Цифровой коррелятор Советский патент 1987 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может применяться для обработки данных, полученных с выхода цифровых адаптивных информационно-измерительных систем.

Цель изобретения - расширение фун- кциональньЬс возможностей за счет обеспечения возможности анализа случайного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами.

На фиг.1 представлена структурная схема коррелятора} на фиг,2 - структурная схема фиксатора сдвига.

Коррелятор (фиг.1) содерм-1т второй п-разрядный регистр I сдвига, фиксаторы 2 сдвига, переключатель 3 выбора реясима работы, элемент 4 задержки, элемент 5 дифференцирования, первый п-разрядный регистр 6 сдвига, блоки 7 умножения, сумматоры 8, блоки 9 деления, счетчики 10, информационный вход 11, вход 12 стробирова- НИН, тактовый вход 13, выходы 14 зна- .чений соответствующих ординат корре- р я ци о н н о и функции.

Фиксатор 2 сдвига (фиг.2) содержит RS-триггер 15, элемент И 16, переклю

30

чатель 17, входы элемента И 18-22, выход 23 элемента И.

Коррелятор работает следующим образом.

Перед началом работы регистров 1 и 6 сдвига фиксаторы 2, сумматоры 8, счетчики 10 обнулены. Кода; отсчетов, строб-импульсы, тактовые импульсы поступают на входы коррелятора. Разрядность регистров 1 и 6 определяется длиной (n-1)At интервала кор- JQ реляции исследуемого сигнала, где At - минимальньй шаг аргумента корреляционной функции. Для анализа нерегулярной последовательности отсчетов

Так как коды отсчетов и соответст вующие им строб-импульсы могут посту пать нерегулярно, а тактовые импульсы регулярно сдвигают содержимое регистров 1 и 6, то расположение в их разрядах и ячейках 1 и кодов отсче тов характеризует положение записанных отсчетов на оси времени. Код пер вой на интервале корреляции отсчета умножается на себ я в первом блоке 7 умножения (формируется частичное про изведение с йТ 0), поступает на ин- формационный ВХОД первого суммато35 ра 8. Логическая 1 с выхода первого разряда регистра 1, поступая на . первый и второй входы первого фиксатора 2, открывает элемент И 16. Сопровождающий первьц отсчет строб-импульс, поступив на третий вход первого фиксатора 2 и пройдя через элемент И 16, увеличивает содержимое

первого счетчика 10 на 1 , и поступив на управляющий вход первого сум- переключатели 3 и 17 должны быть зам-45 матора 8, суммирует его содержимое кнуты.

Каждый вновь пр1-ш1едший отсчет записывается в первую ячейку регистра 6 тактовыми импульсами, поступающими на тактовый вход последнего. При этом 50 его в 1. Появ:1вщийся О с инверсс вновь сформированным частичным произведением. Этот же строб-импульс и проходит через переключатель 17 на S-вход RS-триггера 15 и перебрасывает

содержимое регистра 6 сдвигается в следующие ячейки. Период следования Т„ тактовых импульсов равен миниСИМ

мальному такту поступления отсчетов и определяет U L , Одновременно ,с поступлением отсчетов происходит за- .пись 1 в первый разряд регистра 1 тем же тактовым импульсом: во время прохождения строб-импульса, сопровожного выхода триггера запирает элемент И 16, и следующие частичные произведения, формируемые первым блоком 7 умножения, не накапливаются в первом 55 j cyMMaTOpe 8 до окончания интервала корреляции.

Одновременное появление 1 в пер- ьом и в J-M разрядах регистра 1 оз

0

0

Q

дающего соответствующий отсчет, на информационном входе регистра 1 присутствует логическая 1, которая записывается в его первый разряд. Содержимое всех разрядов регистра при зтом сдвигается в следующие разряды. В первом блоке 7 умножения каждый вновь поступивший отсчет умножается на себя - формируется частичное произведение с & О, В J-M блоке 7 умножения формируются частичные произведения между каждым вновь пришедшим отсчетом X., записанным в первую ячейку регистра 6, и отсчетом, за5 писанным в j-ю ячейку. Сформированные в блоках 7 частичные произведения поступают на информационные входы соответствующих сумматоров 8. Однако не все возможные частичные произведения с одинаковым сдвигом накапливаются в соответствующем сумматоре.

