Устройство для ортогонального преобразования цифровых сигналов по Уолшу на скользящем интервале Советский патент 1991 года по МПК G06F15/332 

Cfc

со

i

00

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использоваяо для цифровой обработки сигналов, четных и нечетных последовательностей, в системах обработки изображений, для цифровой фильтрации, сжатия информации, спектрального и корреляционного анализа, в системах связи и т.д. Целью изобретения является расширение области применения за счет вычисления коэффициентов, упорядоченных по четным и нечетным функциям (для определения чет ЕЫХ и нечетных последовательностей). Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит регистры 1...1, сумматоры-вычитатели к, коммутаторы , регистр 4, реверсивный регистр 5 сдвига, первый 6 и второй 7 коммутаторы. 3 ил. 9

Фиг.З

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для цифровой обработки сигналов, четных и нечетных последовательностей, в системах обработки изображений, для цифровой фильтрации, сжатии информации, спектрального и корреляционного анализа, в системах связи и т.д.

Цель изобретения - расширение области применения за счет вычисления коэффициентов преобразования, упорядоченных по четным и нечетным функциям ( для определения четных и нечетных последовательностей).

На фиг. 1 представлен граф быстрого преобразования Уолта с четно-не- четным упорядочением для N( )8 от последовательности Г х(1)тх(8)1; на фиг. 2 - граф быстрого преобразования Уолша с четно-нечетным упорядочением на скольтяшем интервале для N 4 от последовательностей {х(1)-г тх(4)} , {x(Hx(5)J ,/x(3)fx(6)j ; на фиг. 3 - фукнциональная схема устройства .

Устройство (фиг.З) содержит группу из К регистров , группу из К сумматоров-вычитателей , группу из К коммутаторов , регистр 4, реверсивный регистр 5 сдвига и коммутаторы 6 и 7, информационный вход 8, выходы 9 и 10 коэффициента четной и нечетной функции, счетчик 11 и группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

12r1Vt

Устройство работает следующим образом.

Входная последовательность |x(1)f 4x(NH , представляющая текущие значения отсчетов преобразуемого цифрового сигнала, с частотой ,вхтак- товых импульсов поступает на второй вход сумматора-вычитателя 2 группы, который срабатывает в каждом такте, и на информационный вход регистра 1 группы, где задерживается на один такт (в регистре группы хранится значение одного отсчета сигнала). На выход коммутатора 3 группы в течение каждого такта выводится сумма, а затем разность, сформированные на выходах сумматора-вычитателя 24 группы, начиная с второго такта ( в первом такте формируются и выводятся сумма и разность первых двух отсчетов из предыдущей входной последовательности

1619298

Јx(0)-f-x(N-1)j ) . Регистр 1( группы и

коммутатор 3

товым

10

15

20

25

30

40

45

50

55

f группы управляются так сигналом 1 тв)(с первого так тового входа устройств а.

Данные с выхода коммутатора 3, гру пы поступают на второй вход сумматора

2, -1,

вычитателя 2л группы и на информацион

ный вход регистра 1 группы, который управляется тактовым сигналом 2 с первого тактового входа первой группы с частотой 2fTiB)( „ В регистре „ группы данные задерживаются на четыре такта. В течение каждого такта работы регистра 1 группы в нечетных тактах на выход коммутатора Зд группы, который управляется сигналом 3 с первог тактового входа второй группы, выводя ся результаты:сумма, затем разность, а в четных тактах - разность, затем сумма, сформированные на выходах сумматора-вычитателя 2 группы;

x(j)+x(j+4), x(j)-x(j+4), j 1,3,5,...

x(j)x(j+4), x (j)+x(j+4)

Л 2,4,6,...

начиная с пятого такта, В течение пер вых четырех тактов формируются и выводятся результаты сумма и разность, разность и сумма двух пар отсчетов, состоящих из первых; четырех отсчетов из предыдущей входной последовательности.

