УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СТОХАСТИЧЕСКИХ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КОДОВ Российский патент 2022 года по МПК G06F1/02 G06F7/58 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано автономно или в комплексе для вычисления ортогонального базиса, для формирования которого используются положительные и отрицательные числа, положительно определённой симметрической матрицы, который может быть использован для передачи информации в системе цифровой радиосвязи с множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA – Code Division Multiplte Access), например, в системе сотовой связи 4 поколения, беспроводной системе охраны, навигационном аппаратно-программном комплексе.

Уровень техники

Известен генератор, использующий дискретные базисные функции (Генератор функций Уолша: пат. №1501019 А2 СССР, опубл. 15.08.1989, МПК G06F 1/02). Данный генератор включает в свой состав два счётчика, группу элементов И и группу сумматоров по модулю два, а также многовходовый сумматор по модулю два.

Недостаток данного генератора, который проявляется и в других генераторах функций Уолша, заключается в узких функциональных возможностях, так как число базисных функций не может быть отличным от 2^m (где m - натуральное число).

Помимо этого, рассматриваемые генераторы не могут обеспечить большой набор значений периодов генерируемых функций и большое число значений базисных функций.

Другим устройством, использующим ортогональные функции Уолша, является устройство для операций над матрицами (Устройство для операций над матрицами: пат. №1443003 А1 СССР, опубл. 07.12.1988, МПК G06F 15/347). Данный генератор включает в свой состав операционных блоков, N-1 элементов задержки и распределитель импульсов.

Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет работать только с системами линейных уравнений и обращениями матриц. Данное устройство также имеет ограниченные функциональные возможности, так как не имеет возможности генерировать дискретные базисные функции.

Известно также устройство генерации ортогональных кодов (Генератор функций Попенко-Турко: пат. №1753464 А1 СССР, опубл. 07.08.1992, МПК G06F1/02). Данное устройство позволяет вычислить ортогональный базис положительно определенной симметрической матрицы с действительными положительными коэффициентами, принадлежащими интервалу (0; 1). В состав данного устройства входят матрица вычислителей, два блока памяти, группы блоков деления, блок синхронизации, блоки И, операционные блоки, элемент задержки и регистры сдвига.

Недостатками генератора функций Попенко-Турко является отсутствие автоматического поступления входных данных, а также отсутствие возможности стохастического формирования ансамблей ортогональных кодов различной структуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является генератор стохастических ортогональных кодов (Генератор стохастических ортогональных кодов: пат. № 2 615 322(13) C1 RU, опубл. 04.04.2017, МПК G06F1/02, G06F 7/58), предназначенный для автоматизации процесса формирования исходных данных и обеспечения формирования систем стохастических ортогональных кодов. Устройство содержит генератор функций Попенко-Турко, позволяющий формировать ортогональные коды, в качестве которых используют ортогональный базис, определяемый собственными значениями и собственными векторами действительной положительно определенной симметрической матрицы, и блок стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы, содержащий микропроцессор, генератор псевдослучайных чисел (ПСЧ), блок накопителя, блоки ОЗУ.

Недостатком генератора стохастических ортогональных кодов является ограниченный набор формируемых ансамблей стохастических ортогональных кодов, возникающий в силу использования только положительных псевдослучайных чисел, что ограничивает его функциональные возможности. Это связано с тем, что используемые в устройстве вычислители могут работать только с положительно определёнными числами.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение количества наборов формируемых ансамблей стохастических ортогональных кодов.

Технический результат

Техническим результатом изобретения является расширение диапазона формируемых ансамблей стохастических ортогональных кодов за счёт использования не только положительных, но и отрицательных ПСЧ, задаваемых в качестве исходных данных для генератора.

Генератор функций Попенко – Турко вычисляет ортогональный базис для матрицы вида, указанного в формуле 1:

. (1)

Для положительно определённой симметрической матрицы это будет означать:

1) любой коэффициент матрицы вида (1) удовлетворяет условию ;

2) соблюдается свойство симметричности для коэффициентов матрицы, не принадлежащих главной диагонали .

Для формирования матрицы вида (1) необходимо ввести лишь элементы верхней или нижней треугольной матрицы. Формула расчёта количества элементов треугольной матрицы порядка n для получения квадратной матрицы вида (1) порядка n выглядит так, как указано в формуле (2):

. (2)

Если действительная матрица , – симметрическая и положительно определённая порядка вида (1), то собственные векторы этой матрицы, представленные в формуле (3), могут быть взяты действительными и они удовлетворяют условиям ортогональности (формула 4) [Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: Наука, 1970].

(3)

(4)

Таким образом, положительно определённая симметрическая матрица имеет собственных векторов.

Так как по условию матрица вида (1) заполняется только положительными числами, то для использования отрицательных чисел будет проводится их инвертирование при подаче в устройство, а также обратное инвертирование в отношении уже полученных ансамблей, для формирования которых они и использовались. Справедливость использования прямого инвертирования входных отрицательных псевдослучайных чисел и обратного инвертирования ансамбля стохастических ортогональных кодов основана на том, что при постоянных значениях по абсолютной величине диагональных коэффициентов знаки этих коэффициентов не оказывают влияния на их общий вид, исходя из чего можно сделать вывод о том, что при любых знаках этих коэффициентов значение ансамблей стохастических ортогональных кодов будет одно и то же [Пашинцев В.П., Малофей О.П., Жук А.П. и др. Развитие теории синтеза и методов формирования ансамблей дискретных сигналов для перспективных систем радиосвязи различных диапазонов радиоволн. М.: Физматлит, 2010].

Для спектрального анализа сигналов используется сравнительно небольшое количество полных и ортогональных систем базисных функций. При этом наиболее эффективно разложение сигналов по системам кусочно-постоянных функций, например, функций Уолша. Поскольку собственные векторы действительной симметрической матрицы, соответствующие различным собственным значениям, ортогональны между собой, то в качестве системы базисных функций может быть использован ортогональный базис, состоящий из собственных векторов симметрической матрицы вида (1).

Предлагаемый генератор стохастических ортогональных кодов имеет расширенную область применения, заключающуюся в генерировании стохастических ортогональных дискретных базисных функций, число которых может быть отлично от ( – натуральное число), имеющих широкий набор значений периодов генерируемых функций и большое число значений базисных функций за счёт автоматизации присвоения входных псевдослучайных значений симметрической матрицы вида (1).

Технический результат достигается с помощью того, что в функциональную схему генератора стохастических ортогональных кодов, состоящего из генератора 1 функций Попенко – Турко (ГФПТ), состоящего из блоков 3.1.1 – 3.1.3, 3.2.1 – 3.2.3, 3.3.1 – 3.3.3 вычислителя, состоящих из сумматора – накопителя 17, умножителя 18, сумматора 19, блоков 4.1.1, 4.1.2, 4.2.1 элементов И, блоков 5.1.1, 5.1.2, 5.2.1 деления, блока 6 памяти, состоящего из блоков 20.1 – 20.3 формирования коэффициентов системы линейных уравнений, элементов 21.1.1 – 21.1.3, 21.2.1 – 21.2.3, 21.3.1 – 21.3.3 памяти, первого разряда регистра 7 сдвига, второго разряда регистра 7 сдвига, операционных блоков 8.1.1, 8.1.2, 8.2.1, 8.2.2, причем операционные блоки 8.1.1 и 8.1.2 состоят из входного 44 регистра, блока 45 деления, операционные блоки 8.2.1 и 8.2.2 состоят из регистра 47 второго сомножителя, выходного 48 регистра, вычитателя 49, умножителя 50, регистра 51 первого сомножителя, блока 9 памяти, состоящего из блоков 20.4 – 20.6 формирования коэффициентов системы линейных уравнений (СЛУ), причем каждый из блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов системы линейных уравнений состоит из регистра 40 памяти, умножителя 41, управляемого 42 инвертора, сумматора – накопителя 43, элементов 32.1.1 – 32.1.3, 32.2.1 – 32.2.3, 32.3.1 – 32.3.3 памяти, элемента 10.1 задержки, состоящего из регистров 55 и 56, блока 11 синхронизации, состоящего из генератора 59 синхроимпульсов, элемента 60 И, счётчика 61 тактов, блока 62 памяти микрокоманд, первого разряда регистра 12 сдвига, второго разряда регистра 12 сдвига, третьего разряда регистра 12 сдвига, и блока 2 стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы (блок СФКСМ), состоящего из микроконтроллера 13, генератора 14 псевдослучайных чисел (ПСЧ), блока 15 накопителя, блоков 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 N – разрядного (N – разрядность генерируемых генератором 14 ПСЧ псевдослучайных коэффициентов матрицы) оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), введены генератор 14 положительных и отрицательных псевдослучайных чисел (ПСЧ), состоящий из блока 121.1 переключения, генератора 122 положительных псевдослучайных чисел, генератора 123 отрицательных псевдослучайных чисел, блока 124.1 инвертирования, и блок 120 управляемого инвертирования, состоящий из блоков 121.2 – 121.4 переключения и блоков 124.2 – 124.4 инвертирования, причём

первый выход ГФПТ 1 подключен ко второму входу блока 2 СФКСМ, второй выход ГФПТ 1 подключен к первому входу блока 120 управляемого инвертирования, первый выход блока 120 управляемого инвертирования выводит компоненты первого собственного вектора; третий выход ГФПТ 1 подключен к второму входу блока 120 управляемого инвертирования, второй выход блока 120 управляемого инвертирования выводит компоненты второго собственного вектора; четвёртый выход ГФПТ 1 подключен к третьему входу блока 120 управляемого инвертирования, третий выход блока 120 управляемого инвертирования выводит компоненты третьего собственного вектора,

первый выход блока 3.1.1 вычислителя подключен к третьему входу блока 3.1.2 вычислителя, который подключён к второму входу сумматора 19, входящего в состав блока 3.1.2 вычислителя, второй выход блока 3.1.1 вычислителя подключён к первому входу блока 3.2.1 вычислителя, который подключен к второму входу умножителя 18, входящего в состав блока 3.2.1 вычислителя, и к второму выходу блока 3.2.1 вычислителя,

первый выход блока 3.1.2 вычислителя подключен к третьему входу блока 3.1.3 вычислителя, который подключен к второму входу сумматора 19, входящего в состав блока 3.1.3 вычислителя, второй выход блока 3.1.2 вычислителя подключен к первому входу блока 3.2.2 вычислителя, который подключен к второму входу умножителя 18, входящего в состав блока 3.2.2 вычислителя, и к второму выходу блока 3.2.2 вычислителя,

первый выход блока 3.1.3 вычислителя подключен к первому входу блока 5.1.1 деления, второй выход блока 3.1.3 вычислителя подключен к первому входу блока 3.2.3 вычислителя, который подключен ко второму входу умножителя 18, входящего в состав блока 3.2.3 вычислителя, и к второму выходу блока 3.2.3 вычислителя,