Так как коды отсчетов и соответствующие им строб-импульсы могут поступать нерегулярно, а тактовые импульсы регулярно сдвигают содержимое регистров 1 и 6, то расположение в их разрядах и ячейках 1 и кодов отсчетов характеризует положение записанных отсчетов на оси времени. Код первой на интервале корреляции отсчета умножается на себ я в первом блоке 7 умножения (формируется частичное произведение с йТ 0), поступает на ин- формационный ВХОД первого суммато5 ра 8. Логическая 1 с выхода первого разряда регистра 1, поступая на . первый и второй входы первого фиксатора 2, открывает элемент И 16. Сопровождающий первьц отсчет строб-импульс, поступив на третий вход первого фиксатора 2 и пройдя через элемент И 16, увеличивает содержимое

первого счетчика 10 на 1 , и поступив на управляющий вход первого сум- матора 8, суммирует его содержимое

его в 1. Появ:1вщийся О с инверсс вновь сформированным частичным произведением. Этот же строб-импульс и проходит через переключатель 17 на S-вход RS-триггера 15 и перебрасывает

ного выхода триггера запирает элемент И 16, и следующие частичные произведения, формируемые первым блоком 7 умножения, не накапливаются в первом 55 j cyMMaTOpe 8 до окончания интервала корреляции.

Одновременное появление 1 в пер- ьом и в J-M разрядах регистра 1 оз31

начает наличие отсчетов со сдвигом (j-l)ut. При этом.на первом и втором входах j-ro фиксатора 2 появляются 1, отпирающие элемент И 16. Строб-импульс, сопровождающий посту- пивший отсчет через третий вход j-го фиксатора 2 и элемент И 16, проходит на счетный вход j-ro счетчика 10 и увеличивает его содержимое на 1, Этот же строб-импульс проходит на управляющий вход j-ro сумматора и суммирует его содержимое с частичным произведением Х; , , сформированным J-M блоком 7 умножения. Кроме того, прошедший через j-й фиксатор 2 строб-ийпульс проходит через замкнутый переключатель 17 на S-вход RS- триггера 15 и перебрасывает его в 1. Появившийся О на его инверсном выходе запирает элемент И 16 до истечения интервала корреляции ,, При появлении в течение того же интервала корреляции еще одной пары отсчетов со сдвигом (j-l), сформированной J-M блоком 7 умножения,час- тичное, произведение . , не прибавится к содержимому j-ro сумматора 8, так как соответствующий строб- импульс, на его управляющий вход не пройдет через закрытый j-й фиксатор 2. В результате этого временной сдви (J-I)AT меязду отсчетами фиксируется J-M фиксатором 2 только один раз в течение каждого интервала корреляции и также один раз суммируется сформи- рованное частичное произведение отсчетов со сдвигом (j-1)uT.

При появлении 1 в п-м разряде регистра 1, что означает окончание очередного интервала корреляции (п-1)Тс„„ , эта 1 через . - замкнутый переключатель 3 проходит на вход элемента 4 задержки, где задерживается на время, равное сумме времени записи в регистр 6, формиро- вания последнего частичного произведения и сложения его в сумматоре. Элемент 5 дифференцирования формирует импульс, который обнуляет регистры 1 и 6 и RS-триггеры 15. После это го устройство приступает к обработке сигнала на следующем интервале корреляции. -Таким образом, в течение интервала корреляции йТ

макс

происходит

однократная фиксация пар отсчетов со всеми возможными сдвигами от О до (п-1)дТ и накопление сформированных соответствующих частичных произведений.

584

В блоках 9 деления происходит ус реднение накопленной суммы по соответствующему числу накопленных частичных произведений: накопленная сума делится на число частичных произведений. На выходах 14 получается сответствующая ордината измеряемой корреляционной функции. Счетчики 10 подсчитывают объем соответствующей выборки.

