Экстраполирующее устройство
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
1 г „" 9Ü .
; l
// а ;
Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25. 02. 81 (21) 3281050/18-24 (з1) M. Kn.3
6 06 G 7/30 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государственный коиитет
СССР по делам изобретений и открытий (531 УДК 6 8 1. 33 (088.8) Опубликовано 30.1082. Бюллетень №40
Дата опубликования описания 30 ° 10.82 (72) Авторы изобретения
Л. Г.Журавин, И.A.Ìàðèíåíêo, E.È.ÑåMåíoâ и Е.A.×åðåìèñoâà
4 1 ф7
Ленинградский ордена Ленина электротехническнйинститут им. В.И.Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ЭКСТРАПОЛИРУКНЦЕЕ УСТРОЙСТВ
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в информационно-измерительных .устройствах для восстановления сигнала по его дискретам. — Аналогичные устройства известны
1П и (23 . Одно из них осуществляющее линейную интерполяцию и содержит источник опорного сигнала и последовательно соединенные первый запоминающий блок, сумматор, ключ, второй запоминающий блок, интегратор а также источник синхроимпульсов f1).
Недостаток устройства — наличие задержки на один такт и невозможность восстановления в тех случаях, когда интервал времени между соседними отсчетами меняется.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является зкстраполирующее устройство, в котором осуществляется оптимальная (в сэысле минимума дисперсии погреш-. ности) экстраполяция по двум незашумленным отсчетам $2 ).
Недостаток устройства — низкая помехоустойчивость, обусловленная тем, что погрешность восстановления резко возрастает нри наличии случайных сбоев поступающих отсчетов.
Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.
Поставленная цель достигается тем, что экстраполирующее устройство, содержащее блок памяти, информационный вход. которого является входом устройства, функциональный генератор, блок вычисления экстраполированных значений и генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти и с запускающим входом функционального генератора, содержит блок умножения и трн функциональных преобразователя, при этом выход блока памяти соединен с входом первого
Функционального преобразователя и с первым информационным входом второго фУнкционального преобразователя, выходы первого функционального пре-образователя и функционального генератора подключены к соответствующим входам блока умножения, выход которого через третий функциональный преобразователь связан с вторым информационным входом второго функционального преобразователя и с первым входом блока вычисления экстраполированных значений, второй вход которого соединен с выходом второго
979394
65 и, во-вторых, для других плотностей функционального преобразователя, третий вход - с шиной зацания априорной вероятности сбоя, а выход является выходом устройства, выход генератора синхроимпульсов соединен с управляющим входом второго функционального преобразователя °
На чертеже представлена электрическая схема устройства, Схема включает блок 1 памяти, генератор 2 синхроимпульсов, функциональный генера".ор 3, блок 4 умножения, функциональные преобразователи 5 и б, блок 7 вычисления экстраполированных значений и функциональный преобразователь 8„
Блок 1 памяти служит для запоминания и хранения входных сигналов, момент запоминания совпадает с передним фронтoM синхроимпульса.
Функциональный генератор 3 служит для генерирования функции
x() -—
К (t) 1K1. ) где К(1) -нормированная автонорреляционная функция телеметрируемого сигнала, ко- ° торая задается из априорных сведений.
Функциональный генератор Ф1З может быть построен на основе коммутируемой линейной или нелинейной цепи.
Запуск ФГЗ происходит при поступлении заднего фронта синхроимпульса на управляющий вход ФГЗ.
Функциональные преобразователи 5 и 6, предназначены для формирования соответственно функций ! у = ф(х) и V =ф(х), где ф(х) вЂ, интеграл вероятностей .
Реализация преобразователей 5 и 6 возможна, например, на основе операционного усилителя с нелинейной обратной связью.
Функцион альный пре образ ователь 8 служит для реализации меняющейся во времени нелинейной зависимости между входной и выходной величинами у =G(t, z), где z — величина отсчета телеметрируемого сигнала, причем за- висимость от времени определяется соотношением
G(tê z) 7R„- C„(t) W„(z) где С„. (t) = j N„(z) Н (t, z) dz;
W (2 ) — функция Уолша н а интер1 вале существования величины z„
Н (t, z) =@@(t) ф (з)), R — порядок функции Уолша (на1 пример, для 1 = 1g 32
R1= 1,2,. ° .,5).
Ввиду сложности аналогических соотношений, преобразователь 8 целесообразно реализовывать в виде блока памяти, содержащего наборы функции
G(z) для ряда величин t. Например, при цифровой реализации блок 8 может состоять из последовательно соединяемых генератора импульсов, счетчика и массива памяти.
Так как величин@ G(t, z) умножается в блоке 7 на малую величину
2q(qcc1),. то число разрядов кода величины G(t, z) может быть небольшим. Блок 7 по-сигналам на своих входах вычисляет экстраполированное значение сигнала по формуле
)(t) =q+(1-2q) Í(t,z)+2qG(t,z) (1) где 1 - вероятность сбоя символа в кодовой посылке.
Сигнал, пропорциональный величине поступает на один из входов блока 7. Величина q может быть задана из априорный сведений, либо эта величина вырабатывается на основе анализа условий прохождения сигналов по каналу связи.
Выражение (1) получается, если учесть, что оптимальная (в смысле минимума дисперсии погрешности) экстраполяционная оценка сигнала на время t no одному зашумленному отсчету находится как условное среднее Ngz, где z - аддитивная смесь полезного нормально распределенного сигнала с помехой, которая возникает при сбоях с вероятностью q Устройство работает следующим образомм. По переднему фронту синхроимпульса происходит запоминание -очередного отсчета z(tq), а по заднему фронту синхроимпульса запускаются функциональный генератор 3 и функциональный преобразователь 8. На основе блоков 3-6 и 8 формируются функции Н и G в соответствии с поступившим отсчетом z(t ) и текущим временем t. В блоке 7 происходит определение оптимальной оценки экстраполированного сигнала в соответствии с выражением (1). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять оптимальное экстраполирование по одному зашумленному отсчету, что приводит к увеличению помехоустойчивости. Приведенные выше соотношения оптимальны для гауссовского распределения полезного сигнала. Для других законов распределения мгновенных значений вид функциональных соотношений Н(t, z) и G(t, z) изменяется, но, во-первых, гауссовские сигналы являются наиболее распространенными 970394 Формула изобретения ВИИИПИ Заказ 8390/61 Тираж 731 Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 распределения соответствующие зави- симости Н и G могуТ быть вычислены. Технико-экономический эффект от использования изобретения состоит в повышении достоверности восстановления информации, подверженной потерям в каналах связи. Экстраполирующее устройство, содержащее блок памяти, информационный вход которого является входом устройства, функциональный генератор, блок вычисления экстраполированных значений,и генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока йамяти и с запускающим входом функционального генератора, о т л и ч а ю:щ е е с я 20 тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно содержит блок умножения и три функциональных преобразователя, при этом выход блока памяти соединен с входом первого 25 функционального преобразователя и с первым информационным. входом второго функционального преобразователя, выходы первого функционального преобразователя и функционального генератора подключены к соответствующим входам блока умножения, выход которого через третий функциональный преобразователь связан с вторым информационным входом второго функционального преобразователя и с первым входом блока вычисления экстраполированных значений, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, третий вход - с шиной задания априорной вероятности сбой, а выход является выходом устройства, выхоц генератора синхроимпульсов соединен с управляющим. входом второго функционального преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 596969, кл. G 06 G 7/30, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР Р 830421, кл. G 06 G 7/30, 1979 (прототип). 