Данные с выхода (1-1)-го (,К-2) 35 коммутатора Ъъ группы поступают на второй вход сумматора-вычитателя 2{ группы и на информационный вход регистра 1g группы с тактовой частотой 2 f-r.&x, в регистре 1 группы, который управляется тактовым сигналом с (1-1)-го тактового входа первой группы, данные задерживаются на 4 тактов. На выход коммутатора 3g группы, управляемого сигналом с (1-1)-то тактового входа второй группы, в тече ние каждого такта работы регистра I g группы в нечетных тактах выводятся результаты: сумма,затем разность, а в четных тактах - разность, затем сумма, сформированные в соответствии с графом преобразования (фиг.2) на выходах сумматора-вычитателя 2 группы:

x(j)+x(), x(j)-x(j+4(), j 1,3,5,...

x(j)-x(j+4H), x(j)+x(), j 2,4,6,...

коммутатор 3

товым

5

0

5

0

0

5

0

f группы управляются так- сигналом 1 тв)(с первого тактового входа устройств а.

Данные с выхода коммутатора 3, группы поступают на второй вход сумматора2, -1,

вычитателя 2л группы и на информационный вход регистра 1 группы, который управляется тактовым сигналом 2 с первого тактового входа первой группы, с частотой 2fTiB)( „ В регистре „ группы данные задерживаются на четыре такта. В течение каждого такта работы регистра 1 группы в нечетных тактах на выход коммутатора Зд группы, который управляется сигналом 3 с первого тактового входа второй группы, выводятся результаты:сумма, затем разность, а в четных тактах - разность, затем сумма, сформированные на выходах сумматора-вычитателя 2 группы;

x(j)+x(j+4), x(j)-x(j+4), j 1,3,5,...

x(j)x(j+4), x (j)+x(j+4)

Л 2,4,6,...

начиная с пятого такта, В течение первых четырех тактов формируются и выводятся результаты сумма и разность, разность и сумма двух пар отсчетов, состоящих из первых; четырех отсчетов из предыдущей входной последовательности.

Данные с выхода (1-1)-го (,К-2) 5 коммутатора Ъъ группы поступают на второй вход сумматора-вычитателя 2{ группы и на информационный вход регистра 1g группы с тактовой частотой 2 f-r.&x, в регистре 1 группы, который управляется тактовым сигналом с (1-1)-го тактового входа первой группы, данные задерживаются на 4 тактов. На выход коммутатора 3g группы, управляемого сигналом с (1-1)-то тактового входа второй группы, в течение каждого такта работы регистра I g группы в нечетных тактах выводятся результаты: сумма,затем разность, а в четных тактах - разность, затем сумма, сформированные в соответствии с графом преобразования (фиг.2) на выходах сумматора-вычитателя 2 группы:

x(j)+x(), x(j)-x(j+4(), j 1,3,5,...

x(j)-x(j+4H), x(j)+x(), j 2,4,6,...

516

начиная с 4J +1-ro такта. В течение первых 4J( тактов формируются и выводятся на выход коммутатора 3g группы сумма и разность, разность и сумма 2, пар отсчетов, состоящих из первых 2J отсчетов из предыдущей входной последовательности.

С выхода (k-1)-ro коммутатора группы данные поступают я второй вход сумматора-вычитателя 2 группы и на информационный вход регистра 1 ,,

(/

группы с тактовой частотой 2 f f.gx где задерживаются на 4 тактов. В течение каждого такта работы регистра 1 (, группы, управляемого такгозым сигналом 7 с второго тактового входа устройства, в нечетные через коммутатор 3 группы в регистр 4 заносятся суммы, представляющие собой коэффициенты хс, (j) преобразования с нечетными номерами, упорядоченные по четным функциям Уолша от первой последовательности Гх(1 )(N)| , а через коммутатор 6 в реверсивный регистр 5 сдвига заносятся разности, которые представляют собой коэффициенты xs(j) преобразования с нечетными номерами в обратном порядке их следования, упорядоченные по нечетным функциям, сформированные на выходах сумматора-вычитателя 2Й группы:

x°(j) x(j)+x(j+ 4КИ), xS(j+N/2) x(j)-x(j+4M), j 1,3,5,...N/2-1

V

начиная с 4 +1-го такта. В четные такты в регистр 4 заносятся разности, представляющие собой коэффициенты Xj(j) преобразования с четными номерами, упорядоченные по четным функциям Уолшаj а в реверсивный регистр 5 сдвига заносятся суммы, представляющие собой коэффициенты x(j) преобразования с четными номерами в обратном порядке их следования, которые упорядочены по нечетным функциям и сформированы на выходах сумматора-вы- читачеля 2и группы:

