Автокоррелятор

 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для оперативного определения корреляционной функциитекущего стационарного случайного процесса. Цель изобретения - повышение быстродействия. Автокоррелятор содержит блок 2 задания выборки, блоки 3, 4 и 5 воспроизведения , гспера ор 6 импульсов, сумматор 7, блоки 8, 10 и 11 укложения, интегратор 9, блок 12 задержки, накаплив-лощич сумматор 13. Отличие автокоррелятора состой п одновременном вычислении дгух ординат i оргеляционной функции без воспроизведены из блока 2 дополнительной последовательности сигналов, что позроляет повысить быстродействие устройства примерно в 1,5 раза. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И!

1628066 А 1 (51) 5 (: 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ6ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 449353! /24 (22) 18. 07. 88 (46) 15.02.91. Вюл. !(" 6 (72) О.И.Иванов и И.В.Лапин (53) 681. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(832560, кл. G 06 F 15/336, 1979. (54) АВТОКОРРЕЛЯТОР (57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для оперативного определения корреляционной функции текущего стационарного случайного процесса. Цель изобретения — повьлпение быстродействия. Автокоррелятор содержит блок 2 задания выборки, блоки 3, 4 и 5 воспроизведения, генера. ор 6 импульсов, сумматор 7, блоки 8, 1О и 11 умножения, шп— тегратор 9, блок 12 задержки, накаллинающи. сумматор 13. Отличие автокоррелятора состоит в одновременном вычислении дп;x pitwii T >:oðãåëÿöèîíной функции без воспроизведения из блока 2 дополнительной последовательности сигналов, что позволяет повысить быстродействие устройства примерно в 1,5 раза. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1628066

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для оперативного определения корреляционной функ5 ции текущего стационарного случайного процесса, Цель изобретения — повышение быстродействия автокоррелятора, На фиг.l представлена структурная схема автокоррелятора; на фиг.2 структурная схема блока воспроизведения; на фиг. 3 — сгруктурная схема узла формирователей импульсов; на фиг.4 — структурная схема первого счетчика блока воспроизведения; на фпг.5 — алгоритм управления записью блока памяти rropr

Автокорр"лятор содержит выходы блока 2 задания па<борки, блоки 3-5 воспроизведения, генератор 6 и..пульсов, сумматор 7, блок 8 умножения, интегратор 9, блоки умпож< ния 10 и 11, 25 блок 12 задержки, накапливающей сумматор 13, выходы текущей первои 14 и текущей второй 15 ординат. Блок 3 воспро«введения (фиг.2) содержит узел 16 Формирователей H>гпульсов, су.<магор 17, элемент 18 сравнения, счетчики 19 и 20, информационные вход 21 и <<в<ход 22, адресный выход 23, синхрон«зирую ций выход 24, тактовый вход 25, тактовый выход 26 и э5 выход 27 текущей задержки.

Узел 16 формирователей импульсов (фиг ° 3) состоит из усилителя-формирователя 28 адреса и усилителя-формирователя 29 данных.

Счетчик 19 (фиг.4) содержит элемент 30 счета, блок 31 памяти, счетный вход 32 и выход 33.

Блок задержки, фиг.6) содержит узлы 34 и 35 памяти, коммутатор 36, информационный вход 37, выход 38, вход 39 задания времени задержки, тактовый вход 40 и вход 41 задания режима записи-считывания.

Лвтокоррелятор работает следующим

50 образом, Дискретиэирова<пгый во времени входной сигнал, преобразованный в цифровой двои-шый код, заносится в блок 2 задания выборки. Блоки 3-5 во;про лг<едения (сигнала) осушествля55 ют rrocrrporrar

Х,ХЕ,У., — значение сигналов, считанных блоками 3,4 и 5 воспроизведения сигнала; п, 1, k — текущие значения адресов сигналов, считанных из блока 2, причем (2) 1 = ) + п); 1с = 2) + п; п < + 1

«П = п ° +j+1

«при и — п;+ 1 при п,-п +1 =j, (3) n,,= 0 °

Накапливающий сумматор 13 производит суммирование сигналов, поступающих на его информационные входы, и сигнал на его выходе определяется в соответствии с выражением

Х у (1) = Х Х<г + Х Хе„g (4)

В интеграторе 9 эа время считывания из блока 2 заданного объема выборки происходит усреднение сигнала

Х (i) определяющееся в соответствии с выражением и

X = С,й Х;(j.), (5) где Х вЂ” ордината корреляционной

) функции, вычисленная для величины задержки сигнала, равной

С вЂ” козффицйент передачи интегратора 9; ды сумматора 7, блоков 8, 10 и 11 умножения и блока 12 задержки. Блок 12 задержки осуществляет задержку сигналов,поступающих на его первый вход, на число тактов, равное абсциссе вычисляемой корреляционной функции.

