Коррелятор Советский патент 1985 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для определения в реальном масштабе времени полярных корреляционных функций текущих стационарных случайных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами, а также интервальных корреляционных функций текущих случайных потоков.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схе.ма коррелятора; на фиг. 2 - структурная схема блока коммутации; на фиг. 3 - примеры реализаций входных процессов.

На фиг. 1 выходы распределителя 1 импульсов подключены к первым входам соответствующих триггеров 2 и сумматоров 3. Выходы триггеров 2 подключены к первым входам соответствующих одноразрядных блоков 4 умножения. Соответствующий информационный вход 5 устройства подключен к управляющим входам блоков 6 коммутации Выходы сумматоров 3 и одноразрядных блоков 4 умножения подключены соответственно к информационным входам блоков 6 коммутации. Соответствующие выходы первой группы выходов блоков 6 коммутации подключены к входам соответствующих счетчиков 7 первой группы, а соответствующие выходы второй группы блоков 6 коммутации - к входам соответствующих счетчиков 8 второй группы. Выходы счетчиков 7 и 8 первой и второй групп подключены соответственно к первым и вторым входам соответствующих блоков 9 деления. Выходы счетчиков 7 первой группы и блоков 9 деления являются соответствующими выходами коррелятора. Вход 10 устройства является входом задания интервалов времени между отсчетами и подключен к вторым входам сумматоров. Вход 11 устройства является другим информационным входом устройства и подключен к вторым входам одноразрядных блоков 4 умножения, вход 12 устройства является первым входом синхронизации устройства и подключен к входу распределителя импульсов. Вход 13 устройства является вторым входом синхронизации устройства и подключен к единичным выходам триггеров.

Коррелятор может работать в следующих режимах: вычисление вероятности совпадения знаков входного процесса с регулярной дискретизацией; вычисление вероятности совпадения знаков входных процессов с регулярной дискретизацией, вычисление интервальной автокорреляционной функции входной импульсной последовательности; вычисление взаимокорреляционной функции входных импульсных последовательностей; вычисление вероятности совпадения знаков входного процесса с неравноотстоящими отсчетами; вычисление вероятности совпадения знаков входных процессов с неравноотстоящими отсчетами.

Как известно, нормированную корреляционную функцию можно определять для нормальных случайных процессов через полярную корреляционную функцию по соотнощению

j)xy(t)sinfH,y(t);

10 H;,,,,j; |sqnxrsqnyi+/,

(1)

где х„ у,+у - отсчеты входных процессов в случае равномерной дискретизации;

sqn X, - знаковая функция отсчета х,, sqn yi+j-знаковая функция отсчета ;+/; Л - объем равномерной выборки; - полярная взаимокорреляционная функция. Если знаковую функцию определять как

П, при , sqn х {

о, при ,

то выражение (1) будет являться вероятностью совпадения знаков процессов с равномерной дискретизацией

jf

Px i 4-Zsgn X; Sgn У/+У .

(2) .

Связь между вероятностью совпадения знаков и нормированной взаимокорреляционной функцией выражается известным соотнощением

P..J,(T) -cosjiP(,).(3)

При неравномерной дискретизации выражение (2) можно записать в виде

fsqn (4)

у; -

Vlyj ijt-l

отсчеты входных процессов при неравномерной дискретизации; объем неравномерной выборки; интервальная взаимокорреляционная функция входных случайных последовательностей, образованных отсчетами входных процессов;СИМВОЛ Кронеккера,

причем

1, при tfe-t4 jAT,

(5) . О, при ti-tj-f Дт.

Выражение (4) описывает работу коррелятора в щестом режиме.

Рассмотрим этот режим работы как наиболее общий по отношению к остальным режимам.

Перед началом работы в любом режиме триггеры 2, сумматоры 3, счетчики 7 и 8 обнулены. На вход 11 устройства подаются текущие значения знакового разряда первого

sqnxft, a на вход 13 второго sqnje входных процессов. На вход 5 устройства подаются синхроимпульсы k первого, а на вход 12 синхроимпульсы е второго входных процессов. На вход 10 устройства подаются интервалы времени между соседними отсчетами входных процессов. Причем эти интервалы в общем случае не равны между собой. На выходах одноразрядных блоков 4 умножения формируются частичные произведения текущего значения знакового разряда первого входного процесса на п текущих значений знакового разряда второго входного процесса. Распределитель 1 импульсов по синхроимпульсам второго входного процесса осу.ществляет запись текущего значения знакового разряда второго входного процесса в триггер 2 с номером П| (Е-1) mod п (циркуляционная организация памяти). Одновременно осуществляется обнуление сумматора 3 с таким же номером П и добавление во все сумматоры 3 очередного интервала времени между текущим отсчетом второго процесса и ближайщим предыдущим отсчетом первого или второго процессов. По синхроимпульсам k первого входного процесса также происходит суммирование очередного интервала времени между текущим отсчетом первого входного процесса и ближайщим предыдущим отсчетом первого или второго входных процессов. Таким образом, на выходах одноразрядных блоков 4 умножения знаков формируются частичные произведения

на выходе нулевого sqn 5 sqn

на выходе первого sqn х sqn

на выходе П|-го sqn у

на выходе (ni-j-l)-ro sqn х sqn

на выходе (п-1)-го sqn х sqn ;(.i

На выходах сумматоров 3 формируются соответствующие им интервалы времени:

на выходе нулевого ,

на выходе первого

на выходе ni-ro .

