Устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса Советский патент 1983 года по МПК G06F17/14 G06F7/64 

его регистров сдвига соединены с вторым входом второго переключателя, выходы второго и третьего регистров сдвига подключены к вторым входам первого и второго сумматоров соответственно, выход второго регистра сдвига подключен к второму входу пер- ния

вого переключателя, входы первого и второго регистров сдвига являются соответственно первым и вторым входами блока вычисления вторых разностей, выходы первого и второго переключателей являются выходами блока вычислевторых разностей.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕ- V НИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ ВРЕНЕННОГО ПРОЦЕССА, содержащее входной регистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели. объединенные в п группы ( число вычисляемы х коэффициентов), причем Первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (рв2,...,п) содержит () регистров сдвига и 2 сумматоров:вычитателей,вход входного регистра сдвига является входом устройства и , подключен к входу вычитаемого вычитателя, выхдд входного регистра сдвига пОдклю юн к входу уменьшаемого вычитдтеля, выход которого подключен к вхОду регистра сдвига первой группы и к дополнительному входу устройства, вход и выход первого регистра каждой группы подключены к входам первого сумматора-вычитателя той же . группы, вход и выхбд { -го регистра сдвига J-1 группы (i 2,.. ., ,...,n) подключены к входам (J-fl)го сумматорд-вычитателя J-й группы, .выход суммы первого сумматора-вычитателя (р-))-й группы подключён к входу первого регистра сдвига р-й .группы, выходы суммы и разности k-ro Iсумматора -вычитателя (j-1)-й группы (.f2f.,., 2 } подключены сдртветстieeHHO к входам

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированного процессора в аппаратуре сжатия информации при передаче данных, для спектрального анализа временных процессов, для цифровой оЬработки звуковых и видеосигналов, радиолокационных сигналов и т.д.

Известно устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса, содержащее регистры сдвига и сумматоры-вычислители. Данное устройство вычисляет коэффициенты разложения в базисе Уолша Cl 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса, содержащее входной регистр, вычита тель и группы блоков, причем первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (,.. .nV содержит регистров сдвига, 2 сумматоров-вычитатёлей и, кроме того, в каждой группе кроме первой содержится дополнительный регистр сдвига.

С помощью известного устройства воможно вычисление коэффициентов разложения временного процесса в ряд по системам функций Уолша и .нкций являющихся первообразными от функций Уолша 2.

Недостатком известных устройств является невозможность вычисления коэффициентов разложения в ряд по системе кусочно-квадратических. функций.

