Вероятностный коррелометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 110978 (21) 2661342/18-24 (5 ) + с присоединением заявки Йо — . (23) Приоритет

G 06 F 15/336

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.02.81. Бюллетень No (5З) УДК 681. 323 (088. 8) Дата опубликования описания 2302.81

Qi !

Государственное союзное конструкторско-технологическбе-.-- -бюро по проектированию счетных машин (71) Заявитель (54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения статистических характеристик случайных процессов и может найти применение в гидрометеорологии, автоматике, связи, биологии, медицине, радиоэлектронике и -других областях науки и техники.

Известен вероятностный коррелометр, построенный на принципе вероятностного кодирования информации и

:обеспечивающий более эффективное .вычисление статистических характеристик случайных процессов. Коррелометр содержит блок вероятностного округления, регистр числа, блок сравнения,е триггеры, блок накопительных счетчиков, генератор случайных чисел, блок вероятностного умножения и блок управления (1).

Недостатком устройства является низкая точность работы.

Известен также вероятностный коррелометр, который имеет более широкую сферу использования и может быть использован для статистической обработки нестационарных случайных процессов.

Коррелометр содержит сумматор, блок сравнения, блоки элементов И, 2 блок вероятностного умножения, блок памяти, блок управления, накапливающий регистр, многоразрядный сдвигаю-. щий регистр, генератор случайных чисел, регистры (2) .

Однако недостатком устройства является его сложность.

Цель изобретения — упрощение коррелометра, которая выражается в замене многоразрядного сдвигающего регистра одноразрядным, что приво-. дит к исключению ряда многоразрядных блоков элементов И и изменению связей между элементами устройства, 15 указанная цель достигается тем, что в вероятностном коррелометре, ::.содержащем шесть блоков элементов И, сдвигающий, регистр, выход которого соединен с его входом, сумматор, 20 первый вход которого является входом коррелометра, второй и третий входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго блоков элементов И, информационный

25 вход первогб блока элементов И подключен к информационному выходу накапливающего регистра, информационный вход второго блока элементов

И соединен с информационным выходом

30 регистра, вход которого соединен с

807320 выходом третьего блока элементов И, информационный вход которого по,.:<лючен к выходу накапливающего регистра, вход которого педключен к выходу четвертого блока элементов И, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, генератор случайных чисел, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, а вход подключен к первому выходу блдка управления, второй выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу блока вероятностного умножения, выход сумматора соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу сдвигающего регистра, выполненного одноразрядным, и к информационным входам пятого и шестого блоков элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока вероятностного умножения, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого блоков элементов

И соединены с третьим выходом блока управления, второй выход которого подключен к управляющим входам пятого и шестого блоков элементов И.

На чертеже представлена блоксхема вероятностного коррелометра.

Вероятностный коррелометр содержит сумматор 1, блоки 2 и 3 элементов И, одноразрядный сдвйгающий регистр 4, накапливающий регистр 5, блок 6 управления, блок 7 сравнения, генератор 8 случайных чисел, блок

9 вероятностного умножения, блок .

10 памяти, регистр 11, блоки 12-15 элементов И, Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы все блоки обнуляются в исходное (нулевое) положение. Эначения Х случайного процесса X(t) поступают на вход сумматора 1, где происходит их центрирование по текущему значению математического ожидания, хранящемуся в регистре 11.

Центрированное значение Х; поступает на первый вход блока сравнения, а на второй вход последнего поступает случайное число с генератора 8 случайных чисел. С выхода блока 7 снимается вероятностно-кодированное

Х которое поступает через четвер.t I тый блок 13 элементов И на первый вход блока 9 вероятностного умножения. На второй вход блока в каж- . дом из Н тактов (где N - -количество разрядов регистра 4, совпадающее с количеством ординат вычисляемой корреляционной функции) поступают через блок 14 элементов И вероятностно-кодированные значения Х;„(, Х .»,... Х;, хранящиеся в регистge 4 и постуйающие с его выхода при каждом из N сдвигов в течение одного цикла.

С выхода блока 9 произведения вероятностно-кодированных значений процесса поступают в блок 10 памяти, в котором производится их суммирование по каждому из N каналов.