на выходе (П| + 1)-го t -t -n-t-i

на выходе (п-1)-го Синхроимпульсы k первого входного процесса разрещают прохождение информации через блоки 6 коммутации только в момент прихода очередного значения первого входного процесса t,- Частичные произведения с выходов одноразрядных блоков 4 умножения подаются на третьи входы соответствующих блоков б коммутации, на вторые входы которых подаются соответствующие им интервалы времени с соответствующих сумматоров 3. По синхроимпульсу k, поступающему с входа 5 устройства на первые входы блоков 6 коммутации, каждый блок 6 коммутации выдает информацию, находящуюся на его третьем входе, на свой определенный выход второй группы и далее на определенный счетчик 8 второй группы, номер которого соответствует коду временного интервала, находящемуся на втором входе указанного

блока 6 коммутации. Одновременно на выход первой группы с таким же номером указан ного блока коммутации 6 подается сигнал, который поступает далее на вход соответствующего счетчика 7 первой группы и изменяет его содержимое на -f-l. Таким образом, в каждом из счетчиков 8 второй группы накапливаются частичные произведения разрядов входных процессов, а в каждом счетчике 7 первой группы - количество таких 0 произведений. Каждому счетчику 8 второй группы соответствует свой интервал времени между отсчетами. Блоки 9 деления делят содержимое счетчиков 8 на содержимое счетчиков 7, усредняя результаты.

После прихода последнего синхроимпульса на выходах блоков 9 деления находятся искомые координаты оценки вероятности совпадения знаков входных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами. Подвергнув получивщие результаты преобразованию по формуле (3), можно получить нормированную взаимокорреляционную функцию входных процессов, представленных неравноотстоящими отсчетами.

В пятом режиме на входы 11 и 13 подаются текущие значения знакового разряда

5 входного процесса, а на вход 5 - текущие интервалы времени между отсчетами входного процесса. На входы 10 и 12 подаются синхроимпульсы входного процесса. При этом в П1-М сумматоре 3 обнуление происходит без добавления текущего интервала

времени. На выходах блоков 9 деления получаем искомые ординаты оценки вероятности совпадения знаков входного процесса представленного неравноотстоящими отсчетами.

В четвертом (третьем) режиме на входы

5 11 и 13 устройства ничего не подается, на вход 10 подаются текущие значения интервалов времени между отсчетами, а на входы 5 и 12 - синхроимпульсы входных импульсных последовательностей (последовательности). При этом на выходах счетчиков 7 первой группы получаем ординаты корреляционной гистограммы.

Во втором (первом) режиме на входы 11 и 13 подаются текущие значения отсчетов соответственно первого и второго процессов

(процесса), а на вход 10 - текущие интервалы времени (причем равные между собой). При этом в блоках 9 деления получаем искомые ординаты оценки вероятности совпадения знаков входных процессов (процесса). Соответствующий информационный вход

14 блока 6 коммутации (фиг. 2) подключен к первым входам логических элементов И 15, количество которых равно ш, выходы которых являются соответствующими выходами 16 второй группы блока 6 коммутации. Другой информационный вход 17 блока 6 коммута5 ции подключен к входу дещифратора 18, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И 19 второй . группы, число которых равно nj, выходы

которых подключены к вторым входам соответствующих элементов И 15 и являются соответствующими выходами 20 первой группы выходов блока 6 коммутации. Управляющий вход 21 блока 6 коммутации подключен к вторым входам элементов И 19.

Блоки 6 коммутации работают следующим образом.

На первый информационный вход 14 поступает сигнал, соответствующий частичному произведению знаков с соответствующего одноразрядного блока 4 умножения. Этот сигнал поступает на первые входы всех элементов И 15 первой группы. Одновременно на второй информационный вход 17 поступает код, соответствующий временной задержке с соответствующего сумматора 3. Этот

код дещифрируется дещифратором 18 в сигнал на его определенном выходе, который подается на первый вход соответствующего элемента И 19 второй группы. С приходом

синхроимпульса на управляющий вход 21 блока 6 коммутации и далее на первые входы элементов И 19 второй группы срабатывает тот из этих элементов, на первом входе которого присутствует сигнал с дещифратора 18. На выходе этого элемента И 19 второй

группы формируется сигнал, поступающий на соответствующий выход 20 первой группы блока 6 коммутации и разрешающий прохождение информационного сигнала через соответствующий элемент И 15 первой группы на соответствующий выход 16 второй группы выходов блока 6 коммутации.

КОРРЕЛЯТОР, содержащий п блоков коммутации, управляюшие входы которых объединены и являются первым входом синхронизации устройства, первые информационные входы п блоков коммутации подключены соответственно к выходам п сумматоров, одноименные выходы первой группы п выходов блоков коммутации объединены и подключены соответственно к входам одноименных т счетчиков первой группы, выходы которых подключены к первым входам соответствующих т блоков деления, выходы которых и выходы т счетчиков первой группы являются соответствующими выходами коррелятора, первые входы п сумматоров подключены соответственно к выходам распределителя импульсов, вход которого является вторым входом синхронизации коррелятора, вторые входы п сумматоров объединены и являются входом задания интервалов времени между отсчетами коррелятора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены m счетчиков второй группы, п одноразрядных блоков умножения и п триггеров, нулевые входы которых соответственно подключены к выходам распределителя импульсов, единичные входы триггеров объединены и являются первым информационным входом коррелятора, выходы п триггеров соединены соответственно с первыми входами одноразрядных блоков « умножения, вторые входы которых объеди(Л нены и являются вторым информационным входом коррелятора, выходы одноразрядных блоков умножения соединены соответственно с вторыми информационными входами блоков коммутации, одноименные выходы второй группы т выходов которых объединены и подключены соответственно к входам m счетчиков второй группы, входы которых соединены соответственно с вторыми входами блоков деления. оо 4

фиг.1 m-J

21 17П

72

y(i) J2

т-г

фиг. 2