Процессор для обработки и анализа сигналов
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (!9) (!!! (gg) 5 С 06 F 15/332
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4471763/24 (22) 31,05,88 (46) 15.03.91. Бюл, № 10 (71) Научно-исследовательский физикотехнический институт при Горьковском государственном университете им. Н.И.Лобачевского и Институт элек- тронных управляющих машин (72) Е,А.Солдатов, Б.Я.Фельдман, la.Р.Фидельман, В.Н.Баранов, Н.С.Будников, М.H.Ôåäîòîâñêèé и М,Б.Фельдман (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1249534, кл. G 06 F 15/332, 1987.
Кэй С,М., Марил С,Л, Современные методы спектрального анализа. ТИИЭР. .1981, т. 69. № 11, с ° 5-51.
2 (54 ) ПРОЦЕССОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к обработке сигналов и может быть использовано для разделения и анализа спектральных компонент. Цель изобретения— повышение разрешающей способности.
Поставленная цель достигается эа счет того, что в процессор входят блок 1 вычис ления свертки, блок 4 вычисления логарифма, блоки 5 и 6 вычисления свертки, и блок 7 вычисления экспоненты. 1 ил °
1635194 е
11л
=K Sя 1nS0
Е) =О
Ix 2п х — mn)
+, g S> exp() x
ШхМ (3) или тогда
Я -1
Яш= — ехр(-j
n =() 2л х ехр(-j --pn) N
М
--тпп).1n N + R x ш--М (7) (2) Изобретение относится к обработк сигналов и может быть использовано для разделения и анализа спектральнь компонент.
Целью изобретения является повышение разрешающей способности °
На чертеже представлена блок-схема процессора для обработки и анализа сигналов. 10
Процессор для обработки и анализа сигналов, содержит блок 1 вычисления свертки, информационный вход 2, тактовый вход 3, блок 4 вычисления логарифма, блок 5 вычисления свертки, блок 6 вычисления свертки, блок 7 вычисления экспоненты и информационный выход 8.
При описании работы устройства использованы следующие обозначения:
К вЂ” отсчеты корреляционной функции;
R = 1 — условие нормировки; о
S — спектральная плотность мощи ности 25
f — энтропия; — множители Лагранжа;
P вектор (R (р ° ° ° р к,р,р ° ° м) где af = -М, ... 0,1 ...M; вектор (.. .° .% p ); 30 (! f Ц вЂ” матрица ((ехр(1j 27(./N тпп !1 размерностью (2М+ 1) N, где и = 0 1, ..., N-1;
+ ((f (1 — матрица, псевдообратная к
frf (1; () — единичная матрица, X — неизвестная матрица, Особенность приводимого алгоритма заключается в прямом вычислении неопределенных множителей Лагранжа при решении задач спектрального оценивания методом максимальной энтропии (ММЭ).
Использованы соотношения н- л
Rm = — о Я „exp(j--mn) )) =-о и выражение для энтропии в форме
N-4
Fi = — К 8„1пБ „
n=o
Поскольку функционал (3) строго выпуклый, то решение единственно и достаточно для нахождения максимума, ьислим dL()/BS „= О, откуда с точностью до постоянного слагаемого
$, = ехр - - Q Q>exp(j -- mn) . е)=-М (4) Для получения окончательного вида
S „ определимЯ„„. Обычно подставляют (4) и (1), получают систему 2М+1 нелинейных уравнений и решают какимлибо итерационным способом.
Для непосредственного определения (() „„ запишем (4) и (1) в матричной
AopMe:
llNll = ехр (- — II(II II ) III (1)
° =.- *1((II (* ll ехр (— — II(II ° II ) II) (6) откуда ((Е" II II к II = — ехр (- — ((Е(()(р)() II((! II$Il= -Nln(N II(*lI ((ее()))
Аналогично, домножая последнее вы+ ражение на 11 f 1l, получим
II (Il ° )е(р II <* II ((х () )
Можно показать, что для ff ехр х
2 х (j — mn )t размером N (2М+1) псевдоN И обратной будем матрица — (ехр(-1 — It
Существует вариант представления для э нтр опии
Н-4
E = — 1п8„, ))-о
Приме не ни е м е т ода Лагр а нжа да е т из (1) и (2) L.(9) - F., - S„R = ш=-И
Свойство сопряженности корреляционной функции R делает целесообразным использование в выражениях (3), 55 (4), (7) и последующих суммы с симметричными пределами, При этом часто удобно, используя конкретные свойства функций, представляемых суммой Фурье, рассматривать
1635194 суммы не только с нулевыми, но и с ненулевыми нижними значениями, т. е, .
"макс р(мс кс
> с и т.д °, в том числе по tn то м и в--м
Из выражения (7) Бе = ехр (- — ф ехр((— mm))
1 2(( (8) Вычисления в предлагаемом устройстве осуществляются следующим образом
° 15
На вход блока 1 по входу 2 подаются значения автокорреляционной функции R, по входу 3 поступает для настройки величина М. Блок 1 выполняет вычисление сумм 2М+1 парных произведений
Результат с учетом нормировки и знака определяет значения 2М+1 множителей Лагранжа, которые поступают в блок 6, выполняющий вычисление N сумм из 2М+1 парных произведений
° 2 ф exp(j — mn) .
Составитель А. Баранов
Техред A.Êðàâ÷óê Корректор М.Шароши
Редактор А.Лежнина
Заказ 757 Тираж 413 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
2и
R ехр(-j — pn), Р Г
Всего таких сумм вычисляется N. С (выхода блока 1 набор из N полученных е результатов поступает на вход блока
4, в котором выполняется масштабирование и функциональное преобразование (логарифмирование . Результирующий N ìåðíûé вектор (Bn поступает в блок 5, в котором вычисляются 2М+1 сумм из N парных произведений
2 i
В ехр(-j — mn) . h N
Результирующий N-мерный вектор поступает на вход блока 7 вычисления- экспоненты (потенцирования), на выходе
8 которого формируется N-мерный век ; тор спектральной плотности мощности S . При использовании выражения для п энтропии Я = -1nS выкладки провоИ дятся аналогично и соответствуют функциональному преобразованию второго варианта — вычислению обратной вели-. чины: н-<
2((Л,„= N (— -) ехр(-j — nm);
n=o м 2п
=(Л ехр(j — те ь.-м
Формула изобретения
Процессор для обработки и анали20 эа сигналов, содержащий первый блок вычисления свертки, информационный вход которого является информационным входом процессора, тактовым входом которого является тактовый вход
25 первого блока вычисления свертки, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, в него введены бЛок вычисления логарифма, второй и третий блоки вычисления свертки и блок вычисления экспоненты, информационный вход которого подключен к выходу второго блока вычисления свертки, информационный вход которого подклю35 чен к выходу блока вычисления логарифма, информационный вход которого подключен к выходу первого блока вычисления свертки, тактовые входы второго и третьего блоков .вычисления
40 свертки, блока вычисления логарифма и блока вычисления экспоненты подключены к тактовому входу процессора, выходом которого является выход блока вычисления экспоненты.
