Генератор согласованных систем базисных функций Аристова Советский патент 1992 года по МПК G06F1/02 

вых импульсов, блоки 12 и 13 элементов И, регистр 14 сдвига, группы 15- 18 входов задания системы функций, вход 19 тактовых импульсов, выход 20 функции, выход 21 конца периода функции, выход 22 номера функции, блоки 32 и 33 элементов ИЛИ.

Расширение функциональных возможностей достигается введением дополнительных блоков: коммутаторов, селектора тактовых импульсов, формирователя временных интервалов, узла определения знака, блоков элементов ИЛИ. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для спектрального анализа сигналов при их разложении по системам функций. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет формирования 2IVr -систем базисных функций, согласованных с сигналом произвольной формы (М - число значений, принимаемых функциями, N 2П - размерность системы функций). Генератор содержит коммутатооы 1-4, узел 5 определения знака, счетчики 6 и 7, регистр 8 сдвига, сумматор 9 по модулю М/2, формирователь 10 временных интервалов, селектор 11 такто

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для спектрального анализа сигналов при их разложении по системам функций.

Известный генератор содержит два п- разрядных счетчика (N-2n- размерность системы функций), п регистров сдвига, п элементов НЕ, п блоков элементов И, сумматор по mod M/2, вход тактовых импульсов, вход задания системы функций, функциональный выход, выход конца периода генерируемых функций, выход номера генерируемой функции, в котором вход первого счетчика подключен к тактовому входу генератора и входом синхронизации п регистров сдвига, выход переполнения первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, к управляющим входам записи п регистров сдвига и к выходу конца периода генерируемых функций генератора, разрядные выходы второго счетчика соединены с выходом номера генерируемой функции генератора и с управляющими входами п блоков элементов И. вход I Р-й группы i-ro регистра сдвига (Е 1, М/2 i 1 ,п, т-размер группы, определяемый числом разрядов в двоичном представлении числа М/2 - 1, М -- четное целое число), соединен с разрядной группой входа задания системы Функций генератора, первый выход Ы/2 -й разрядной группы 1-го регистра сдвига через 1-й элемент НЕ подключен к первому входу группы последовательного входа 1-го регистра сдвига, выходы с второго по ггм 1 - и разрядной группы i-ro регистра сдвига подключены соответственно к входам (2, гп + 1) группы последовательного входа 1-го регистра сдвига, выходы (1, m + 1) разрядной группы f-ro регистра сдвига подключены к группе информационных входов i-ro блока элементов И, выходы блока элементов И подключены к входам сумматора ло mod М/2.

Недостатком данного генератора является ограниченный класс формируемых им систем базисных функций (формируется класс 2М систем базисных функций).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за

счет формирования + 1 N систем базисных функций, согласованных с сигналом произвольной формы (М - число значений, принимаемых функциями, N 2П - разность

системы функций).

Поставленная цель достигается тем, что в генератор систем базисных функций, содержащий два счетчика, два регистра сдвига, (п - 1) блоков элементов И (2n N размерность системы функций), сумматор по модулю М/2 (М - число значений функции), причем счетный вход первого счетчика является тлктовым входом генератора, выход переполнения первого счетчика является выходом конца периода функции генератора и соединен со счетным входом второго счетчика, выход которого является выходом номера функции генератора, введены (п + 1) коммутаторов, селектор тактовых импульсов, формирователь временных интервалов, логический узел вычисления знака и два блока элементов ИЛИ, причем N/2 информационных входов каждого коммутатора являются соответствующей группой входов задания системы функций генератора, информационный выход первого счетчика соединен с входами селектора тактовых импульсов и формирователя временных интервалов. ;й адресной вход (к +

1)-го коммутатора, (i 1,k, k 1, n-1)соединен с i-м разрядным информационным выходом первого счетчика, j-й ( j k.n-l) адресный вход k-ro коммутатора соединен с ( + 1)-м разрядным выходом второго счетчика, k-й

адресный вход (п + 1)-го коммутатора соединен с (k + 1)-м рззрядным выходом второго счетчика, выход Но (С 1,п) коммутатора соединен с 1-м входом первого блока элементов ИЛИ, информационный выход первого блока элементов ИЛИ соединен с входом первого операнда сумматора по модулю М/2, знаковый выход первого блока элементов ИЛИ соединен с первым информационным входом логического узла вычисления знака, выход которого соединен со знаковым входом первого операнда сумматора по модулю М/2, выход сумматора по модулю М/2 соединен с последовательным информационным входом пераого регистра

сдвига, первый разрядный выход первого

регистра сдвига является выходом функции генератора, 2k-n разрядный выход первого регистра сдвига соединен с информационным входом К-го блока элементов И, управляющий вход и выход k-ro блока элементов И соединены соответственно с (к + 1)-м выходом блока формирования временных интервалов и k-м входом второго блока элементов ИЛИ, выход (п + 1)-го коммутатора соединен с (п + 1)-м входом второго блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с входом второго операнда сумматора по модулю М/2, выход второго счетчика соединен с параллельным информационным входом второго регистра сдвига, лоследовательный информационный вход которого соединен с источником нулевого уровня генератора, п- й разрядный выход второго регистра сдвига соединен с вторым информационным входом логического узла вычисления знака, вы- ход переполнения первого счетчика соединен с входом синхронизации записи второго регистра сдвига, входом чтения (п + 1 )-го коммутатора и входом запрета логического узла вычисления знака, выход селек- тора тактовых импульсов соединен с входом синхронизации сдвига второго регистра сдвига, С-й выход формирователя временных интервалов соединен с входом чтения t-ro коммутатора.

На чертеже представлена функциональная схема генератора (N 8).