Цель изобретения - расширение фун кциональных возможностей устройства, заключающееся в возможности вычисления кбэффициентов разложения вре менного процесса в базисе кусочноквадратических функций.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления коэффициентов разложения временного процесса, содержащее входной ре- гистр сдвига, вычитатель, а также регистры сдвига и сумматоры-вычитатели, объединенные в п группы, (2 число вычисляемых коэффициентов), причем первая группа состоит из регистра сдвига и сумматора-вычитателя, р-я группа (,...,п) содержит регистров сдвига и 2 сумматоров-вычитатеЛей, вход входного регистра сдвига является входом устройства и подключен к входу вычитаемого вычитателя, выход входного регистра сдвига подключен к входу уменшаемого вычитателя, выход которого подключен к входу регистра сдвига первой группы и к дополнительному входу устройства, вход и выход первого регистра каждой группы подключены к входам первого сумматора-вычитателя той же группы, вход и выход i -го регистра сдвига j-й группы (i 2, ..., 2Н- 1 ; j 3....,п) подключены к входам (i+l)-ro сумматора-вычитателя j-й группы, выход суммы первого сумматора-вычитателя (р-1)-й группы подключен к входу первого регистра сдвига р-й группы, выходы суммы и разности k-го сумматора-вычитателя О1)-й группы (,..., 2) подключены соответственно к входам (2k-2) (2k-1)-го регистров сдвига j-й группы, выходы сумматоров-вычитателей п-й группы являются выходами устройства,, содержит (п-1) блоков вычисления вторых разностей . причем первый и второй входы (p-ij-го-блока вычисления вторых разностей подключены к выходам суммы и разности riepврго сумматора-вычитателя (pi-l)- и группы, а выходы (p-l)-ro блока вычисления вторых разностей подключены к входам второго сумматора-вымитателяр-й группы. Кроме того, блок вычисления втр. рых разностей состоит из трех perH ctpoB сдвига, вычитателя, двух сумматоров и двух переключателей, при,чем вход и выход первого регистра сдвига подключены соответственно к «ходу вычитаемого и входу уменьшаемого вычитателя в блоке вычисления вторых разностей, выход вычитателя в блоке вычисления вторых разностей подключен к первым щходам первого и второго сумйаторов, выходы которых подключены к первым входам .первого и второго переключателей соответств енно, входы второго и третьего регистров сдвига соединены с вторым входом второго перекяюнателя, выходы вт( и третьего I jri/1 у ffVifv f /ai в I f rt щ Н vr регистров. сдвига подключены к вторым 4КА .. л tAhJ Ч чш-/Ч1% входам первого и второго сумматоров соответственно, выход второго регист ра сдвига подключен к второму входу первого переключателя,входы первого второго регистров сдвига являются со ответственно первым и вторым входами блока вычисления вторых разностей, выходы первого и второго переключателей являются выходами блока вычи ления вторых разностей. На фиг. t приведена функциональная схема устройства для вычисления коэффициентов разложения времен ного процесса при на фиг.2 функциональная схема блока вычисления вторых разностей; на- фиг. 3гкервые восемь функций Уолша (waE) ипо девять функций «систеш первообразных функций Уолша (та Е) и кусоч йо-квадратических функций (даЕ) i на фиг. i - граф вычислений. Устройство содержит регистры 1-6 сдвига, вычитатель 7 сумматор ы-вычи тateли в-Ц; блоки. 15 и вычисления вторых разностей, входы 17 и 18.И выходы 19-26. Блок вычисления вторых разностей состоит из регистров 27.-29 сдвига вычитателя 30,сумматоров 31 и 32, переключателей 33 и З и имеет входы 35. и 36 и выхода 37 гв. Группы блоков (фиг, 1) представле :Ны ярусами, liiкаждом последующем яру Се длительность задержек сигнала в регистрах по сравнению с преды; |||им яру сом увеличивается вдв.бе. Аналогично длительность зэдермек в регистрах 27-29 сдвига вычисления вторых разностей кая(дого последующего яруса по сравнению с преды/ 1цим ярусом увеличивается вдвое, Длительность задержек сигнала в peгистрах сдвига блока 15 (второго яруса) следующая: регистров 27 и 2д два такта . а регистр 29 , (и соответствующие ему регистры сдвигав блоках для вычисления вторых разностей последующих ярусов) задерж 1у сигнала не производит (он предназначен только для сдвига принимаемого им кода на два разряда влево, т.е. умножения на четыре). «(1.8, Функции системы ляются линейными комбинациями от фуик( iT. ЦийО (t).Система функций . , - ,if: определяется следующим образом t) О ) «t e(ti api{t) (ЙС) .. Г i J±lJ.i p « 1,2,..., n , I 0,1,2,..., J «. .. Функции gat (j.t) и (lj(t) одного орИГдка p связаны мемсду собой преобг азованием Уолша соответствующей разерности 2 gal (00 ,0 «CUft) даЦ (0,) J 5101 где элементы матрицы Уоп .. .. p-l ша размерности с i , Системы функций Qj(t)} и {gaEXj.t) - суть полные систе мы линейно-независимых кусочно-квадратических функций и она образуют базис в пространстве о,1}.

t|j I(l|-f(0)i

(oR(i;.

