Многоканальное устройство для вычисления модульной функции Советский патент 1984 года по МПК G06F17/15 G06F17/18 

1 Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для статистического анализа случайных пр цессов путем вычисления модульной функции и может быть использовано в качестве приемника шумоподобных сигналов с модулированным периодом . Известны многоканальные устройст ва для анализа случайных процессов путем вычисления корреляционных фун ций, содержащие генераторы кодовых последовательностей, умножающие устройства, интеграторы, логические схемы, формирователи и накопители, используемые в качестве приемников шумоподобных сигналов СИ. Недостатками этого устройства яв ляются сложность алгоритма вычисления статистической оценки, а также ограниченные функциональные возмсйсности при приеме шумоподобных сигна лов. Указанные недостатки обусловлены тем, что устройство позволяет вычислять в каждом канале статистич кую оценку типа взаимокорреляцйонной функции только для шумоподобного сигнала с постоянным известным периодом. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее многокаскад ный регистр сдвига, синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом преобразования аналог-код, второй вход которого явля входом устройства, а выход со динен с входом первого каскада многокаскадного регистра сдвига, сдвиговые входы каждого каскада которого подключены к второму выхо ду синхронизатора, в каждом канале накопитель и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с вь ходом преобразователя аналогкод, вторые входы всех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к выходу соответствующего каскада многокаскадного регистра сдвига, а выхо ды элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к соответствующим входам накопителей 21. Недостатками известного устройства являются сложность и ограниче ные функциональные возможности, так как для возведения в квадрат разностей, получаемых в каждом кан ле, требуются формирователь послед 22 вательности нечетных чисел, клапан переноса и параллельный накопительный сумматор. Использование известного устройства в качестве приемника шумоподобных сигналов с модулированным периодом требует большого количества каналов (порядка 256-512), поэтому сложность реализации каждого канала имеет существенное значение. Кроме того, устройство не позволяет динамически обнаруживать период модулированного шумоподобного сигнала. Наличие накопителя в виде параллельного сумматора дополнительно ограничивает быстродействие устройства. Целью изобретения является упрощение устройства и расширение класса решаемьпс задач за счет решения задачи приема шумоподобных сигналов с модулированным периодом. Указанная цель достигается тем, что в многоканальное устройство ДЛЯ вычисления модульной функции, содержащее многокаскадный регистр сдвига, информационный вход первого каскада которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы каскадов многокаскадного регистра сдвига объеди-. нены и подключены к первому выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является входом устройства, и ft, каналов , каждый из которых содержит элемент .ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы этих элементов всех каналов объединены и подключены к выходу аналогоцифрового преобразователя, а вторые входы подключены к выходамкаскадов многокаскадного регистра сдвига, в каждый канал введены счетчик и RS-триггер, причем R-вход триггера каждого канала объединен с входом сброса счетчика своего канала и подключен к третьему выходу синхронизатора, S-вход триггера каждого канала подключен к выходу счетчика своего канала, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своего канала, разрядные, выходы счетчиков и единичные выходы RS-триггеров всех каналов являются информационным выходом устройства, а нулевые выходы RS-триггеров всех каналов являются 3 выходом периода входного сигнала устройства. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройстваJ на фиг. 2 временная развертка М-сигнала типа 1110100(а), график соответствующей ему структурной функции (б); график соответствующей модульной функции (в); на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства в качестве вычислителя модульной функции; на фиг. 4 - временная диаграм ма состояний пороговых выходов уст оойства, характеризующая работу устройства в качестве приемника М-сигналов с модулированным периодом. Устройство содержит аналогоцифровой преобразователь 1, многокаскадный регистр 2 сдвига, синхронизатор 3,п каналов и в каждом канале - элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЖ 4, счетчик 5, RS-триггер 6. Алгоритм работы предлагаемого устройства заключается в том, что в каждой канале осуществляется сло жение по модулю абсолютных разностей текущих и задержанных во време ни дискретизованных и квантованных значений входного сигнала x(t) сог ласно вьфажения Си res (Z /Хг - х : /) mod Р d где р - модуль пересчета, реализую щий пороговую функцию. При этом вы численные значения модульной функции могут быть сняты с разрядных выходов счетчика и единичного выхо да триггера в каждом канале, а ди.