первый вход блока 3.2.1 вычислителя подключен к третьему входу блока 3.2.2 вычислителя, который подключен ко второму входу сумматора 19, входящего в состав блока 3.2.2 вычислителя, второй выход блока 3.2.1 подключен к первому входу блока 3.3.1 вычислителя, который подключен ко второму входу умножителя 18, входящего в состав блока 3.3.1 вычислителя, и к второму выходу блока 3.3.1 вычислителя,

первый выход блока 3.2.2 вычислителя подключен к третьему входу блока 3.2.3 вычислителя, который подключен ко второму входу сумматора 19, который входит в состав блока 3.2.3 вычислителя, и первому входу блока 5.2.1 деления, второй выход блока 3.2.2 вычислителя подключен к первому входу блока 3.3.2 вычислителя, который подключен ко второму входу умножителя 18, входящего в состав блока 3.3.2 вычислителя, и к второму выходу блока 3.3.2 вычислителя,

первый выход блока 3.2.3 вычислителя подключен к первому входу блока 5.1.2 деления, второй выход блока 3.2.3 подключен к первому входу блока 3.3.3 вычислителя, который подключен ко второму входу умножителя 18, входящего в состав блока 3.3.3 вычислителя, и к второму выходу блока 3.3.3 вычислителя,

первый выход блока 3.3.1 вычислителя подключен к третьему входу блока 3.3.2 вычислителя, который подключен ко второму входу сумматора 19, входящего в состав блока 3.3.2 вычислителя, второй выход блока 3.3.1 подключен к первому входу блока 9 памяти, который является информационным входом 33.1 блока 9 памяти, который подключён к первому входу элементов 32.1.1, 32.2.1, 32.3.1 памяти, входящих в состав блока 9 памяти,

первый выход блока 3.3.2 вычислителя подключен к третьему входу блока 3.3.3 вычислителя, который подключен ко второму входу сумматора 19, входящего в состав блока 3.3.3 вычислителя, второй выход блока 3.3.2 подключен к второму входу блока 9 памяти, который является информационным входом 33.2 блока 9 памяти, который подключен к первому входу элементов 32.1.2, 32.2.2, 32.3.2 памяти, входящих в состав блока 9 памяти,

первый выход блока 3.3.3 вычислителя подключен ко второму входу блока 5.1.1 деления и к второму входу блока 5.1.2 деления, второй выход блока 3.3.3 вычислителя подключен к третьему входу блока 9 памяти, который является информационным входом 33.3 блока 9 памяти, который подключен к первому входу элементов 32.1.3, 32.2.3, 32.3.3 памяти, входящих в состав блока 9 памяти,

второй вход сумматора 19 блоков 3.1.1, 3.2.1 и 3.3.1 вычислителя подключен через третьи входы блоков 3.1.1, 3.2.1 и 3.3.1 вычислителя к каналу подачи логического «0»,

первый выход блока 4.1.1 элементов И подключен к первому входу блока 3.2.1 вычислителя,

первый выход блока 4.1.2 элементов И подключен к первому входу блока 3.3.2 вычислителя,

первый выход блока 4.2.1 элементов И подключен к первому входу блока 3.2.1 вычислителя,

первый выход блока 5.1.1 деления подключен к первому входу блока 4.1.1 элементов И,

первый выход блока 5.1.2 деления подключен к первому входу блока 4.1.2 элементов И,

первый выход блока 5.2.1 деления подключен к первому входу блока 4.2.1 элементов И,

первый выход блока 6 памяти является информационным выходом 30.1 блока 6 памяти и подключен ко вторым входам блоков 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3 вычислителя, которые подключены к первым входам блоков 17 сумматора, входящих в состав соответствующих блоков вычислителя 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3, второй выход блока 6 памяти является информационным выходом 30.2 блока 6 памяти и подключен ко вторым входам блока 3.2.1 вычислителя, блока 3.2.2 вычислителя и блока 3.2.3 вычислителя, которые подключены к первым входам блоков 17 сумматора, входящих в состав соответствующих блоков вычислителя 3.2.1, 3.2.2, 3.2.3, третий выход блока 6 памяти является информационным выходом 30.3 блока 6 памяти и подключен ко вторым входам блока 3.3.1 вычислителя, блока 3.3.2 вычислителя и блока 3.3.3 вычислителя, которые подключены к первым входам блоков 17 сумматора, входящих в состав соответствующих блоков вычислителя 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3,

первый выход первого разряда регистра 7 задержки подключен ко второму выходу блока 4.2.1 элементов И,

первый выход второго разряда регистра 7 задержки подключен ко второму входу блока 4.1.1 элементов И и второму входу блока 4.1.2 элементов И,

первый выход операционного блока 8.1.1 подключен к первому входу операционного блока 8.2.1, который подключен к первому входу регистра 47 второго сомножителя, входящего в состав операционного блока 8.2.1,

первый выход операционного блока 8.1.2 подключён к третьему входу блока 9 памяти, который является информационным входом 33.3 блока 9 памяти, который подключен к первому входу элементов 32.1.3, 32.2.3, 32.3.3 памяти, входящих в состав блока 9 памяти, второй выход операционного блока 8.1.2 подключен к первому входу операционного блока 8.2.2, который подключен к первому входу регистра 47 второго сомножителя, входящего в состав операционного блока 8.2.2,

первый выход операционного блока 8.2.1 подключен ко второму входу операционного блока 8.1.2, который подключен к первому входу входного 44 регистра и второму входу блока 45 деления, входящих в состав операционного блока 8.1.2, второй выход операционного блока 8.2.1 подключен к первому входу элемента 10.1 задержки,

первый выход операционного блока 8.2.2 подключен к второму входу блока 9 памяти, который является информационным входом 33.2 блока 9 памяти, который подключен к первому входу элементов 32.1.2, 32.2.2, 32.3.2 памяти, входящих в состав блока 9 памяти,

первый выход блока 9 памяти является информационным выходом 38.1 блока 9 памяти и подключен к второму выходу ГФПТ 1, который подключен к первому входу блока 120 управляемого инвертирования, первый выход которого выводит элементы первого собственного вектора ортогонального базиса матрицы А вида (1), первый выход блока 9 памяти также подключен к пятому входу блока 6 памяти, который является дополнительным информационным входом 28 блока 6 памяти, который подключен к первым входам блоков 20.1 – 20.3 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 6 памяти, и второму входу операционного блока 8.1.1, который подключен к первому входу входного 44 регистра и второму входу блока 45 деления, входящих в состав операционного блока 8.1.1,

второй выход блока 9 памяти является информационным выходом 38.2 блока 9 памяти и подключен к третьему выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 120 управляемого инвертирования, второй выход которого выводит элементы второго собственного вектора ортогонального базиса матрицы А вида (1), а также подключен к третьему входу операционного блока 8.2.1, который подключен к первому входу регистра 51 первого сомножителя и второму входу вычитателя 49, входящих в состав операционного блока 8.2.1,

третий выход блока 9 памяти является информационным выходом 38.3 блока 9 памяти и подключен к четвёртому выходу ГФПТ 1, который подключен к третьему входу блока 120 управляемого инвертирования, третий выход которого выводит элементы третьего собственного вектора ортогонального базиса матрицы А вида (1),

первый выход элемента 10.1 задержки подключён к третьему входу операционного блока 8.2.2, который подключен к первому входу регистра 51 первого сомножителя и второму входу вычитателя 49, входящих в состав операционного блока 8.2.2,

выход 63 блока 11 синхронизации подключен к первому входу операционного блока 8.1.1, который является управляющим входом 46 операционного блока 8.1.1; выход 64 блока 11 синхронизации подключен к управляющему входу 54 операционного блока 8.2.1; выход 65 блока 11 синхронизации подключен к входу 46 операционного блока 8.1.2; выход 66 блока 11 синхронизации подключен к управляющему входу 54 операционного блока 8.2.2; выход 67 блока 11 синхронизации подключен к управляющим входам 53 операционных блоков 8.2.1, 8.2.2, к управляющим входам 52 операционных блоков 8.2.1, 8.2.2, к синхровходам 57 и 58 блока 10.1 задержки; выход 68 блока 11 синхронизации подключен к первому (тактовому) входу двухразрядного регистра 7 сдвига; выход 69 блока 11 синхронизации подключен к четвёртому входу блока 6 памяти, который является управляющей шиной 29.1 блока 6 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 21.1.1 – 21.1.3 памяти в составе блока 6 памяти, и к первому выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 2 СФКСМ, подключенному к вторым входам управления считыванием блоков 16.1.1 – 16.1.3 ОЗУ; выход 70 блока 11 синхронизации подключен к четвёртому входу блока 6 памяти, который является управляющей шиной 29.2 блока 6 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 21.2.1 – 21.2.3 памяти в составе блока 6 памяти, и к первому выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 2 СФКСМ, подключенному к вторым входам управления считыванием блоков 16.2.1 – 16.2.3 ОЗУ; выход 71 блока 11 синхронизации подключен к четвёртому входу блока 6 памяти, который является управляющей шиной 29.3 блока 6 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 21.3.1 – 21.3.3 памяти в составе блока 6 памяти, и к первому выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 2 СФКСМ, подключенному к вторым входам управления считыванием блоков 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ; выход 72 блока 11 синхронизации подключен к четвертому входу блока 9 памяти, который является управляющей шиной 35.1 блока 9 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 32.1.1 – 32.1.3 памяти в составе блока 9 памяти; выход 73 блока 11 синхронизации подключен к четвертому входу блока 9 памяти, который является управляющей шиной 36.1 блока 9 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 32.2.1 – 32.2.2 памяти в составе блока 9 памяти; выход 74 блока 11 синхронизации подключен к четвертому входу блока 9 памяти, который является управляющей шиной 36.2 блока 9 памяти, подключенной ко второму входу элемента 32.2.3 памяти в составе блока 9 памяти; выход 75 блока 11 синхронизации подключен к четвертому входу блока 9 памяти, который является управляющей шиной 37.1 блока 9 памяти, подключенной ко второму входу элемента 32.3.1 памяти в составе блока 9 памяти; выход 76 блока 11 синхронизации подключен к четвертому входу блока 9 памяти, который является управляющей шиной 37.2 блока 9 памяти, подключенной ко вторым входам элементов памяти 32.3.2 – 32.3.3 в составе блока 9 памяти; выходы 77 – 80 блока 11 синхронизации подключены через четвёртый вход блока 6 памяти к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.1 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 6 памяти; выходы 81 – 84 блока 11 синхронизации подключены через четвёртый вход блока 6 памяти к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.2 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 6 памяти; выходы 85 – 88 блока 11 синхронизации подключены через четвёртый вход блока 6 памяти к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.3 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 6 памяти; выходы 89 – 92 блока 11 синхронизации подключены через четвертый вход блока 9 памяти к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 9 памяти; выходы 93 – 96 блока 11 синхронизации подключены через четвертый вход блока 9 памяти к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.5 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 9 памяти; выходы 97 – 100 блока 11 синхронизации подключены через четвертый вход блока 9 памяти к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 9 памяти; выходы 101 – 109 блока 11 синхронизации подключены через четвёртый вход блока 6 памяти к управляющим входам 27 считывания элементов 21.1.1 – 21.1.3, 21.2.1 – 21.2.3, 21.3.1 – 21.3.3 памяти, входящих в состав блока 6 памяти; выходы 110 – 118 блока 11 синхронизации подключены через четвертый вход блока 9 памяти к управляющим входам 34 считывания элементов 32.1.1 – 32.1.3, 32.2.1 – 32.2.3, 32.3.1 – 32.3.3 памяти, входящих в состав блока 9 памяти; выход 119 блока 11 синхронизации подключен к первому (тактовому) входу трехразрядного регистра 12 сдвига и к восьмому входу блока 9 памяти, который подключен к дополнительному информационному входу 28 блока 9 памяти, подключенному к первым входам блоков 20.4 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти,