х,(j) x(j)-x(i+4 ),

x(j+N/2) x(j)+x(), j 2,4,6,..,,N/2

начиная с 4 -И-го такта. В течение первых 4 тактов формируются и выво пятся на выход коммутатора Зк группы коэффициенты преобразования по

9298$

четным функциям, а ча вы од коммугч- тора 6 - коэффициенты преоёртзовання по нечетным функг иям от лоедыдущеь входной последовательное1:и.

Таким образом, текущие значеыгг N/2 коэффициенте, упорядоченных по четным функциям, формируются на выходе коммутатора 3 к группы по приходу

Ю N-ro отсчс;а входного сигнал,а и заносятся в регистр 4. Остальные N/2 коэффициентов, упорядоченных по не- i-етным функциям, формируются на выходе коммутатора о и заносятся в ре™

15 версивный регистр 5 СДРПГТ, По приходу следующего N+1-.-o гтсчета входного сигнала прсигходиг одновременно считывание коэффициентов преобразования по четным функциям с регистра

20 4 и сг игьзание в об-ратнсм порядке с реверсивного регистра 5 сдвига коэффициент л преобразования по нечетным функь чм, которые выводятся на выход коммутатора 7 с тактовой частотой

25 2 к f TiBX . Одновременно с этим происходит занесение в регистр 4 и реверсивный регистр 5 сдвига новы: текущк значений коэффициентов разова 1ия от спедующей последователь30 ности x(2)-rx(N+l)f ч т.д.

Управление сдвигом реверсиьного регистра 5 сдвига и коммутатором / осуществляется сигналом 6 с третьего тактового входа устройства.

35

Формула изобретения

Устройство для ортогонального преобразования цифровых сигналов по 40 Уолшу на скользящем интервале, содержащее группу из К (2 - размерность преооразования) регистров, группы из К сумматоров-вычитателей, группу из К коммутаторов, причем вы- 45 ход k-го (k 1,К) регистра группы

подключен к первом/ входу k-ro сумматора-вычитателя группы, выходы суммы

И раЗНОСТИ КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН -ООТветственно к первому и второму ин- 0 формационным входам k-ro коммутатора группы, выход р-го (р 1,К-1) коммутатора группы подк тючен к информационному входу (k+1)-ro регистра группы и второму входу (К+О-то сум- 5 матора-вычитателя группы, а второй

вход первого сумматора-вычитатепя группы соединен с информационным входом первого регистра группы и является информационным входом устрочстра,

отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет вычисления коэффициентов, упорядоченных по четным и нечетным функциям, в него введены регистр, первый и второй коммутаторы и реверсивный регистр сдвига, информационный вход которого подключен к выходу первого коммутатора, первый и второй информационные входы которого подключены к выходам соответственно суммы и разности К-го сумматора-вычитателя группы, выход К-го коммутатора группы

15

подключен к информационному входу регистра, выход которого является выходом коэффициента четной функции устройства, выходом коэффициента нечетной ФУНКЦИИ КОТОРОГО ЯВЛЯеТСЯ ВЫХОД

второго коммутатора, первый и второй 2о информационные входы которого подключены соответственно к прямому и обЈ«)

Х&)

§ ХЮ

н

СО

I

§

« со

S

«

- сложение Фиг. I.

0

5

о

ратному выходам реверсивного регистра сдвига, тактовый вход первого регистра группы соединен с управляющим входом первого коммутатора группы и является первым тактовым входом устройства, вторым тактовым входом которого являются соединенные между собой тактовые входы К-го регистра группы, регистра и реверсивного регистра сдвига и управляющие входы К-го коммутатора группы и первого коммутатора, вход управления сдвигом реверсивного регистра сдвига соединен с управляющим входом второго коммутатора и является третьим тактовым входом устройства, т-ми(,К-2) тактовыми входами первой и второй групп являются соответственно тактовый вход (т+1)-го регистра группы и управляющий вход (т+1)-го коммутатора группы.

гэтитание

Фиг. 2