намическое обнаружение впадины модульной функции производится путем анализа состояния нулевого выхода триггера в каждом канале. Устройство работает следующим образом. Вычисление значений модульной . функции и сравнение их с пороговым значением Р, задаваемым коэффициен том пересчета счетчика 5 в каждом канале, осуществляется за период измерения, состоящий изfo циклов. В начале каждого периода измерения на соответствующем выходе синхрони затора 3 формируется короткий импульс (фиг. За ), по фронту нарастания которого происходит начальна установка счетчиков 5 и триггеров всех каналов в нулевое состояние. 24 В начале каждого цикла измерения на первом выходе синхронизатора 3 формируется короткий импульс (фиг. 3 сГ ), по фронту спада которого происходит запуск аналого-цифрового преобразователе 1. Одновременно с этим на другом выходе синхронизатора 3 вьфабатывается последовательность импульсов (фиг. 3Ь ), которая действует на всем протяжении цикла измерения, тактируя сдвиги в многокаскадном регистре 2, а также работу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 (связь на схеме не показана). В процессе измерения синхронно с тактовыми импульсами с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 на первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 всех каналов и информационный вход первого каскада многокаскадного регистра 2 сдвига поступает унитарный код (фиг. 3 г ) отсчета случайного процесса. При этом в каждом канале на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 получается число импульсов (фиг. ЗА.), равное абсрлютной разности между текущим и выдвигаемым из i-ro каскада многокаскадного регистра 2 сдвига унитарным кодом (фиг. 3 е ), представляющим значение входного случайного процесса задержанного на i тактов. По каждому импульсу, поступающему на вход счетчика 5, в нем происходит суммирование ранее накопленной суммы модульных разностей с текущим значением модульной разности и свертка полученной суммы по модулю Р. Если величина суммы модульных разностей в счетчике 5 каждого из каналов достигает порогового значения , соответствующий счетчик 5 сбрасывается в нулевое состояние, а на его первом выходе, подключенном к S-входу соответствующего триггера, формируется короткий импульс, который устанавливает триггер 6 в единичное состояние. Таким образом динамически в процессе накопления кодов модульной функщш происходит изменение состояний триггеров 6 во всех каналах. При этом на интервале m циклов на порого1вых выходах устройства наблюдается такое состояние, что на одном едини1ном выходе триггера 6 каждого канала формируется сигнал соответствующий логической единице а на всех остальных выходах - сигналы, соответствующие логическому нулю. Номер i-ro порогового выхода устройства i-ro канала, формирующе го сигнал 1, соответствует перио ду принимаемого М-сигнала. С помощью триггеров 6 происходит инвертирование модульной функции, что обеспечивает формирование статисти кой оценки, соответствующей пороговой автокорреляционной функции шумоподобного сигнала. Таким образом, предложенное уст ройство реализует функцию, эквивалентную корреляционному и структурному вычислителям, однако является более простым, так как не содержит сложных схем умножения, параллельных накопительных сумматоров и мультиплексоров, используемых в качестве клапанов. Кроме того, использование нулевых выходов триггеров к каждом и.ч каналов обеспечивает возможность работы устройства в качестве приемника М-сигналов с модулированным периодом. Отсутствие в предлагаемом устройстве по сравнению с извест1шм параллельного накопительного сумматора также увеличивает быстродействие устройства, которое ограничивается только тактовой частотой работы модульных счетчиков. Таим образом, предложенное решение существенно упрощает устройство для вычисления статистической оценки, эквивалентной структурной функции, а применение счетчика с Р-коэффициентом пересчета, выход которого подключен к входу триггера, позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства за счет динамического развертывания пороговой функции на нулевых выходах триггеров.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ МОДУЛЬНОЙ ФУНКЦИИ, содержащее многокаскадный регистр сдвига, информационный вход первого каскада которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы каскадов многокаскадного регистра сдвига объединены и подключены к первому выходу синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является входом устройства, и -ь каналов, каждый из которых содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы этих элементов всех каналов объединены и подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а вторые входы подключены к выходам каскадов многокаскадного регистра сдвига, о тличающееся, тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в каждый канал введены счетчик и RS-триггер, причем R-вход триггера каждого канала объединен с входом сброса счетчика своего канала и подключен к третьему вы9 ходу синхронизатора, S-вход триггера каждого канала подключен к выходу счетчика своего канала, тактовый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своего канала, разрядные выходы счетчиков и единичные выходы RS-триггеров всех каналов являются, информационным выходом устройства, а нуле:п вые выходы RS-триггеров всех каналов являются и 1ходом периода входЭд fO ного сигнала устройства.

фиг.1

П

4

XXI

УЛ/

г.2

«о

Sh

I

I