первый выход первого разряда регистра 12 сдвига подключен через седьмой вход блока 9 памяти к входам 34 управления считыванием элементов памяти 32.1.1, 32.2.1, 32.3.1 блока 9 памяти,

первый выход второго разряда регистра 12 сдвига подключен через шестой вход блока 9 памяти к входам 34 управления считыванием элементов памяти 32.1.2, 32.2.2, 32.3.2 блока 9 памяти,

первый выход третьего разряда регистра 12 сдвига подключен через пятый вход блока 9 памяти к входам 34 управления считыванием элементов памяти 32.1.3, 32.2.3, 32.3.3 блока 9 памяти, второй выход третьего разряда регистра 12 сдвига подключен через пятый выход ГФПТ 1 и первый вход блока СФКСМ 2 к первому входу микроконтроллера 13,

первый вход микроконтроллера 13 подключен к узлу подачи команды «Пуск», первый выход микроконтроллера 13 подключен к первому входу генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, который подключен к первому входу блока 121.1 переключения, второй выход микроконтроллера 13 подключен к второму входу блока 15 накопителя, к первым входам управления записью блоков 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ, через первый выход блока 2 СФКСМ и первый вход ГФПТ 1 к первому входу блока 11 синхронизации, к второму входу генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, который подключен к второму входу блока 121.1 переключения, и четвёртому входу блока 120 управляемого инвертирования, третий выход микроконтроллера 13 подключен к первому входу блока 15 накопителя,

первый выход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ подключен к третьему входу блока 15 накопителя,

первый выход блока 121.1 переключения генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ подключен к первому входу генератора 122 положительных ПСЧ, второй выход блока 121.1 переключения подключен к первому входу генератора 123 отрицательных ПСЧ, первый выход генератора 123 отрицательных ПСЧ подключен к первому входу блока 124.1 инвертирования,

первый выход генератора 122 положительных ПСЧ подключен по общей для блоков 122 и 124.1 шине к первому выходу генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, который подключен к третьему входу блока 15 накопителя,

первый выход блока 124.1 инвертирования подключен по общей для блоков 122 и 124.1 шине к первому выходу генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, к третьему входу блока 15 накопителя,

первый выход блока 15 накопителя подключен к третьему (информационному) входу блока 16.1.1 ОЗУ, второй выход блока 15 накопителя подключен к третьему (информационному) входу блоков 16.1.2 и 16.2.1 ОЗУ, третий выход блока 15 накопителя подключен к третьему (информационному) входу блоков 16.1.3 и 16.3.1 ОЗУ, четвертый выход блока 15 накопителя подключен к третьему (информационному) входу блока 16.2.2 ОЗУ, пятый выход блока 15 накопителя подключен к третьему (информационному) входу блоков 16.2.3 и 16.3.2 ОЗУ, шестой выход блока 15 накопителя подключен к третьему (информационному) входу блока 16.3.3 ОЗУ,

первый выход блока 16.1.1 ОЗУ по общей для блоков 16.1.1, 16.2.1, 16.3.1 ОЗУ N – разрядной шине (N – разрядность псевдослучайных коэффициентов симметрической матрицы) подключен через четвертый выход блока 2 СФКСМ и второй вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.1 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.1, 21.2.1, 21.3.1, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.1.2 ОЗУ по общей для блоков 16.1.2, 16.2.2, 16.3.2 ОЗУ N – разрядной шине подключен через третий выход блока 2 СФКСМ и третий вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.2 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.2, 21.2.2, 21.3.2, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.1.3 ОЗУ по общей для блоков 16.1.3, 16.2.3, 16.3.3 ОЗУ N – разрядной шине подключен через второй выход блока 2 СФКСМ и четвертый вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.3 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.3, 21.2.3, 21.3.3, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.2.1 ОЗУ по общей для блоков 16.1.1, 16.2.1, 16.3.1 ОЗУ N – разрядной шине подключен через четвертый выход блока 2 СФКСМ и второй вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.1 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.1, 21.2.1, 21.3.1, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.2.2 ОЗУ по общей для блоков 16.1.2, 16.2.2, 16.3.2 ОЗУ N – разрядной шине подключен через третий выход блока 2 СФКСМ и третий вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.2 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.2, 21.2.2, 21.3.2, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.2.3 ОЗУ по общей для блоков 16.1.3, 16.2.3, 16.3.3 ОЗУ N – разрядной шине подключен через второй выход блока 2 СФКСМ и четвертый вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.3 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.3, 21.2.3, 21.3.3, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.3.1 ОЗУ по общей для блоков 16.1.1, 16.2.1, 16.3.1 ОЗУ N – разрядной шине подключен через четвертый выход блока 2 СФКСМ и второй вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.1 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.1, 21.2.1, 21.3.1, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.3.2 ОЗУ по общей для блоков 16.1.2, 16.2.2, 16.3.2 ОЗУ N – разрядной шине подключен через третий выход блока 2 СФКСМ и третий вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.2 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.2, 21.2.2, 21.3.2, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход блока 16.3.3 ОЗУ по общей для блоков 16.1.3, 16.2.3, 16.3.3 ОЗУ N – разрядной шине подключен через второй выход блока 2 СФКСМ и четвертый вход ГФПТ 1 к информационному входу 22.3 блока 6 памяти, который подключен к первым входам элементов памяти 21.1.3, 21.2.3, 21.3.3, входящим в состав блока 6 памяти,

первый выход сумматора – накопителя 17 подключен к первому входу умножителя 18,

первый выход умножителя 18 подключен к первому входу сумматора 19,

первый выход сумматора 19 в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.1.1 вычислителя, подключен к третьему входу блока 3.1.2 вычислителя, подключенному ко второму входу сумматора 19 в составе блока 3.1.2 вычислителя; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.1.2 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к третьему входу блока 3.1.3 вычислителя, подключенному ко второму входу сумматора 19 в составе блока 3.1.3 вычислителя; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.1.3 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к первому входу блока 5.1.1 деления; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.2.1 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к третьему входу блока 3.2.2 вычислителя, подключенному ко второму входу сумматора 19 в составе блока 3.2.2 вычислителя; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.2.2 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к первому входу блока 5.2.1 деления и к третьему входу блока 3.2.3 вычислителя, подключенному ко второму входу сумматора 19 в составе блока 3.2.3 вычислителя; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.2.3 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к первому входу блока 5.1.2 деления; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.3.1 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к третьему входу блока 3.3.2 вычислителя, подключенному ко второму входу сумматора 19 в составе блока 3.3.2 вычислителя; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.3.2 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен к третьему входу блока 3.3.3 вычислителя, подключенному ко второму входу сумматора 19 в составе блока 3.3.3 вычислителя; в случае, если сумматор 19 входит в состав блока 3.3.3 вычислителя, первый выход сумматора 19 подключен ко второму входу блока 5.1.1 деления и второму входу блока 5.1.2 деления,

первый выход блока 20.1 формирования коэффициентов системы линейных уравнений (СЛУ) подключен к информационному выходу 30.1 блока 6 памяти, подключенному ко вторым входам блоков 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3 вычислителя, которые подключены к первым входам сумматоров – накопителей 17 в составе соответствующих блоков 3.1.1, 3.1.2, 3.1.3 вычислителя,

первый выход блока 20.2 формирования коэффициентов СЛУ подключен к информационному выходу 30.2 блока 6 памяти, подключенному ко вторым входам блоков 3.2.1, 3.2.2, 3.2.3 вычислителя, которые подключены к первым входам сумматоров – накопителей 17 в составе соответствующих блоков 3.2.1, 3.2.2, 3.2.3 вычислителя,

первый выход блока 20.3 формирования коэффициентов СЛУ подключен к информационному выходу 30.3 блока 6 памяти, подключенному ко вторым входам блоков 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 вычислителя, которые подключены к первым входам сумматоров – накопителей 17 в составе соответствующих блоков 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 вычислителя,

первый выход блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ подключен к информационному выходу 38.1 блока 9 памяти, который подключен к второму выходу ГФПТ 1, который подключен к первому входу блока 120 управляемого инвертирования, первый выход которого выводит элементы первого собственного вектора ортогонального базиса матрицы А вида (1), а также подключен к дополнительному информационному входу 28 блока 6 памяти, который подключен к первым входам блоков 20.1 – 20.3 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 6 памяти, и второму входу операционного блока 8.1.1, который подключен к первому входу входного 44 регистра и второму входу блока 45 деления, входящих в состав операционного блока 8.1.1,

первый выход блока 20.5 формирования коэффициентов СЛУ подключён к информационному выходу 38.2 блока 9 памяти, который подключен к третьему выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 120 управляемого инвертирования, второй выход которого выводит элементы второго собственного вектора ортогонального базиса матрицы А вида (1), а также подключен к третьему входу операционного блока 8.2.1, который подключен к первому входу регистра 51 первого сомножителя и второму входу вычитателя 49, входящих в состав операционного блока 8.2.1,

первый выход блока 20.6 формирования коэффициентов СЛУ подключён к информационному выходу 38.3 блока 9 памяти, который подключен к четвертому выходу ГФПТ 1, который подключен к третьему входу блока 120 управляемого инвертирования, третий выход которого выводит элементы третьего собственного вектора ортогонального базиса матрицы А вида (1),

первые выходы элементов 21.1.1 – 21.1.3 памяти подключены к информационным выходам 31 элементов памяти, каждый из которых подключён к первому входу блока 20.1 формирования коэффициентов СЛУ,

первые выходы элементов 21.2.1 – 21.2.3 памяти подключены к информационным выходам 31 элементов памяти, каждый из которых подключён к первому входу блока 20.2 формирования коэффициентов СЛУ,

первые выходы элементов 21.3.1 – 21.3.3 памяти подключены к информационным выходам 31 элементов памяти, каждый из которых подключён к первому входу блока 20.3 формирования коэффициентов СЛУ,

первые выходы элементов 32.1.1 – 32.1.3 памяти подключены к информационным выходам 39 элементов памяти, каждый из которых подключён к первому входу блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ,

