Устройство для моделирования функций с помощью частных сумм сигналов Уолша Советский патент 1992 года по МПК G06F1/02 

Изобретение может быть использовано как техническое средство для излучения влияния величин коэффициентов разложения Уолша-Фурье при передаче сигналов по каналу связи, а также при исследовании реальных систем передачи информации с разделением каналов по форме, и является дополнительным к авт.ев, № 1483444.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет формирования оценки коэффициента искажения формы частных сумм сигналов Уолша.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит тактовый генератор 1, генератор 2 сигналов Уолша, коммутатор 3, N делителей 4, первый сумматор 5, N инверторов 6, N переключателей 7, N управляемых делителей 8, умножитель 9, интегратор 10, ключ 11, N вычитателей 12, второй сумматор 13, два формирователя 14 импульсов.

Устройство содержит также первый 15- 1 и второй 15-2 квадраторы, N+1 дополнительные интеграторы 16, дополнительный вычитатель 17, N блоков 18 вычисления абсолютной величины, умножитель 19 на константу, формирователь 20 обратной величины, дополнительный блок 21 инверсии, (Ы+1)-й переключатель 22, блок 23 деления, дополнительный ключ 24, группу N умножителей 25, блок 26 задания коэффициентов разложения Уолша-Фурье, третий сумматор 27, элемент 28 задержки, третий формирователь 29 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

При моделировании искажений формы сигналов в виде частных сумм сигнала Уолша переключатель функции коммутатора 3 устанавливается в одно из выбранных положений. В этом случае на выходе первого

сумматора 5 образуется частная сумма сигналов Уолша, представляющая отрезок заданной функции.

Предположим, что введены искажения

i-ro коэффициента (где , 2....N) с помощью инвертора б-i, переключателя 7-i или делителя 8-i.

На выходе второго сумматора 13 в этом

случае образуется частная сумма сигналов Уолша, уже не совпадающая с частной суммой на выходе первого сумматора 5.

Умножение этих двух сумм SN (t) и SN (t), и последующее интегрирование в

интеграторе 10 дает результат в текущий момент времени в виде

ии(г) /SN(i)(t)SNW(t)dt. (1)

о

Текущее значение ии(т) поступает на вход вычитателя дополнительного вычита- теля 17, на вычитаемый вход которого поступает текущее значение / 5м® (t)2dt с выхода

о

интегратора 16-(N+1), поскольку на вход интегратора 16-(N+1) поступает квадрат частотной суммы сигналов Уолша с выхода квадратора 15-1.

В результате на выходе блока 17 вычитателя в каждый момент времени образуется разность текущих значений вида

А(т) (t)2dt -/ SN(i) (t) SNW (t) dt. (2)

°°

Разность (2) поступает на объединенные входы функциональных преобразователей умножителя 19 на константу К; формирователя 20 обратной величины; дополнительный блок 21 инверсии;квадратор 15-2.

Данные преобразователи предназначены для подчеркивания контрастности накопленно-взвешенного текущего коэффициента искажения формы частных сумм . сигналов Уолша на выходе блока 23 деления.

Подчеркивание контрастности коэффициента осуществляется оператором с помощью (N + 1)-ro переключателя 22 переключения контраста, т.е. выбора такого функционального преобразования в соот- ветствующем р-м положении переключателя 22 (где р 4), при котором наилучшим образом (в том или ином смысле) оттеняется разность (2) на выходе блока 23 деления по отношению к суммарным искажениям коэффициентов разложения Уолша-Фурье на выходе третьего сумматора 27.

Запишем выражения для функциональных преобразований в преобразователях.

Для умножителя 19 на константу К в виде

(T);

для формирователя 20 обратной величины в виде

для дополнительного блока инверсии 21

в виде

(r);

для квадранта 15-2 в виде

U15-2 A(T)2.

Теперь рассмотрим как формируется накопленно-взвешенный суммарные искажения коэффициентов разложения Уолша- Фурье на выходе третьего сумматора 27.

При введении только искажения i-ro коэффициента на выходах всех вычитателей 12-1...12-N, кроме 12-i, получаемом нулевое напряжение.

На выходе вычитателя 12-i получаем напряжение, равное разности напряжений с выходов делителей 4-i и 8-i.

На выходе блока 18-i вычисления абсолютной величины получим напряжение в виде

Ui8-i (r)l,(3)

где Ст - коэффициент преобразования.