В каждом цикле обработки случайного числа Х его центрированное значение складывается. на сумматоре

1 с содержимым накапливающего регистра 5. Таким образом, к концу К- того цикла в регистре 5 образуется сумма

j+K j+X

7 „ " 1 = д,15 1Ф) j++i где К вЂ количество циклов (случайных чисел массив X(t)), по которым определяется текущее значение метематического

2{) ожидания;

m — вычисленное в предыдущих

К тактах значение математического ожидания; дв „ - приращение (положительное или отрицательное) математического ожидания по

К циклам от )-1 до массива;

j-1 + номера массивов Х величиной К.

В конце К-того цикла блок.б управления осуществляет последовательное включение блоков 2, 3, 12 и 13 элементов И таким образом, что приращение + т .„, полученное в накапливающем регистре 5 по К циклам, алгебраически складывается с содержимым регистра 11, Перед началом очередных К циклов накапливающий регистр 5 обнуляется.

4Q Величина К обычно принимается кратной 2 и равной N, так как в этом случае удается наиболее легко синхронизировать работу детерминированной и стохастической (с точки

4 зрения информации) частей устройства.

При данной аппаратурной реализации вычисления корреляционной функции центрирование первых К ординат случайного процесса Х() осуществляется по нулевым значениям т, что однако при больших массивах случайных чисел существенного значения не имеет.

Упрощение коррелометра по сравнению с известным устройством достиг55 нуто эа счет того, что кодирование информации в вероятностную форму в предлагаемом устройстве осуществляется на более близком ко входу уровню, а именно, сразу же после центрирования Х.

Именно это дало воэможность реа" лиэовать сдвигающий регистр в виде

8 триггеров, в каждом из которых хранится вероятностно-кодированное значение центрированного значения

807320 входного сигнала, и, если считать, что входной процесс поступает на вход устройства в виде R-разрядных двоичных чисел (при однобайтовых

X. — R = 8), то количество триггЕров в предлагаемом устройстве сокращается на N(R — 1) единиц, что составит, например, при N - =64 и

R = 8 более 400 триггеров. При этом, без ущерба точности вычислений, исключается один из двух (содержащихся в известном устройстве) R-разрядных блоков .сравнения.

Одновременно и независимо от изменения структуры стохастической части в предлагаемом устройстве несколько изменен процесс вычисления текущего математического ожидания.

Последующее значение m опреде9 ляется как сумма предыдущего m-»„ и разности ьв; -1, которая йа-. ходится как сумма центрированныхзначений Х„, деленная на К. Новая реализация позволила исключить из схемы устройства (R + Log К)-раз рядный блок вентилей.

Необходимо здесь отметить, что указанные изменения не ухудщили быстродействия устройства (по сравнению с известным) в связи с ..тем, что детерминированная и стохастическая части работают практически параллельно, а период работы стохастической части устройства примерно в N раз больше периода его детер" ° минированной части.

Формула изобретения

Вероятностный коррелометр, содержащий блоки элементов И, сдвигающий регистр, выход которого, соединен с его входом, сумматор, первый вход которого является входом коррелометра, второй и третий входы сумматора соединены соответственно.с выходами первого и второго блоков элементов И, информационный вход первого блока элементов И подключен к информационному выходу накапливающего регистра, информационный вход второго блока элементов И соединен с информационным выходом регистра, вход которого соединен с выходом третьего блока элементов И, информационный вход которого подключен к выходу накапливающего регистра, вход которого подключен к выходу четвертого блока элементов И, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, генератор слу чайных чисел, выход которого соеди15 нен с первым входом блока сравнения, а вход подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, информационный вход

Я которого подключен к выходу блока вероятностного умножения, о т л .ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения коррелометра, в нем выход сумматора соединен со вторым входом блока сравнения, выход которого подключен ко входу сдвигающего регистра, выполненного одноразрядным, .и к информационным входам пятого и шестого блоков элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока вероятностного умножения, управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого блоков элементов И сое.динены с третьим выходом блока управления, второй выход которого под,ключен к управляющим входам пятого и шестого блоков элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Авторское свидетельство СССР 9 542184, кл. G 06 F 15/34, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2534281/18-24, кл. G 06 F 15/34, 1977.

807320 Заказ 294/75

Тираж 756 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. новинский

Редактор В. Лазаренко Техред С, Беца Корректор О. Билак