первые выходы элементов 32.2.1 – 32.2.3 памяти подключены к информационным выходам 39 элементов памяти, каждый из которых подключён к первому входу блока 20.5 формирования коэффициентов СЛУ,

первые выходы элементов 32.3.1 – 32.3.3 памяти подключены к информационным выходам 39 элементов памяти, каждый из которых подключён к первому входу блока 20.6 формирования коэффициентов СЛУ,

первый вход регистра 40 памяти подключен к первому входу блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, второй вход регистра 40 памяти подключен к управляющему входу 23 блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, первый выход регистра 40 памяти подключен к первому входу умножителя 41,

второй вход умножителя 41 подключен к первому входу блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, третий вход умножителя 41 подключен к управляющему входу 24 блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, первый выход умножителя 41 подключен к первому входу управляемого инвертора 42,

второй вход управляемого инвертора 42 подключен к управляющему входу 25 блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, первый выход управляемого инвертора 42 подключен к первому входу сумматора – накопителя 43,

второй вход сумматора – накопителя 43 подключен к первому входу блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, третий вход сумматора – накопителя 43 подключен к управляющему входу 26 блоков 20.1 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, первый выход сумматора – накопителя 43, в том случае, если сумматор – накопитель 43 входит в состав блоков 20.1 – 20.3 формирования коэффициентов СЛУ, подключен соответственно к информационным выходам 30.1 – 30.3 блока 6 памяти; в том случае, если сумматор – накопитель 43 входит в состав блоков 20.4 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, первый выход сумматора – накопителя 43 подключен соответственно к информационным выходам 38.1 – 38.3 блока 9 памяти,

первый выход входного 44 регистра подключен к первому входу блока 45 деления, второй вход входного 44 регистра подключен к управляющему входу 46 операционных блоков 8.1.1 и 8.1.2,

первый выход блока 45 деления в том случае, если блок 45 деления входит в состав операционного блока 8.1.1, подключен к первому выходу операционного блока 8.1.1, который подключен к первому входу операционного блока 8.2.1, который подключен к первому входу регистра 47 второго сомножителя в составе операционного блока 8.2.1; в случае, если блок 45 деления входит в состав операционного блока 8.1.2, первый выход блока 45 деления подключен к второму выходу операционного блока 8.1.2, который подключен к первому входу операционного блока 8.2.2, который подключен к первому входу регистра 47 второго сомножителя в составе операционного блока 8.2.2, и к первому выходу операционного блока 8.1.2, который подключен к информационному входу 33.3 блока 9 памяти, который подключен к первым выходам элементов 32.1.3, 32.2.3, 32.3.3 памяти блока 9 памяти,

второй вход регистра 47 второго сомножителя подключен к управляющему входу 53 операционных блоков 8.2.1-8.2.2, первый выход регистра 47 второго сомножителя подключен к первому входу умножителя 50 и в случае, если регистр 47 сдвига входит в состав операционного блока 8.2.1, подключен к второму выходу операционного блока 8.2.1, который подключен к первому входу элемента 10.1 задержки, который подключен к первому входу регистра 56 в составе элемента 10.1 задержки,

первый выход выходного 48 регистра в том случае, если он входит в состав операционного блока 8.2.1, подключен ко второму входу операционного блока 8.1.2, который подключен ко второму входу блока 45 деления и первому входу входного 44 регистра в составе операционного блока 8.1.2; в том случае, если выходной 48 регистр входит в состав операционного блока 8.2.2, первый выход выходного 48 регистра подключен к информационному входу 33.2, который подключен к первым выходам элементов 32.1.2, 32.2.2, 32.3.2 памяти блока 9 памяти,

первый выход вычитателя 49 подключен к первому входу выходного 48 регистра,

первый выход умножителя 50 подключен к первому входу вычитателя 49,

второй вход регистра 51 первого сомножителя подключен к управляющему входу 54 операционных блоков 8.2.1-8.2.2, первый выход регистра 51 первого сомножителя подключен ко второму входу умножителя 50,

второй вход регистра 55 подключен к синхровходу 57 элемента задержки 10.1, первый выход регистра 55 подключен к третьему входу операционного блока 8.2.2, который подключен к первому входу регистра 51 первого сомножителя и второму входу вычитателя 49 в составе операционного блока 8.2.2,

второй вход регистра 56 подключен к синхровходу 58 элемента задержки 10.1, первый выход регистра 56 подключен к первому входу регистра 55,

первый выход генератора 59 синхроимпульсов подключен к первому входу элемента 60 И,

первый вход блока синхронизации 11 подключен ко вторым входам элемента 60 И и счетчика 61 тактов,

первый выход элемента 60 И подключен к первому входу счётчика 61 тактов,

выходы 1 . . . N счетчика 61 тактов подключены к входам 1 . . . N блока 62 памяти микрокоманд,

выход 63 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющему входу 46 операционного блока 8.1.1; выход 64 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющему входу 54 операционного блока 8.2.1; выход 65 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к входу 46 операционного блока 8.1.2; выход 66 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к входу 54 операционного блока 8.2.2; выход 67 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющим входам 53 операционных блоков 8.2.1, 8.2.2, к управляющим входам 52 операционных блоков 8.2.1, 8.2.2, к синхровходам 57 и 58 блока 10.1 задержки; выход 68 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к первому (тактовому) входу двухразрядного регистра 7 сдвига; выход 69 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющей шине 29.1 блока 6 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 21.1.1 – 21.1.3 памяти в составе блока 6 памяти, и к первому выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 2 СФКСМ, подключенному к вторым входам управления считыванием блоков 16.1.1 – 16.1.3 ОЗУ; выход 70 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющей шине 29.2 блока 6 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 21.2.1 – 21.2.3 памяти в составе блока 6 памяти, и к первому выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 2 СФКСМ, подключенному к вторым входам управления считыванием блоков 16.2.1 – 16.2.3 ОЗУ; выход 71 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющей шине 29.3 блока 6 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 21.3.1 – 21.3.3 памяти в составе блока 6 памяти, и к первому выходу ГФПТ 1, который подключен к второму входу блока 2 СФКСМ, подключенному к вторым входам управления считыванием блоков 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ; выход 72 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющей шине 35.1 блока 9 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 32.1.1 – 32.1.3 памяти в составе блока 9 памяти; выход 73 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к управляющей шине 36.1 блока 9 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 32.2.1 – 32.2.2 памяти в составе блока 9 памяти; выход 74 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к шине 36.2 блока 9 памяти, подключенной ко второму входу элемента 32.2.3 памяти в составе блока 9 памяти; выход 75 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к шине 37.1 блока 9 памяти, подключенной ко второму входу элемента 32.3.1 памяти в составе блока 9 памяти; выход 76 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к шине 37.2 блока 9 памяти, подключенной ко вторым входам элементов 32.3.2 – 32.3.3 памяти в составе блока 9 памяти; выходы 77 – 80 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.1 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 6 памяти; выходы 81 – 84 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.2 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 6 памяти; выходы 85 – 88 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.3 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 6 памяти; выходы 89 – 92 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 9 памяти; выходы 93 – 96 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.5 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 9 памяти; выходы 97 – 100 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 23, 24, 25, 26 блока 20.6 формирования коэффициентов СЛУ, входящего в состав блока 9 памяти; выходы 101 – 109 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 27 считывания элементов 21.1.1 – 21.1.3, 21.2.1 – 21.2.3, 21.3.1 – 21.3.3 памяти, входящих в состав блока 6 памяти; выходы 110 – 118 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключены к управляющим входам 34 считывания элементов 32.1.1 – 32.1.3, 32.2.1 – 32.2.3, 32.3.1 – 32.3.3 памяти, входящих в состав блока 9 памяти; выход 119 блока 62 памяти микрокоманд в составе блока 11 синхронизации подключен к первому (тактовому) входу трехразрядного регистра 12 сдвига и к восьмому входу блока 9 памяти, подключенному к дополнительному информационному входу 28 блока 9 памяти, который подключен к первым входам блоков 20.4 – 20.6 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти,

первый вход блока 120 управляемого инвертирования подключен к первому входу блока 121.2 переключения, первый выход которого подключен к первому выходу блока 120 управляемого инвертирования, второй выход блока 121.2 переключения подключен к первому входу блока 124.2 инвертирования, первый выход которого подключен к первому выходу блока 120 управляемого инвертирования,

второй вход блока 120 управляемого инвертирования подключен к первому входу блока 121.3 переключения, первый выход которого подключен к второму выходу блока 120 управляемого инвертирования, второй выход блока 121.3 переключения подключен к первому входу блока 124.3 инвертирования, первый выход которого подключен к второму выходу блока 120 управляемого инвертирования,

третий вход блока 120 управляемого инвертирования подключен к первому входу блока 121.4 переключения, первый выход которого подключен к третьему выходу блока 120 управляемого инвертирования, второй выход блока 121.4 переключения подключен к первому входу блока 124.4 инвертирования, первый выход которого подключен к третьему выходу блока 120 управляемого инвертирования,

четвёртый вход блока 120 управляемого инвертирования подключен к вторым входам блоков 121.2-121.4 переключения.

В блоке 2 стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы генератор 14 псевдослучайных чисел заменён на генератор 14 положительных и отрицательных псевдослучайных чисел (ПСЧ), состоящий из блока 121.1 переключения, генератора 122 положительных псевдослучайных чисел, генератора 123 отрицательных псевдослучайных чисел, блока 124.1 инвертирования, который позволяет формировать не только положительные, но и отрицательные числа.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена схема устройства формирования стохастических ортогональных кодов.

На фиг. 2 представлена функциональная схема генератора 1 функций Попенко – Турко.

На фиг. 3 представлена функциональная схема блока 2 стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы.

На фиг. 4 представлена функциональная схема блоков вычислителя 3.i.j (i=1,2,3; j=1,2,3).

На фиг. 5 представлена функциональная схема блока 6 памяти.

На фиг. 6 представлена функциональная схема блока 9 памяти.

На фиг. 7 представлена функциональная схема блока 20.i (i=1,2,3,4, 5, 6) формирования коэффициентов системы линейных уравнений.

На фиг. 8 представлена функциональная схема операционного блока 8.1.j (j=1, 2).

На фиг. 9 представлена функциональная схема операционного блока 8.2.j (j=1,2).

На фиг. 10 представлена функциональная схема элемента 10.1 задержки.

На фиг. 11 представлена функциональная схема блока 11 синхронизации.

На фиг. 12 представлена функциональная схема генератора 14 положительных и отрицательных псевдослучайных чисел.

На фиг. 13 представлена функциональная схема блока 120 управляемого инвертирования.

На фиг. 14 – 15 представлены временные диаграммы выходов блоков заявляемого устройства формирования стохастических ортогональных кодов в случае работы генератора 122 положительных псевдослучайных чисел.

На фиг. 16 – 17 представлены временные диаграммы выходов блоков заявляемого устройства формирования стохастических ортогональных кодов в случае работы генератора 123 отрицательных псевдослучайных чисел.

