатрра

28 включается токовое реле 27, сопротивление обмотки которого пренебрежимо мало. Kc íòàêòàìè 33 реле 27 подключает напряжение постоянного тока от источника 16 через контакты

32 реле 26 к входу интегратора 29.

Величина заряда интегратора 29 равна времени его интегрирования Т или Т . Интервал времени интегрирования определяется моментом отключения токового реле 27, который в свою очередь определяется величиной постоянной.времени Т заряда конденса-.

% тора 28: Т+> Т1 и Т ъТ,, Величина постоянной времени Т» зависит от величины суммарного сопротивления R< введенных дискретных сигналов с помощью блока 1 (или 2) масштабирования в цепь обратной связи сумматора

7, который в интервале от и-1 до и выполняет функцию интегратора, так как в цепь его обратной связи включается конденсатор 28.

Значение медианы равно половине (интеграла) функции распределения дискретных сигналов. Максимально возможное значение медианы показано на фиг.6 пунктирной линией. Вычисленные значения медиан для каждого пФ интервала изображены на фиг.4 заштрихованными прямоугольниками;

Если на передающей стороне системы связи случайная последовательность дискретных сигналов будет упорядочена так, что разность между математическим. ожиданием М и медианой . дискретных сигналов будет заведомо известной величиной, то, измеряя эту величину на выходе вычитающего элемента 30, можно принимать на

1534474 приемной стороне системы связи дополнительную информацию, После завершения п6 цикла приема дискретных сигналов выходным сигналом переполнения счетчика 19 обнуляются счетчик 25 и дополнительный . фиксатор 24 уровня. Реле 26 возвращается в исходное состояние. Контакты Зl и 32 реле 26 возвращают дополнительную схему тоже в исходное состояние.

Формула изобретения

Устройство для усреднения дискрет- 1 ных сигналов по авт.св. У (474688, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления медианы дискретных сигналоэ, Оно дополнительно содержит второй счетчик, репейный элемент с двумя переключателями, два конденсатора, токовое реле с замыкающим контактом, инте гратор, дополнительный фиксатор уровня, вы- 25 читающий элемент, причем выход переполнения счетчика соединен с входом установки в нулевое состояние второго счетчика и дополнительного фиксатора уровня, выход которого соединен с входом вычитаемого вычитающего элемента и является выходом медианы дискретных сигналов устройства, вход уменьшаемого вычитающегс элемента соединен с выходом фиксатора уровня, а выход является дополнительным выходом устройства, выход тактового генератора соединен со счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого соединен с первым входом релейного элемента, второй вход которого соединен с входом нулевого потенциала устройства, выход сумматора соединен с размыкающим контактом первого переключателя релейного элемента и через первый конденсатор-и токовое реле — с переключающим контактом первого переключателя релейного элемента, замыл(ающии контакт которого соединен с пятым входом сумматора, источник питания постоянного тока соединен через замыкающие контакты токового реле с замьпсающим контактом второго переключателя релейного элемента, выход интегратора соединен с входом дополнительного фиксатора уровня, с ризмыксйОщим контактом Второго переключателя релейного элемента, через конденсатор " с переключающим контактом второго перекгпочателя релей-ного элемента и с входом интегратора, 1534474

/77

Фиа

Составитель В.Козлов

Рецактор Н.Тупица Техред М.Ходанич г

Корректор М.Шароши

Заказ 43 Тираж 547 Подписное

ВНгИПИ Го ударственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

) 13035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101