),2i-4- P.,MР-1. j, -о--I Т-ЦА -

8

-У... - ,,р-1,,

8 , Ввиду (1) коэффициенты {CjYn интер поляцирнного разлрж ния f(t)elO,1 С(азисе с с« (.ooc. узлами интерполяции t, I i ,..., 2 могут быть получены с помощью преобразования Уолша над коэффициентами того же порядка р по (1). Граф ал17Оритма для вычисления коэффициентов Cj и Cj при изображен на фиг, При коммутации перекпючатблей во всех блоках вычисления вторых разностей таким образом, что соединяется второй (нижний) вход с выходом переключателя, производится вычисление коэффициентов разложения временного процесса в базисе Уолша (при по туплении дискретных отсчетов на вход 18) или в базисе гоаР-функ |Ций (при поступлении отсчетов на вход 17). В этом случае каждый блок для вычисления вторых разностей пред ставляет собой обычный регистр сдвига на 2 VaKTOB (при нахождении блока в р-ом ярусе).Работа устройства в этом случае не отличается от работы прототипа. . При коммутации переключателей во всех блоках вычисления вторых разностей таким образом, что коммутируется первый (верхний) вход с выходом в 26 1ожно показать, что коэффициенты (интерполяционного разложения любой f(t) в базисе .{Q (t) с узлами интерполяции 7Г; J ,, ..., 2 можно вычислить помеле следующей . формуле переключателя, производится вычисление коэффициентов paзлoжeн j:Я врек),ного процесса в базисе rc|rol(i,t)J.gg, Рассмотрим работу устройства в этом случае. Дискретные отсчеты сигнала х, х ..., х-лп последовательно с заданной частотой поступают на вход 17, задерживаются на один такт в pertiCTpe 1 сдвига, и на выходе вычитателя 7 появляются последовательно значения первых разностей процесса Др,д ..., Ч N первом регистре 2 первого яруса Л задерживается на один такт, поэтому на выходах сумматора-вычитателя 8 в третьем такте, сформируются значения Д + -t , Д0-Д, Эти значения поступают на входы блока 15 вычисления вторых разностей. Еще через- два такта на входы блока 15 поступят значения д2+ з 2- 3 блока 15 в вычитателе 30 производится вычитание ( - (Q-t- Д) , так как в регистре 27 блока 15 сигнал Дд +Л задёрживается на два такта. В регистре 28 блока 15 сигнал Д0-Ач задержится на два такта, кроме того, « регистрах 28 и 29 блока 15 сигналы Д, сдвигаются на два разряда влево Хчто соответствует их умножению на четыре). Таким обраэом, на пятом такте на выходах регистров 29 сдвига соответственно окажутся значения 4 (Q-A и 4 (Л2-Лj). Сумматоры 31 и производят сложения кодов, которые поступает на их,входы: ((ГМ()-() «ЭДд-54 Д2 Э сумматоре 31 и. 4 (VAyr(VM-(M--{VM +542-3 5 . в сумматоре 32; Таким образом, на выходах блока 15 окажутся коэффициен ты 8С;.8С|. В дальнейшем над значениями этих сумм в блоках 10, 5, 6, 13 и lA производится быстрое преобразование Уолща размерностью четьфе. Значения А, АЭ fe -J поступают на вход регистра 3 сдвига второго яру, са, где задерживаются на два такта, в сумматоре-вычитателе 9 производится вычис ние значений (fljj+a j+Aj «л-«1й28 Работа устройства на последующих тактах и .в последующем ярусе производится аналогично с той толькоразницей, что все регистры сдвига в каждом последующем ярусе задерживают сигнал на время в два раза брльщее, чем в предыдущем ярусе. Регистр k сдвига и сумматор-вычитатель 11 производят сложение и вычитаиие сигналов ( и (,+ . для Вычисления первЦх коэффициентов разяожения Сg и C-f (фиг .k), Таким образом,вычисление коэффициентов разложения временного процесса в базисе да Е-функций Сд.С,.. .С выполняется в общей сло кности за девять (в общем случае за ) такTOBi . .- . Предлагаемое устройство по сравненйю с прототипом характери уется более широкими (| йкционалънымй возможностями, заключающимися в возможности вычисления коэффициентов разло- . жения временного процесса в Оазисе кусочно-ква/фатических функций.

Й«Г