На фиг. 18 представлена иллюстрация процесса формирования симметрической матрицы в случае работы генератора 122 положительных псевдослучайных чисел. Описание обозначений приводится в осуществлении изобретения.

На фиг. 19 представлена иллюстрация процесса формирования симметрической матрицы в случае работы генератора 123 отрицательных псевдослучайных чисел. Описание обозначений приводится в осуществлении изобретения.

Осуществление изобретения

Процедуру задания начальных псевдослучайных значений коэффициентов симметрической положительно определенной действительной матрицы для работы ГФПТ 1 осуществляют микроконтроллер 13, генератор 14 положительных и отрицательных псевдослучайных чисел (ПСЧ), блок 15 накопителя и блоки 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 N – разрядного оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), где N – разрядность генерируемых генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ значений. Формирование симметрической матрицы порядка n происходит в блоках 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 N – разрядного ОЗУ из верхней треугольной матрицы того же порядка n, исходя из свойства симметричности (1). В рассматриваемом случае порядок матрицы равен 3, исходя из (2) число коэффициентов равно 6.

Устройство работает следующим образом.

После поступления от пользователя команды «Пуск» на первый вход, микроконтроллер 13 с первого выхода подает на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ команду на генерацию очередного псевдослучайного числа (ПСЧ). Сигнал с первого входа генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ подаётся на первый вход блока 121.1 переключения, положение выхода которого определяет сигнал управления U с второго выхода микроконтроллера 13. При первом проходе сигнал с выхода блока 121.1 переключения подаётся на первый вход генератора 122 положительных ПСЧ, с выхода которого поступают положительные ПСЧ. Если же сигнал с выхода блока 121.1 переключения подаётся на первый вход генератора 123 отрицательных ПСЧ, например, при втором проходе, то сформированные отрицательные ПСЧ с первого выхода генератора 123 отрицательных ПСЧ поступают на первый вход блока 124.1 инвертирования. Сигнал с выхода генератора 122 положительных ПСЧ или выхода блока 124.1 инвертирования поступает на выход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, который передает ПСЧ на третий вход блока 15 накопителя. По прошествии определенного времени, необходимого генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на выработку очередного ПСЧ, равное t_ген (записывается предварительно в память микроконтроллера 13), микроконтроллер 13 одновременно с третьего выхода подает команду на первый вход блока 15 накопителя на запоминание выработанного генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ значения и с первого выхода подает на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ команду на генерацию ПСЧ. Всего одновременная подача команд на генератор 14 положительных и отрицательных ПСЧ и блок 15 накопителя повторяется 6 раз. Вышеописанный процесс иллюстрируется на фиг. 18 и фиг. 19.

На фиг. 18 а) показана команда «Пуск», являющаяся командой на начало работы устройства формирования стохастических ортогональных кодов. Как будет показано ниже, роль этой команды после первого запуска универсального генератора будет выполнять импульс обратной связи (на фиг. 14 – команда ПУСК FB) с второго выхода третьего разряда регистра 12 сдвига.

На фиг. 18 б) показаны команды, выдаваемые микроконтроллером 13 генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на генерацию ПСЧ, они обозначены как GN, N – порядковый номер ПСЧ, N[1,6].

На фиг. 18 в) показана команда микроконтроллера 13, адресованная одновременно нескольким блокам: команда U на переключение выводов в блоках 121.1 – 121.4 переключения, команда OA на одновременный вывод всех хранимых в блоке 15 накопителя значений ПСЧ, команда W блокам 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ на запись передаваемым блоком 15 накопителя значениям ПСЧ, команда Start на запуск блока 11 синхронизации.

На фиг. 18 г) показаны команды микроконтроллера 13 блоку 15 накопителя на запись очередного ПСЧ, они обозначены как WN, N – порядковый номер ПСЧ, N[1,6].

После того, как микроконтроллер 13 с первого выхода подает команду G1 на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, в дальнейшем команды G2 – G6 подаются по прошествии времени t_ген, необходимого генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на генерацию ПСЧ. Команды W1 – W5 подаются одновременно с командами G2 – G6, команда W6 подаётся одновременно с командой с второго выхода микроконтроллера 13. Таким образом, процесс формирования симметрической матрицы занимает 7 тактов работы микроконтроллера 13.

На фиг. 18 д) показаны команды G1 – G6, подаваемые с первого выхода микроконтроллера 13 на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ.

На фиг. 18 е) показана команды микроконтроллера 13 генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на переключение на новый ГПСЧ, он обозначен как U.

На фиг. 18 ж) показаны ПСЧ1 – ПСЧ6, генерируемые генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ по командам микроконтроллера 13 и с первого выхода передаваемые на третий вход блока 15 накопителя.

На фиг. 18 з) показаны команды G1 – G6, подаваемые с первого входа генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ через блок 121.1 переключения на генератор 122 положительных ПСЧ.

На фиг. 18 и) показаны ПСЧ1 – ПСЧ6, генерируемые генератором 122 положительных ПСЧ по командам микроконтроллера 13 и с первого выхода передаваемые на третий вход блока 15 накопителя.

На фиг. 18 к) показаны команды W1 – W6, подаваемые микроконтроллером 13 с третьего выхода на первый вход блока 15 накопителя.

На фиг. 18 л) показана команда OA, подаваемая микроконтроллером 13 с второго выхода на второй вход блока 15 накопителя для одновременного вывода всех хранимых в накопителе значений ПСЧ из выходов 1 – 6 блока 15 накопителя.

На фиг. 18 м) показаны значения ПСЧ1 – ПСЧ6, подаваемые с первого выхода генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ на третий вход блока 15 накопителя.

На фиг. 18 н) показан одновременный вывод значений ПСЧ1 – ПСЧ6 с соответствующих выходов 1 – 6 блока 15 накопителя на входы 3 (информационные) блоков 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ, формирующих симметрическую матрицу А вида (1).

На фиг. 19 а) показана команда «Пуск», являющаяся командой на начало работы устройства формирования стохастических ортогональных кодов.

На фиг. 19 б) показаны команды, выдаваемые микроконтроллером 13 генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на генерацию ПСЧ, они обозначены как GN, N – порядковый номер ПСЧ, N[1,6].

На фиг. 19 в) показана команда микроконтроллера 13, адресованная одновременно нескольким блокам: команда U на переключение выводов в блоках 121.1 – 121.4 переключения, команда OA на одновременный вывод всех хранимых в блоке 15 накопителя значений ПСЧ, команда W блокам 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ на запись передаваемым блоком 15 накопителя значениям ПСЧ, команда Start на запуск блока 11 синхронизации.

На фиг. 19 г) показаны команды микроконтроллера 13 блоку 15 накопителя на запись очередного ПСЧ, они обозначены как WN, N – порядковый номер ПСЧ, N[1,6].

После того, как микроконтроллер 13 с первого выхода подает команду G1 на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, в дальнейшем команды G2 – G6 подаются по прошествии времени t_ген, необходимого генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на генерацию ПСЧ. Команды W1 – W5 подаются одновременно с командами G2 – G6, команда W6 подаётся одновременно с командой с второго выхода микроконтроллера 13. Таким образом, процесс формирования симметрической матрицы занимает 7 тактов работы микроконтроллера 13.

На фиг. 19 д) показаны команды G1 – G6, подаваемые с первого выхода микроконтроллера 13 на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ.

На фиг. 19 е) показана команда микроконтроллера 13 генератору 14 положительных и отрицательных ПСЧ на переключение на новый ГПСЧ, он обозначен как U.

На фиг. 19 ж) показаны ПСЧ1 – ПСЧ6, генерируемые генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ по командам микроконтроллера 13 и с первого выхода передаваемые на третий вход блока 15 накопителя.

На фиг. 19 з) показаны команды G1 – G6, подаваемые с первого входа генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ через блок 121.1 переключения на генератор 123 отрицательных ПСЧ.

На фиг. 19 и) показаны ПСЧ1 – ПСЧ6, генерируемые генератором 123 отрицательных ПСЧ по командам микроконтроллера 13.

На фиг. 19 к) показаны ПСЧ1 – ПСЧ6, передаваемые с первого выхода генератора 123 отрицательных ПСЧ на первый вход блока 124.1 инвертирования.

На фиг. 19 л) показаны ПСЧ1 – ПСЧ6 с первого выхода блока 124.1 инвертирования, передаваемые на третий вход блока 15 накопителя.

На фиг. 19 м) показаны команды W1 – W6, подаваемые микроконтроллером 13 с третьего выхода на первый вход блока 15 накопителя.

На фиг. 19 н) показана команда OA, подаваемая микроконтроллером 13 с второго выхода на второй вход блока 15 накопителя для одновременного вывода всех хранимых в накопителе значений ПСЧ из выходов 1 – 6 блока 15 накопителя.

На фиг. 19 о) показаны значения ПСЧ1 – ПСЧ6, подаваемые с первого выхода генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ на третий вход блока 15 накопителя.

На фиг. 19 п) показан одновременный вывод значений ПСЧ1 – ПСЧ6 с соответствующих выходов 1 – 6 блока 15 накопителя на входы 3 (информационные) блоков 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ, формирующих симметрическую матрицу А вида (1).

Каждый из блоков 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ представляет собой N – разрядный элемент памяти, на первый вход микроконтроллером 13 подаётся управляющий импульс разрешения записи значения ПСЧ (на фиг. 18 и фиг. 19 – команда W) , на второй вход блоком 11 синхронизации подаётся управляющий импульс считывания (на фиг. 15 и фиг. 17 – команда R), на третий вход блоком 15 накопителя подается N – разрядное значение ПСЧ.

Блоки 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ связаны таким образом, чтобы сформировать квадратную симметрическую матрицу А вида (1) из элементов верхней треугольной матрицы с количеством элементов, определяемым (2). Таким образом, генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ последовательно формируется шесть ПСЧ, которые записываются следующим образом: ПСЧ1 запоминается блоком 16.1.1 ОЗУ, ПСЧ2 запоминается блоками 16.1.2 и 16.2.1 ОЗУ, ПСЧ3 запоминается блоками 16.1.3 и 16.3.1 ОЗУ, ПСЧ4 запоминается блоком 16.2.2 ОЗУ, ПСЧ5 запоминается блоками 16.2.3 и 16.3.2 ОЗУ, ПСЧ6 запоминается блоком 16.3.3 ОЗУ.

После поступления команды запуска одновременно на второй вход элемента 60 И и на второй вход счетчика 61 тактов на первый вход счетчика 61 тактов через элемент 60 И начинают поступать импульсы с первого выхода генератора 59 синхроимпульсов. В соответствии с алгоритмом работы счётчик тактов 61 с выходов 1 – N управляет работой блока 62 памяти микрокоманд.