Так как час-тичные произведения с равными сдвигами формируются из па отсчетов, разнесенных на интервал корреляции, а поэтому слабокоррели- рованных, то определение статистической погрешности измерения, обеспечивающей ее объем выборки, не вызывает затруднений.

При достижении заданного объема выборки по частичным произведениям со сдвигом (j-l)AT j-й счетчик 10 переполнится и О с его инверсного выхода переноса закроет элемент И 16 j-ro фиксатора 2 и тем самым его заблокирует, так что остальные возможные формирующиеся частичные произведения со сдвигом (j-l)uT перестанут суммироваться и подсчитываться до конца процесса измерения.

При разомкнутых переключателях 3 и 17 и равномерном поступлении отсчетов измерение корреляционной функции -ведется по сильнокоррелированной выборке: при поступлении каждого отсчета одновременно формируются частичные произведения -со всеми возможными сдвигами и накапливаются в соответствующих сумматорах.

Формула изобретения

Цифровой коррелятор, содержащий первый п-разрядный регистр сдвига, п блоков умножения, п суммг.торов и переключатель выбора режима работы, тактовый вход первого п-разрядного регистра сдвига является одноименным входом коррелятора, информационный вход которого является одноименным входом первого п-разрядного регистра сдвига, разрядные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих блоков умножения, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих сумматоров, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности анализа случайного процесса.

представленного неравноотстоящими отсчетами, в него врзедены второй п- разрядньй регистр сдвига, п фиксаторов сдвига, каждый из которых содержит RS-триггер, элемент И и переключатель, п блоков деления, п счетчиков, элемент задержки и элемент дифференцирования, тактовый вход :второго п-разрядного регистра сдвига соединен с тактовым входом первого п-разрядного регистра сдвига, информационный вход второго п-разрядного регистра сдвига соединен с первым входом элемента И каждого фиксатора сдвига и является входом стробирова ния коррелятора, выход каждого разряда второго п-разрядпого регистра сдвига соединен соответственно с втрым входом элемента И соответствую- цего фиксатора сдвига, выход младшего разряда второго п-разрядного регистра сдвига соединен с третьим входом элемента li каждого фиксатора сдвига, вход начальной установки RS триггера ка::сдого фиксатора сдвига соединен с входами начальной установки обоих п-разрядных регистров сдвига и подключен к выходу элемента дифференциропания, выход старшег

разряда второго п-разрядного регист

ра сдвига соединен с входом переключателя выбора режима работы, выход которого через элемент задержки соединен с входом элемента дифференцирования, выход младшего разряда первого п-разрядного регистра сдвига соединен с вторым входом всех блоков умножения, выходы сумматоров соединены с первыми информационными входами соответствующих блоков деления, выход элемента И всех фиксаторов сдвига соединен с входом переключателя и подключен к входам разрешения суммирования соответствующих сумматоров и к счетным входам соответствующих счетчиков, инверсные выходы переноса которых соединены с четвертым входом элемента И соответствующих фиксаторов сдвига, информационные выходы счетчиков соединены с вторыми информационными входами блоков деления, выходы которых и информационные выходы счетчиков являются выходами значений соответствующих ординат корреляционной функции коррелятора, в каждом фиксаторе сдвига выход перектаочателя соединен с S- входом RS-триггера, инверсный выход : которого соединен с пытям входом

20

Редактор Н.Рогулич

Составитель Е.Ефимова

Техред М.Ходанич Корректор ,Е.Сирохман

Заказ 7269/49 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

// У .

23 -о

16

Фиг. 2

Изобретение относится к информа- циойно-измерительной технике и может применяться для обработки данных, представленных неравномерными отсчетами. Устройство позволяет измерять корреляционную функцию сигнала по его неравнортстоящим отсчетам. Формирование частичных произведений из слабокоррелированных пар отсчетов обеспечивает требуемую статистическую точность и необходимый для этого объем выборки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности анализа случайного процесса, представленного деравностоящими отсчетами. В коррелятор введены регистр сдвига, фиксаторы сдвига, переключатель, элемент задержки, элемент дифференцирования, счетчики, блоки деления. 2 ил. i СО ГС 00 ю ел сх