Разность (3) поступает на вход интегратора 16-i, на выходе которого происходит накопление в каждый момент времени t значение

Ui6-i(t) /CilA(T)ldT.

(4)

Накапливаемое напряжение (4) поступает на первый вход умножителя 25-i, на второй вход которого поступает напряжение, отображающее в заданном масштабе соответствующий коэффициент разложения

Уолша-Фурье подвергшийся искажению в управляемом делителе 8-i.

Данный коэффициент поступает с соответствующего выхода блока 26 задания 26

коэффициентов разложения Уолша-Фурье, который переключается оператором в заданное положение переключателем функции.

Таким образом, на выходе умножителя

25-i формируется накопленно-взвешенной i-й коэффициент искажения разложения Уолша-Фурье, который затем поступает на соответствующий вход третьего сумматора 27.

Отметим, что введение искажения п-го коэффициента (где ) с помощью инвертора 6-п, переключателя 7-п или делителя 8-п также приводит к формированию аналогичным образом накопленно-взвешейного n-го коэффициента искажения разложения Уолша-Фурье на соответствующем n-м входе третьего сумматора 27.

Сумма всех накопленно-взвешенных коэффициентов искажения разложения Уолта-Фурье с выхода сумматора 27 поступает на вход делимого блока 23 деления. На выходе блока 23 деления получаем оценку квазиконтрастного накопленно-взвешенного текущего коэффициента искажения формы

частотной суммы сигналов Уолша, выбранного с помощью переключателя функций.

Выбор фиксированного момента времени, принадлежащего интервалу от 0 до Т,

производит оператор с помощью регулируемого элемента 28 задержки, устанавливая заданный момент времени. Выходной импульс элемента задержки 28 поступает на вход формирователя 29, выходной импульс

которого открывает ключ 24.

В момент открытия ключа 24 на его выходе получаем оценку квазиконтрастного накопленно-взвешенного коэффициента искажения частотной суммы сигналов Уолша в

заданный момент времени t Ј (О, Т). Формула изобретения Устройство для моделирования функций с помощью частотных сумм сигналов Уолша по авт.св. № 1483444, отличающ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем формирования оценки коэффициента искажения формы частотных сумм сигналов Уолша, оно содержит,первый и второй квадраторы,

группу из N+1 дополнительных интеграторов, дополнительный вычитатель, группу блоков вычисления абсолютной величины, умножитель на константу, формирователь обратной величины, блок инверсии, (N+1)-u переключатель, блок деления, группу умножителей, блок задания коэффициентов разложения Уолша-Фурье, третий сумматор, дополнительный ключ, третий формирователь импульсов и элемент задержки, причем выход первого сумматора соединен с вхо- дом первого квадратора, выход которого соединен с информационным входом (N+1)-ro дополнительного интегратора группы, выход которого соединен с входом уменьшаемого дополнительного вычитателя, вход вычитаемого которого соединен с выходом интегратора, выход дополнительного вычи- тателл соединен с входами умножителя на константу, формирователя обратной величины, блока инверсии и второго квадратора, выходы которых соединены соответственно с информационными входами (N+1)-ro переключателя, выход которого соединен с входом делителя блока деления, выход которого соединен с информационным вхо- дом дополнительного ключа и является выходом коэффициента устройства, выходы с первого по N-й вычитателей соединены с входами соответствующих блоков вычисления абсолютной величины группы, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих дополнительных

интеграторов группы, выходы которых соединены с входами первых сомножителей соответствующих умножителей группы,входы вторых сомножителей которых соединены с соответствующими выходами группы блока задания коэффициентов разложения Уолша-Фурье, вход которого соединен с управляющим входом коммутатора, выходы умножителей группы соединены с входами соответствующих слагаемых третьего сумматора, выход которого соединен с входом делимого блока деления, выход первого формирователя импульсов соединен с информационным входом элемента задержки, выход которого соединен через третий формирователь импульсов с управляющим входом дополнительного ключа, выход которого является выходом коэффициента в фиксированный момент времени устройства, входы задания режима и задания временного интервала которого соединены соответственно с управляющим входом (N+1)-ro переключателя и входом регулировки элемента задержки, выход второго формирователя импульсов соединен с входами сброса дополнительных интеграторов группы.

Изобретение предназначено для моделирования и исследования влияния искажений вели- чин коэффициентов разложения Уолша-Фурье- на частные суммы сигналов Уолша, аппроксимирующие отрезки заданных функций, и может быть использовано при исследовании реальных систем передачи информации