Блок 11 синхронизации управляет работой блоков, составляющих функционал ГФПТ 1, а также чтением информации, хранящейся в блоках 16.1.1 – 16.1.3, 16.2.1 – 16.2.3, 16.3.1 – 16.3.3 ОЗУ. Для вычисления ансамбля стохастических ортогональных кодов (ортогонального базиса собственных секторов симметрической матрицы А вида (1)) необходимо записать псевдослучайные коэффициенты симметрической матрицы А (ПСК СМ) вида (1) в блок 6 памяти в составе ГФПТ 1.

Поскольку формирование системы дискретных базисных функций (ортогонального базиса собственных секторов симметрической матрицы А вида (1)) осуществляется аналогично для любых симметрических положительно определенных матриц любой размерности, то для примера рассмотрим формирование системы, состоящей из трех дискретных базисных функций.

Для записи ПСК СМ в элементы 21.1.1 – 21.1.3, 21.2.1 – 21.2.3, 21.3.1 – 21.3.3 памяти блок 11 синхронизации с выходов 69 – 71 последовательно подает команды, а именно: команда с выхода 69 одновременно подается на вторые входы блоков 16.1.1, 16.1.2, 16.1.3 ОЗУ для вывода хранящихся в них значений ПСК СМ, передаваемых блоками 16.1.1, 16.1.2, 16.1.3 ОЗУ с первых выходов на информационные входы 22.1, 22.2, 22.3 блока 6 памяти, и на вход 29.1 блока 6 памяти, управляющий записью элементов 21.1.1, 21.1.2, 21.1.3 памяти в составе блока 6 памяти, для записи переданных на информационные входы 22.1, 22.2, 22.3 блока 6 памяти значений ПСК СМ; команда с выхода 70 одновременно подается на вторые входы блоков 16.2.1, 16.2.2, 16.2.3 ОЗУ для вывода хранящихся в них значений ПСК СМ, передаваемых блоками 16.2.1, 16.2.2, 16.2.3 ОЗУ с первых выходов на информационные входы 22.1, 22.2, 22.3 блока 6 памяти, и на вход 29.2 блока 6 памяти, управляющий записью элементов 21.2.1, 21.2.2, 21.2.3 памяти в составе блока 6 памяти, для записи переданных на информационные входы 22.1, 22.2, 22.3 блока 6 памяти значений ПСК СМ; команда из выхода 71 одновременно подается на вторые входы блоков 16.3.1, 16.3.2, 16.3.3 ОЗУ для вывода хранящихся в них значений ПСК СМ, передаваемых блоками 16.3.1, 16.3.2, 16.3.3 ОЗУ с первых выходов на информационные входы 22.1, 22.2, 22.3 блока 6 памяти, и на вход 29.3 блока 6 памяти, управляющий записью элементов 21.3.1, 21.3.2, 21.3.3 памяти в составе блока 6 памяти, для записи переданных на информационные входы 22.1, 22.2, 22.3 блока 6 памяти значений ПСК СМ.

После этого считается, что исходные данные (ПСК СМ) записаны в блок 6 памяти. После записи исходных данных генератор стохастических ортогональных кодов работает следующим образом.

Пусть исходная действительная симметрическая положительно определённая матрица А имеет вид (1).

Предположим, что генератор 14 положительных и отрицательных ПСЧ использовал для формирования коэффициентов симметрической матрицы А вида (1) генератор 123 отрицательных ПСЧ, который сгенерировал следующие ПСЧ, представленные в формуле:

Для того, чтобы сформированные генератором 123 отрицательных ПСЧ числа могли быть использованы в качестве коэффициентов симметрической матрицы А вида (1) над ними производится прямое инвертирование с помощью блока 124.1 инвертирования. Итог формирования псевдослучайных коэффициентов симметрической матрицы А вида (1) генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ представлен в формуле (5):

(5)

В исходном состоянии элементы матрицы А (5) записаны в элементах 21.1.1 – 21.1.3, 21.2.1 – 21.2.3, 21.3.1 – 21.3.3 памяти блока 6, в регистре 7 сдвига записан код вида «10...0» (для рассматриваемого случая – «10»), причем «1» записана в первом разряде регистра 7 сдвига. Вычисление 1-го собственного значения и соответствующего ему собственного вектора будет осуществляться в течение времени нахождения «1» в i-м разряде регистра 7 сдвига, поэтому период поступления тактовых импульсов с выхода 68 на тактовый вход регистра 7 сдвига равен времени сходимости итерационного процесса и вычисления оставшейся части компонент собственного вектора.

В течение первого периода работы генератора «1» с выхода первого разряда регистра 7 сдвига поступает на входы вторых сомножителей блоков элементов И 4.1.1 и 4.1.2. На вход второго сомножителя блока 4.2.1 поступает «0» с выхода второго разряда регистра 7 сдвига, в результате на выходе блока 4.2.1 формируется «0».

С поступлением последовательности синхроимпульсов с выходов 101 – 109 на управляющие входы 27 считывания элементов 21.1.1 – 21.1.3, 21.2.1 – 21.2.3, 21.3.1 – 21.3.3 памяти в составе блока 6 памяти значения элементов матрицы А (5) последовательно поступают на входы сумматоров-накопителей 17 в составе блоков 3.1.1 – 3.1.3, 3.2.1 – 3.2.3, 3.3.1 – 3.3.3 вычислителей и запоминаются в них. Накопление в сумматорах-накопителях 17 осуществляется каждый раз при подаче на их вход нового слагаемого.

На входы вторых сомножителей блоков 18 умножения всех столбцов матрицы блоков 3.1.1 – 3.1.3, 3.2.1 – 3.2.3, 3.3.1 – 3.3.3 вычислителей, кроме последнего, подаются произвольные сигналы . На входах вторых сомножителей блоков 18 умножения блоков 3.1.3, 3.2.3, 3.3.3 вычислителей последнего столбца присутствует сигнал «1».

Следовательно, для реализации итерационной процедуры отыскания собственного числа матрицы А (5) в качестве начального приближения выбирается вектор .

На выходе сумматора 19 последнего блока 3.3.3 вычислителя последней строки матрицы при этом образуется сигнал (формула (6)):

(6)

который является первым приближением собственного числа .

На выходе сумматора 19 последнего вычислителя 1 i-й строки () образуется сигнал (формула (7))

(7)

Этот сигнал является i-м компонентом первого ненормированного приближения первого собственного вектора матрицы А (5) .

Нормирование первого приближения первого вектора осуществляется путём деления всех его компонентов на величину последнего компонента . Так как в результате нормирования последняя компонента равна 1, то ее деление не производится и «1» поступает на входы вторых сомножителей всех блоков 18 умножения последнего столбца матрицы блоков 3.1.3, 3.2.3, 3.3.3 вычислителей. Нормирование остальных компонент осуществляется при помощи блоков деления 5.1.1 и 5.1.2 путем деления компонент на величину последней компоненты .

Сигнал с выхода блока 5.1.1 деления через блок 4.1.1 элементов И поступает на входы вторых сомножителей блоков 18 умножения блоков вычислителей 3.2.1 и 3.3.1, т.е. блоков 3.2.1, 3.3.1 вычислителей первого столбца матрицы. Сигнал с выхода блока 5.1.2 деления через блок 4.1.2 элементов И поступает на вход второго сомножителя блока 18 умножения вычислителя 3.3.2, т.е. блока 3.3.2 вычислителя второго столбца матрицы.

Таким образом, в соответствии с формулой (8)

(8)

после окончания первой итерации на выходах блоков 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 вычислителей присутствуют сигналы, соответствующие компонентам первого нормированного приближения первого собственного вектора .

Затем итерационный процесс повторяется и после окончания второй итерации на выходах блоков 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 вычислителей присутствуют сигналы, соответствующие компонентам второго нормированного приближения первого собственного вектора .

Повторение итераций будет осуществляться до полной сходимости итерационного процесса. В результате на выходах блоков 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 вычислителей присутствуют сигналы, соответствующие компонентам нормированного первого собственного вектора .

А на выходе сумматора 19 вычислителя 3.3.3 присутствует сигнал, соответствующий собственному значению .

Таким образом, для матрицы А (5) система уравнений, решаемая методом итерации, в соответствии с соотношениями (6) и (7) следующая (формула (9)):

(9)

После реализации сходимости итерационного процесса на выходах блоков 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3 вычислителей будут получены значения компонент первого собственного вектора, , , а на выходе сумматора 19 вычислителя 3.3.3 будет получено значение .

По окончании времени, необходимого для реализации сходимости итерационного процесса, импульс с выхода 72 поступит на вход 35.1 блока 9 памяти и компоненты первого собственного вектора окажутся записанными в элементах 32.1.1, 32.1.2, 32.1.3 памяти. В следующий момент времени на тактовый вход регистра 7 сдвига поступает тактовый импульс с выхода 68, под воздействием которого «1» из первого разряда регистра 7 сдвига сдвигается во второй разряд.

Таким образом, «1» с выхода второго разряда регистра 7 сдвига поступает на вход второго сомножителя блока 4.2.1 элементов И. На входы вторых сомножителей блоков 4.1.1 и 4.1.2 элементов И поступает «0» с выхода первого разряда регистра 7 сдвига, в результате на выходах блоков 4.1.1 и 4.1.2 элементов И формируется «0».

Для определения второго собственного значения и компонент второго собственного вектора необходимо методом итерации решить систему уравнений (формула (10))

(10)

Для матрицы А (5) вторая система уравнений, решаемая методом итерации, определяется из условия ортогональности (4) векторов и . Так как то (формула (11))

(11)

Подставляя это выражение в систему вида (формула (12))

(12)

и полагая получим (формула (13))

(13)

Система (13) решается методом итерации, но для этого нужно предварительно сформировать коэффициенты (10). Для этого используются коэффициенты , записанные в блоке 6 памяти.

При формировании коэффициента с выхода 110 на вход 34 считывания элемента 32.1.1 памяти в составе блока 9 памяти поступает импульс, и значение 0,8077 через сумматор-накопитель 43 блока 20.4 поступает на дополнительный информационный вход 28 блока 6 памяти и после поступления импульса с выхода 77 на вход 23 блока 20.1 записывается в регистре 40 памяти. Затем импульс c выхода 103 поступает на вход 27 считывания элемента 21.1.3 памяти в составе блока 6 памяти и значение 2 после поступления импульса с выхода 78 на вход 24 блока 20.1 перемножается в блоке 41 умножения со значением 0,8077. После поступления импульсов с выхода 79 на вход 25, с выхода 80 на вход 26 блока 20.1 с его выхода значение - 1,6154 поступает на вход сумматора-накопителя 17 в составе блока 3.1.1 вычислителя, в котором до этого хранилось значение 4, в результате чего в нем станет храниться значение .

Аналогичным образом формируются значения , , , которые будут храниться в сумматорах - накопителях 17 блоков 3.1.2, 3.2.1, 3.2.2 вычислителей соответственно.