Обозначим текущие значения адресов сигналов, выбранных блоками 3-5 воспроизведения (сигнала), соответственно через k, 1, и. С учетом принятых обозначений сигнал, поступающий на информационный вход интегратора 9, после каждого цикла считывания иэ блока 2 определяется н соответствии с выражением (

Х = Хе(Хп+ Х«), (1) 162806

N максимальное чи..tu циклов считывания сигналов при воспроизведении заданного объема выборки.

В сумматоре 13 происходит усреднеlt ние сигнала Х (i), определяющееся в со21 соответствии, с выражением

Х = С Х (i). (6)

21 ., 2, После обработки одной выборки реа- 10 лизации в блок 2 эаноси1 ся новая выборка, которая обрабатывается аналогично предыдущей, и т,д, На выходах 14 и 15 устройства формируются текущие значения оценки кор- 1 реляционной функции для величин задержки сигнала, равных соотьетственно j и 2j .

В исходном состоянии, т.е. перед

20 началом вычисления первой пары ординат корреляционной функции, в первом счетчике 19 первого блока 3 воспроизведения (обозначим его содержимое через j) — 1, во втором счетчике 20 (обозначим его содержимое через m )

О, в сумматоре 17 (обозначим его содержимое через P) — 1. При поступлении на вход 25 второго счетчика 20 очередного импульса к годер:"имому сумматора 17 и второго счетчика 20 прибавляется I, т.е.

P =P+ 1 m=m+1 (7)

При равенстве содордимого 11ервого счетчика 19 и второго счетчика 20 (P=m) элемент 18 сравнения вырабаты- 35 вает сигнал, по которому обнуляется второй счетчик 20 (т ° е. m = О), а к содержимому сумматора 17 прибавляется содержимое первого счетчика 19, таким образом, содержимое суммато- . 40 ра 17 при Р = m изменяется в соответствии с выражением

p = p+j +1. (8) Содержимое сумматора через узел 16 поступает на адресный вход блока 2.

Считанные иэ блока 2 данные через узел 16 поступают на выход 22 блока воспроизведения. При переполнении сумматора 17 сигнал переполнения поступает на вход первого счетчика 19, изменяя его содержимое, на вход второго счетчика 20, обнуляя его, и на выход 24 блока 3 воспроизведения, а в сумматор 17 заносится 1. В дальней- 55 шем работа блока 3 воспроизведения осуществляется аналогично.

Блоки 4 и 5 воспроизведения построены так же, как и блок 3 воспро6 6 иэведен;:я, эа исключен«ем Ict! ñ, «тг изменение содержимого перво г1 с«етчиKd осуществляется сигналом переполнеIII " сумматора 17 блока 3 воспроизведения, поступающим на синхровходы бле—

Kc в 4 и 5. При этом в сумматор блока 4 воспроизведения заносится 1+1, а в сумматор блока 5 воспрои ведения (сиг .апэ) — 2j+1. В гальнейш"-и бло— ки 4 v. 5 воспроизведения работают аналогично блоку 3 °

Усилитель-формирователь 28 адреса и усилитель-формирователь 29 данных узла 16 работают как шинные формиговагели. На пх выходах вырабатываются соответствующие входным сигналы с требуемыми логическими уровнями. Элемент 30 с«с1а первого счетчика 19 имеет двоичный коэффициент пересчета.

Сигнал, поступающий Ia вход 32 элемента 30, увеличивает его содержимое на l. Двоичный код с RI,Iõîäë элемента 30 поступает на адресный вход бло 1е 31 памяти. В блоке 31 памяти эапис..пы требуемые коды абсцисс, для к< торых вычисJIR!ATcR орпинаты корреля-ционной функции. В зависимо=ти от данных, поступающих íà Ajlpc с ный вход блока 31 I!эмяти, на его выходс:;ырабатьГи.1ется значение абсцис сы корр ляционнои 11;нкции

В автокорреляторе одновременно вычислнются две ординаты корреляционной функции для абсцисс, равных j и 2j.

Поэтому на выходе первого счетчика 19 необходимо вырабатывать последовательность эначений j, минимизирующую общее количество повторных вычислений корреляционной функции.

На фиг.5 приведен алгоритм определения данных, записываемых в блок 31 памяти при изготовлении устройства.

Выполнение алгоритма начинается оператором "1". Оператор "2" присваивает переменной j максимальное значе- ние величины задержки сигнала, для которой находится оценка корреляционной функ1;ни. Анализ переменной 1 на четt1 11 ность выполняет оператор 3 . P. случае четности j следующим выполняется оператор "6", если значение j нечетно, то оператор "4" записывает

tI tt его в блок 31 памяти. Оператор 5 уменьшает значение j на единицу.

Оператор "6" осуществляет запись всех нечетных значений j из интервала от j/2+1 до j в блок 31 памяти, затем оператором "7" переменной j

1628066 присваивается значение, равное половине j.Ñëåäóþùèé за оператором "7" оператор "8" присваивает переменной значение, полученное в результате ! деления 1 на два и отбрасывания от результата дробной части.