После подачи на входы вторых сомножителей умножителей 18 в составе блоков 3.1.1 и 3.2.1 вычислителей произвольного сигнала , а на входы вторых сомножителей умножителей 18 в составе блоков 3.1.2 и 3.2.2 вычислителей сигнала «1» начнётся реализация итерационного процесса. После достижения сходимости итерационного процесса на выходе блока 5.2.1 делителя, а соответственно на выходе блока 3.2.1 вычислителя будет получено значение , на выходе блока 3.2.2 вычислителя будет присутствовать сигнал , а на выходе сумматора 19 будет присутствовать значение .

По окончании времени, необходимого для реализации сходимости итерационного процесса, импульс с выхода 73 поступит на вход 36.1 блока 9 памяти и компоненты и второго собственного вектора окажутся записанными в элементах 32.2.1 и 32.2.2 памяти в составе блока 9 памяти.

Компонента определяется из соотношения (11), т.е. уравнения с одним неизвестным с использованием известного устройства для операций над матрицами, способного решать уравнения с одним неизвестным или системы из n уравнений с n неизвестными по методу Гаусса-Жордана. В его состав входят операционные блоки 8.1.1, 8.1.2, 8.2.1, 8.2.2, элемент 10.1 задержки, блок 11 синхронизации. В нем выполняется обработка матрицы размерности (), которая представляет собой матрицу коэффициентов при неизвестных системы линейных уравнений, к которой справа дописана матрица размерности свободных членов.

Таким образом, например, для решения системы из двух линейных уравнений на входы устройства будет поступать матрица В вида (формула (14))

(14)

где – коэффициенты при неизвестных, а – свободные члены.

Элементы матрицы поступают на входы операционных блоков 8.i.j (j =n, i = 1,..., n) построчно со сдвигом на один такт под воздействием синхроимпульсов с выходов блока 11 синхронизации, т.е. первая строка поступает на первый вход операционного блока 8.1.1, начиная с первого такта, вторая строка поступает на первый вход операционного блока 8.2.1, начиная с второго такта, и т.д. На выходах операционных блоков 8.i.j (j =n, i = 1,..., n) получается семейство решений системы линейных уравнений.

Таким образом, решения системы из двух уравнений получаются на выходах операционных блоков 8.1.2 и 8.2.2. Решение уравнения с одним неизвестным – на выходе операционного блока 8.1.1.

Следовательно, при вычислении значения будет задействован только операционный блок 8.1.1. Коэффициент при неизвестном и свободный член будут вычислены блоком 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти.

В соответствии с (11) коэффициент при неизвестном будет сформирован следующим образом. С выхода 92 на вход 26 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ блока 9 памяти поступает «1», в результате чего через сумматор 43 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ она поступает на вход операционного блока 8.1.1.

Затем вычисляется свободный член в соответствии с (11). Синхроимпульс с выхода 111 блока 11 синхронизации поступает на вход 34 считывания элемента 32.1.1 памяти в составе блока 9 памяти, с выхода 89 блока 11 синхронизации - на синхровход 23 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ и значение записывается в регистр 40 памяти блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ. Синхроимпульс с выхода 113 блока 11 синхронизации поступает на вход 36 считывания элемента 32.2.1 памяти в составе блока 9 памяти, с выхода 90 блока 11 синхронизации - на синхровход 24 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ и значение перемножается с в блоке 41 перемножения блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ. Синхроимпульс с выхода 91 блока 11 синхронизации поступает на синхровход 25 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ и результат перемножения * инвертируется в управляемом инверторе 42 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ, после чего значение - * поступает на вход сумматора-накопителя 43 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ. Синхроимпульс с выхода 111 блока 11 синхронизации поступает на вход 34 считывания элемента 32.1.2 в составе блока 9 памяти, с выхода 89 блока 11 синхронизации на синхровход 23 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти и значение записывается в регистр 40 памяти блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти. Синхроимпульс с выхода 114 блока 11 синхронизации поступает на вход 34 считывания элемента 32.2.2 памяти в составе блока 9 памяти, с выхода 90 блока 11 синхронизации на синхровход 24 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти и значение перемножается с в блоке 41 перемножения блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти. Синхроимпульс с выхода 91 блока 11 синхронизации поступает на синхровход 25 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти и результат перемножения инвертируется в управляемом инверторе 42 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ, после чего значение поступает на вход сумматора-накопителя 43 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти. Синхроимпульс с выхода 92 блока 11 синхронизации поступает на вход 26 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти и значение, находящееся в сумматоре-накопителе 43 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти, поступает на вход операционного блока 8.1.1.

Значение с выхода операционного блока 8.1.1 поступает на информационный вход 33.3 блока 9 памяти и с поступлением синхроимпульса с выхода 74 блока 11 синхронизации на вход 36.2 оказывается записанным в элементе 32.2.3 в составе блока 9 памяти.

Таким образом, в элементах 32.2.1, 32.2.2, 32.2.3 блока 9 памяти будут записаны компоненты второго собственного вектора матрицы А (5): , , .

По окончании времени, необходимого для вычисления компонент второго собственного вектора, с выхода 68 блока 11 синхронизации на тактовый вход регистра 7 сдвига поступает тактовый импульс, в результате чего второй разряд регистра 7 сдвига обнуляется. Так как на вход второго сомножителя блока 4.2.1 элементов И поступает «0» с выхода второго разряда регистра 7, то на выходе блока 4.2.1 элементов И формируется «0».

Вычисление компонент третьего собственного вектора производится следующим образом. На входы вторых сомножителей блоков 18 умножения блоков 3.1.1, 3.2.1, 3.3.1 вычислителей подается сигнал «1». С выхода блока 3.3.1 вычислителя значение поступает на информационный вход 33.1 блока 9 памяти. С поступлением синхроимпульса с выхода 75 блока 11 синхронизации на вход 37.1 блока 9 памяти значение записывается в элемент 32.3.1 памяти в составе блока 9 памяти.

После этого осуществляется вычисление компонент и с использованием соотношений ортогональности (формула (15)):

(15)

Так как значение вычислено и записано в элементе 32.3.1 памяти в составе блока 9 памяти, то систему уравнений (15) можно представить в виде (формула 16)

(16)

Эта система линейных уравнений легко решается методом Гаусса-Жордана. Поскольку коэффициенты при неизвестных и свободные члены записаны в блоке 9 памяти, то уравнение (16) решается следующим образом.

При поступлении синхроимпульса с выхода 111 блока 11 синхронизации на вход 34 считывания элемента 33.1.2 памяти блока 9 памяти значение 0,7720 считывается с него и при поступлении синхроимпульса с выхода 92 блока 11 синхронизации на вход 26 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ блока 9 памяти через сумматор 43 блока 20.4 формирования коэффициентов СЛУ значение 0,7720 поступает на вход операционного блока 8.1.1.

При поступлении синхроимпульса с выхода 114 блока 11 синхронизации на вход 34 считывания элемента 32.2.2 памяти блока 9 памяти значение «1» считывается с него и при поступлении синхроимпульса с выхода 96 блока 11 синхронизации на вход 26 блока 20.5 формирования коэффициентов СЛУ в составе блока 9 памяти через сумматор 43 блока 20.5 формирования коэффициентов СЛУ значение «1» поступает на вход операционного блока 8.2.1.

Аналогичным образом считываются значения «1» из блока 32.1.3 памяти в составе блока 9 памяти и значение -0,9473 из блока 32.2.3 памяти в составе блока 9 памяти и поступает на входы операционных блоков 8.1.1 и 8.2.1. Аналогично считываются значения 0,8077 и 0,2170 и после инвертирования в управляемых инверторах 42 блоков 20.4 и 20.5 формирования коэффициентов СЛУ поступают на входы операционных блоков 8.1.1 и 8.2.1 соответственно.

В соответствии с алгоритмом работы операционных блоков 8 на выходах блоков 8.1.2 и 8.2.2 будут сформированы соответственно значения и , поступающие на входы 33.2 и 33.3 соответственно блока 9 памяти.

С поступлением синхроимпульса с выхода 76 блока 11 синхронизации на вход 37.2 блока 9 памяти значение - 0,5673 окажется записанным в элементе 32.3.2 памяти, а значение - 0,3698 - в элементе 32.3.3 памяти.

Таким образом, в элементах 32.3.1, 32.3.2 и 32.3.3 будут записаны компоненты третьего собственного вектора матрицы А (5): ,, . На этом процесс вычисления компонент собственных векторов матрицы А (5) заканчивается. Значения компонент собственных векторов хранятся в блоке 9 памяти.

В дальнейшем синхроимпульсы с выхода 119 блока 1 синхронизации поступают на тактовый вход регистра 12 сдвига. С остальных выходов блока 11 синхронизации синхроимпульсы не подаются.

В регистре 12 сдвига перед началом работы генератора функций был записан код вида «10...0» (для рассматриваемого случая – «100»), причем «1» записана в первом разряде регистра 12 сдвига. На тактовый вход регистра 12 сдвига поступает последовательность импульсов с выхода 119 блока 11 синхронизации, «1», перемещаясь из разряда в разряд регистра 12 сдвига, управляет формированием дискретных базисных функций на выходах генератора, так как выходы разрядов регистра 12 сдвига подключены к входам 34 считывания элементов 32.1.1 – 32.1.3, 32.2.1 – 32.2.3, 32.3.1 – 32.3.3 памяти блока 9 памяти. При этом первый разряд регистра 12 сдвига подключен к входам 34 считывания элементов 32.1.1, 32.2.1, 32.3.1. второй разряд - к входам 34 считывания элементов 32.2.1, 32.2.2, 32.3.2, третий разряд - к входам 34 считывания элементов 32.1.3, 32.2.3, 32.3.3. Таким образом, на выходах блока 9 памяти будет формироваться, периодически повторяясь, система кусочно-постоянных дискретных базисных функций (ансамбля стохастических ортогональных кодов) S₁(t), S₂(t), S₃(t):

Поскольку коэффициенты симметрической матрицы А вида (1) в данном примере формировались с помощью генератора 123 отрицательных ПСЧ и процесса прямого инвертирования на блоке 124.1, то необходимо провести обратное инвертирование полученных ансамблей стохастических ортогональных кодов в блоке 120 управляемого инвертирования при помощи блоков 124.2 – 124.4 инвертирования. Таким образом, на выходах блока 120 управляемого инвертирования будет формироваться, периодически повторяясь, система кусочно-постоянных дискретных базисных функций (ансамбля стохастических ортогональных кодов) :

В случае, если в генераторе 14 положительных и отрицательных ПСЧ элементы матрицы формировались в генераторе 122 положительных ПСЧ, то будущие коэффициенты симметрической матрицы А вида (1) не будут подвергаться прямому инвертированию, а значит в блоке 120 управляемого инвертирования не будет производиться обратное инвертирование полученного ансамбля стохастических ортогональных кодов с помощью блоков 124.2 – 124.4.

По окончании формирования системы кусочно-постоянных дискретных базисных функций (ансамбля стохастических ортогональных кодов) единица будет находится в третьем разряде регистра 12 сдвига и поступит на вход 1 микроконтроллера 13. Его появление на входе 1 микроконтроллера 13 будет тождественно сигналу «Пуск», подаваемого от пользователя при начальном запуске устройства. По этой команде микроконтроллер 13 начнёт процедуру формирования сигналов нового ансамбля стохастических ортогональных кодов.

В дальнейшем в случае формирования генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ других псевдослучайных чисел, используемых в качестве псевдослучайных коэффициентов для формирования действительной симметрической положительно определенной матрицы, и записи этих коэффициентов в блок 6 памяти на выходах генератора стохастических ортогональных кодов формируется другая система дискретных базисных функций.

При увеличении размерности исходных матриц число дискретных базисных функций увеличивается. При этом значения периодов генерируемых функций и число значений базисных функций имеют весьма широкий набор, что позволяет повысить точность решения задач обобщенного спектрального анализа и синтеза путем лучшего согласования длины периода обрабатываемого сигнала с длиной периода базисных функций и представления сигнала малым числом коэффициентов преобразования по системе базисных функций.

Когда третий разряд регистра 12 сдвига подает команду с первого выхода на входы 34 считывания элементов 32.1.3, 32.2.3, 32.3.3, с второго выхода он подаёт команду на формирование очередного набора коэффициентов симметрической матрицы вида (1) на первый вход микроконтроллера 13. Таким образом реализуется возможность автоматизации процесса формирования входных данных.

После поступления команды на первый вход микроконтроллер 13 с первого выхода подаёт команду на первый вход генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ, который генерирует новый набор псевдослучайных коэффициентов верхней треугольной матрицы для формирования матрицы вида (1), что обеспечивает формирование на выходах 38.1 – 38.3 блока 9 памяти системы стохастических ортогональных кодов, соответствующей заданным коэффициентам симметрической матрицы вида (1).

В дальнейшем в процессе формирования генератором 14 положительных и отрицательных ПСЧ набора коэффициентов матрицы вида (1) на выходе заявляемого устройства также будут формироваться соответствующие им системы стохастических ортогональных кодов.

Используемый в генераторе 14 положительных и отрицательных ПСЧ блок 121.1 переключения и блоки 121.2 – 121.4 переключения в блоке 120 управляемого инвертирования работают в асинхронном режиме. Таким образом, после формирования ПСЧ с генератора 14 положительных и отрицательных ПСЧ управляющий сигнал U сменит положение вывода переключателя на генератор 122 положительных ПСЧ или на генератор 123 отрицательных ПСЧ, а благодаря асинхронному режиму работу инвертирование в блоке 120 управляемого инвертирования будет проводиться правильно и только в случае, если ПСЧ формировались с генератора 123 отрицательных ПСЧ.

Изобретение относится к устройству формирования стохастических ортогональных кодов. Техническим результатом изобретения является расширение диапазона формируемых ансамблей стохастических ортогональных кодов за счёт использования не только положительных, но и отрицательных псевдослучайных чисел (ПСЧ), задаваемых в качестве исходных данных для генератора. Устройство содержит генератор функций Попенко-Турко, позволяющий формировать ортогональные коды, в качестве которых используют ортогональный базис, определяемый собственными значениями и собственными векторами действительной положительно определенной симметрической матрицы, блок стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы, содержащий микропроцессор, генератор положительных и отрицательных псевдослучайных чисел, позволяющий использовать для формирования коэффициентов симметрической матрицы положительные и отрицательные ПСЧ, блок накопителя, блоки ОЗУ и блок управляемого инвертирования, который при необходимости позволяет провести дополнительное инвертирование полученных ансамблей стохастических ортогональных кодов, если для формирования коэффициентов симметрической матрицы используются отрицательные ПСЧ. 19 ил.

Устройство формирования стохастических ортогональных кодов, содержащее генератор функций Попенко-Турко, содержащий блоки вычислителей, с первой по (Р-1)-й группы блоков элементов И (Р - порядок квадратной матрицы коэффициентов), с второй по (Р-1)-ю группы блоков деления, первый блок памяти, двухразрядный регистр сдвига, матрицу операционных блоков, второй блок памяти, с первого по (Р-2)-й элементы задержки, блок синхронизации, трехразрядный регистр сдвига, причем выход вычислителя i-й строки (i=1, Р-1, Р - порядок квадратной матрицы коэффициентов) матрицы вычислителей соединен с первым информационным входом соответствующего вычислителя (i+1)-й строки матрицы вычислителей, второй выход вычислителя i-го столбца матрицы вычислителей соединен со вторым информационным входом соответствующего вычислителя (i+1)-го столбца матрицы вычислителей, к вторым информационным входам вычислителей первого столбца матрицы вычислителей подается логический ноль, второй выход вычислителя (i+1)-й строки (i+1)-го столбца матрицы соединен с входами делителя блоков деления (Р-i)-й группы, вход делимого j-го блока деления (j=1, Р-i) i-й группы соединен с вторым выходом вычислителя j-й строки (Р-i+1)-го столбца матрицы, выход j-го блока деления i-й группы соединен с первым входом элементов И j-го блока i-й группы, вторые входы блоков элементов И i-й группы соединены с выходом i-го разряда двухразрядного регистра сдвига, выходы блока синхронизации соединены соответственно с тактовыми входами операционных блоков матрицы, с тактовыми входами с первого по (Р-2)-й элементов задержки, с входом разрешения сдвига двухразрядного регистра сдвига, с входами разрешения записи первого блока памяти, с входами разрешения записи второго блока памяти, с тактовыми входами первого и второго блоков памяти, с входами разрешения считывания первого и второго блоков памяти и с входом разрешения сдвига трехразрядного регистра сдвига, выходы j-x блоков элементов И с первой по (Р-1)-ю группы соединены с первым информационным входом вычислителя (j+1)-й строки j-го столбца матрицы, выходы вычислителей последней строки матрицы соединены с соответствующими информационными входами второго блока памяти, первый информационный вход операционного блока i-й строки первого столбца матрицы соединен с i-м выходом второго блока памяти, первые выходы операционных блоков i-й строки S-x (S=i, Р-1, Р - порядок квадратной матрицы коэффициентов) столбцов матрицы соединены с (Р-i+1)-м информационным входом группы второго блока памяти, первый информационный вход операционного блока К-й (К=1, Р-2, Р - порядок квадратной матрицы коэффициентов) строки М-го (М=2, Р-1, Р - порядок квадратной матрицы коэффициентов) столбца матрицы соединен с первым выходом операционного блока (К+1)-й строки (M-1)-го столбца матрицы, первый информационный вход операционного блока (Р-2)-й строки М-го столбца матрицы подключен к выходу М-го элемента задержки, информационный вход которого подключен к второму выходу операционного блока (Р-1)-й строки (M-1)-го столбца матрицы, второй информационный вход операционного блока М-й строки i-го столбца матрицы подключен к второму выходу операционного блока (М-1)-й строки i-го столбца матрицы, входы значения компонент исходной матрицы генератора функций Попенко-Турко соединены соответственно с информационными входами группы первого блока памяти, выходы которого соединены с третьими информационными входами вычислителей соответствующих строк матрицы, К-й выход второго блока памяти соединен с (К-М)-м дополнительным информационным входом группы первого блока памяти, выходы разрядов трехразрядного регистра сдвига соединены с соответствующими входами разрешения считывания второго блока памяти, выходы которого являются выходами группы генератора, а также содержащее блок стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы, содержащий микроконтроллер, генератор псевдослучайных чисел, блок накопителя, блоки оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), причем первый выход микроконтроллера подключен к первому входу генератора ПСЧ, второй выход микроконтроллера подключен к второму входу блока накопителя, первым управляющим записью входам блоков ОЗУ и первому входу блока синхронизации, третий выход микроконтроллера подключен к первому входу блока накопителя, первый выход генератора ПСЧ подключен к третьему входу блока накопителя, выходы блока накопителя подключены к третьим информационным входам блоков ОЗУ таким образом, чтобы из коэффициентов в виде набора ПСЧ верхней треугольной матрицы была получена симметрическая матрица, второй выход третьего разряда регистра сдвига подключен к первому входу микроконтроллера, выходы блока синхронизации, управляющие записью псевдослучайных коэффициентов симметрической матрицы в столбцы элементов первого блока памяти, подключены к соответствующим управляющим входам соответствующих столбцов блоков ОЗУ, информационные выходы блоков ОЗУ каждого столбца по общей для каждого из столбцов блоков ОЗУ шине подключены к соответствующим информационным входам первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона формируемых ансамблей стохастических ортогональных кодов за счёт использования не только положительных, но и отрицательных ПСЧ, задаваемых в качестве исходных данных для генератора, введены генератор положительных и отрицательных ПСЧ, содержащий первый блок переключения, генератор положительных ПСЧ, генератор отрицательных ПСЧ, первый блок инвертирования, причём первый выход микроконтроллера подключен к первому входу генератора положительных и отрицательных ПСЧ, первый вход генератора положительных и отрицательных ПСЧ подключен к первому входу первого блока переключения, положение выхода которого определяет сигнал управления с второго выхода микроконтроллера, который поступает на второй вход генератора положительных и отрицательных ПСЧ, соединённый с вторым входом первого блока переключения, первый выход первого блока переключения подключен к первому входу генератора положительных ПСЧ, с выхода которого поступают положительные ПСЧ, второй выход первого блока переключения подключен к первому вход генератора отрицательных ПСЧ, с выхода которого поступают отрицательные ПСЧ, первый выход генератора отрицательных ПСЧ подключен к первому входу первого блока инвертирования, первый выход генератора положительных ПСЧ и первый выход первого блока инвертирования подключены к первому выходу генератора положительных и отрицательных ПСЧ, который передает ПСЧ на третий вход блока накопителя, и блок управляемого инвертирования, состоящий из второго блока переключения, третьего блока переключения, четвёртого блока переключения, второго блока инвертирования, третьего блока инвертирования, четвёртого блока инвертирования, причём первый вход блока управляемого инвертирования подключен к первому входу второго блока переключения, первый выход которого подключен к первому выходу блока управляемого инвертирования, второй выход второго блока переключения подключен к первому входу второго блока инвертирования, первый выход которого подключен к первому выходу блока управляемого инвертирования, второй вход блока управляемого инвертирования подключен к первому входу третьего блока переключения, первый выход которого подключен к второму выходу блока управляемого инвертирования, второй выход третьего блока переключения подключен к первому входу третьего блока инвертирования, первый выход которого подключен к второму выходу блока управляемого инвертирования, третий вход блока управляемого инвертирования подключен к первому входу четвёртого блока переключения, первый выход которого подключен к третьему выходу блока управляемого инвертирования, второй выход четвёртого блока переключения подключен к первому входу четвёртого блока инвертирования, первый выход которого подключен к третьему выходу блока управляемого инвертирования, положение выхода второго блока переключения, третьего блока переключения, четвёртого блока переключения определяет сигнал управления с второго выхода микроконтроллера, который поступает на четвёртый вход блока управляемого инвертирования, соединённый с вторыми входами второго блока переключения, третьего блока переключения, четвёртого блока переключения.