Девятый оператор прсц зводит запись н блок 31 памяти всех значений 1 из интервала от 1 +1 до j, а следую щий за им оператор "10" присваивает переменной j значение j . Анализ величины j осуществляет оператор "11".

Если j больше 1,,то следующим выполняется оператор 3, если j равен 1, то н блок 31 памяти записывается эначение, и выполнение алгоритма завершается оператором "13", если j меньше 1, оператор "13" завершает выполнение алгоритма. Бычис ение корреляционной функции н точках, найденных н результате реализации этого алгоритма, минимизирует общее количество циклов ны п слений при одновременном выполнешп. усьэнпя нахождения всех ординат 25 корреляционной функции.

Определим коэффициент ускорения вычисления н соответствии с ныражением

m быЧ

К

m где K — коэффициент ускорения вычис. ления; — ко шчестно нычисляеMbJx орди аса нат корреляционной функции;

m — коли .ество циклов вычисления, Получим для швыч 32 К = 1,52; швыч 64 К 1 48

mâû×=

В блоке 12 задержки (сигнала) входная информация поступает на информационные входы первого и второго узлов 34 и 35 памяти. Сигналы, вырабатываемые коммутатором 36, подаются

45 на управляемые входы узлов 34 и 35 памяти, причем одновременно на управляющий вход одного узла памяти подается сигнал записи входной информации, а на другой — сигнал считывания инфор !ации.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я !

1. Антокоррелятор, содержащий блок задания ныборки, три блока воспроизведения, генератор импульсов, интегратор, первый блок умножения, сумматор, причем первый, второй и третий выходы блока задания ныборки соединены с информационными входами соответственно первого, второго и третье го блоков воспроизведения, тактовые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выход окончания цикла воспроизведения первого блока воспроизведения соединен с синхровходами второго и третьего блоков воспроизведения и тактовым входом интегратора, информационный выход второго блока воспроизведения соединен с первым входом первого блока умножения, информационный выход первого блока воспроизведения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с информационным выходом третьего блока воспроизведения, а выход сумматора соединен с вторым входом первого блока умножения, выход которого соединен с информационным входом интегратора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, н него введены второй и третий блоки умножения, накапливающий сумматора и блок задержки, информационный вход, тактоный вход, вход задания времени задержки и вход задания режима записи-считывания которого соединены соответственно с информационным выходом второго блока воспроизведения, выходом генератора импульсов, тактовым выходом первого блока воспроизведения и выходом текущей задержки первого блока воспроизведения, адресные выходы первого, второго и третьего блоков воспроизведения соединены соответственно с первым, вторым и третьим адресным входами блока задания выборки, выход блока задержки соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с информационным выходом второго блока воспроизведения, а выход - с первым информационным входом накапливающего сумматора, тактовый вход которого соединен с тактовым выходом первого блока воспроизведения, первый и второй входы третье о блока умножения соединены соответственно с информационными выходами первого и третьего блоков воспроизведения, выход третьего блока умножения соединен с вторым информационным входом накапливающего сумматора, выход интегратора и выход накапливающего сумматора являются соответственно выходом теку"

l0 сумматора и со вторым вход:м "б уле ия вторсго счетчика и является гак о-вым выходом блока, выход первого счетчика соединен с вторым входом элемента сравнения и третьим входом сумматора.

3 ° Аптокоррелятор по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что блок задержки содержит коммутатор и перв= и и второй узлы памяти, причем информационные входы первого и второго узлов памяти подключены к информационному входу блока, адресные входы первого и второ:о узлов памяти п1дклкчены к входу задания времени задержки блока, выходы первого и втсрого узлов .:амяги чер< э мон ажное ИЛИ подключены к выходу блока, пергый и второй выходы коммутатора подключены к входам разрешения записи-считывания первого и второго узлов памяти, информ:-ционпый и управляющий входы коммутатора являю ся соответственно входом задания режима записи-считывания и такто-. вым ходом блока.

1628066 щей первой ординаты и выл одом текущей второй ординаты автокоррелятора.

2. Автокоррелятор по и.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок воспроизведения содержит узел форми5 рователей импульсов, сумматор, элемент сравнения, два счетчика, причем счетный вход первого счетчика соединен с входом обнуления второго счетчика и выходом переполнения с мматора, являющимся сипхронизируюшим выходом блока, счетный вход второго счетчика является тактовым входом блока и соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом узла формирователей импучьсов, второй вход которого является информационным входом блс ка, первый и второй выхсды узла формирователей импульсов являются соответственно информационным выходом и адресным выходом блока, выход второго счетчик" соединен с первым входом элемента сравнения и является выходом текущей задержки блока, выход "Равно" элемента сравнения соединен с вторым входом

l62806

1628066

Составитель В.Орлов

Техред Л.Олийнык Корректор М. Кучерявая

Редактор А .Лежнина

Заказ 342 Тираж 403 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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