Генератор содержит коммутаторы 1-4, логический узел 5 вычисления знака, счетчики 6 и 7. регистр 8 сдвига, сумматор 9 по модулю М/2, формирователь 10 временных интервалов, селектор 11 тактовых импульсов, блоки 12 и 13 элементов И, регистр 14 сдвига, группы 15-18 входов задания системы функций, вход 19 тактовых импульсов, выход 20 функции, выход 21 конца периода функции, выход 22 номера функции, блоки 32 и 33 элементов ИЛИ.

Генератор формирует класс 2М П+1 систем дискретных базисных функций, согла- сованных с произвольным по форме сигналом, принимающим М значений.

В генераторе реализуется способ формирования систем базисных функций через заданные матрицы G(2n) дискретного преоб- разования с помощью итерационного соотношения:

), g -VAlu -1) 4(), -3((

тП-К

)П-1

где g (2 )i, g(2 )2 -ортогональные матрицы размерности , А()-.вектор размер п-1

ностью 2 из элементовW .х - операция поэлементного произведения векторов матрицы д()на вектор А(). В соответствии с (1) матрица G(4) задается следующим образом:

(41

Д/йОО Д|йО|

ktyAOo

1 J

,&

..4«

w I0 w wil0 -WA|

11 V VI

ц f °°Y°

где W ei

In M

M 2 - число значений,

принимаемых функцией &-гт- А на интервале (0,2 я ), АЈ0,М/2 - 1, К - произвольнее целое число. Произведение степеней W в (1) и формирование значений базисных функций в генераторе выполняется по правилу:

WAlxWA2(Si©S2)0pxW(V

где Si и S2 - знаки степеней W W

о

I0, если знак степени W положителен, 1,если знак степени W отрицателен .

р - перенос, формируемый при выполнении операции сложения показателей степеней в (2):

О, если выделение целого М/2 произошло четное число раз,

1, если выделение целого М/2 произошло нечетное число раз.

Подбором значений элементов W, образующих матрицы д(2) и векторных множителей А, любую функцию системы (1) можно согласовать с произвольным сигналом, что означает, что данный сигнал будет являться собственной функцией построенной таким образом системы базисных функций. Общее число формируемых в соответствии с (1) систем базисных функций равно + .

Генератор работает следующим образом.

Элементы образующих матриц д(2) и векторных множителей А подают первые элементы каждой первой строки матриц д(2) соответствен ко на группу 18 входов задания системы функций, вторые элементы каждой первой строки матриц д(2) соответственно на группу 15 входов задания системы ФУНКЦИЙ, элементы WA W Ао1П), W l W 11 множителей второй итерации соответственно на группу 16 входов задания системы функций, элемент : W ,

WA 01Й w A 02() (W Л 03(2) множителей

третьей итерации соответственно на группу 17 входов задания системы функций Счетчик 6 считает поступающие на его вход так овые импульсы и формирует период Функции Г- NX t где t - период следования тактовых импулч- сов. Импульсы переполнения счетчика 6 скн- хронизируют работу генератора по следующему алгоритму по переднему фронту импульса переполнения производится добавление +1 в счетчик 7, на время импульса пе- пеполчеиия разрешается чтение коммутатора 4, прием информации в регистр 14 сдрчга и запрещается опрос логического узла 5 вычислена Значения базисных функций в соответствии с (2) формируе г сум- 9 по модулю М/2, на первый вход которою могут поступать начения первых элементов образующих матриц д(2) с выхода коммутаторе) 4 и значения функций, сформированные в предыдущих итерациях, с выхо- доз блоков 12 и 13 элементов И, через блок 33 элементоз ИЛИ На второй вход сумматора 9 по модулю М/2 поступают значение вторых элементов матриц о(2) и элементов векторных .сожителей А с выходов коммутаторов 1-3 черр блок 32 элементов ИЛИ Прихол,щим фоонгом гакговы импульсов формируешь р значения базисных ФУНКЦИИ записываются в регистр 8 сдвига и поступают на РЫХОД 20 функции генератора.

В отличие от прототипа предла аемыи 1снерг;тор формирует 2М + согласованных систем базисных функций что является его преимуществом

Форму л а изобретения

Генератор согласованных систем базисных функций содержащий два счетчика, два рвгистоа сдвига, л - 1 блоков элементов И (2П - N - размерность системы функций), сумматор по модулю М/2 ( М - число значе- ий Функции), причем счетный вход первого с- етчууа является тактовым входом генератора, выход переполнения первого счетчика является выходом конца периода функций генератора и соединен со счетным входом второго счетчикя, выход которого является выходом номера функции генератора отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет формирования 2МП+1 систем базисных функций, согласованных с сигналом произвольной формы, он содержит п 1 коммутаторов, селектор тактовых импульсов, формирователь временных интервалов, логический узел вычисления знака и два бпока элементов ИЛИ, причем N/2 информационных входов каждого коммутатора являются соответствующей группой входов задания системы функций генератора, информационный выход первого счетчика соединен с входами селектора тактовых импульсов и формирователем временных интерзалов, 1-й ад 2 есный вход (К 1) го коммутатора (i - 1,k, k 1, п-1) соединен с i-м разрядным информационным выходом первого счетчика, I -и ( i k п-1) адресный вход К-го коммутатора соединен с (i +1)-м разрядным выходом второго счетчика,к-й адресный вход (п + 1) -го коммутатора соединен с (к (- 1} м разрядным выходом второго счегчика, выход Е-го (- 1,п) коммутатора соединен с -м входом первого блока эле- ментоо ИЛИ, информационный выход первого олока элементов ИЛИ соединен с входом первого операнда сумматора по модулю М/ 2, знаковый выход первого блока элементов ИЛИ соединен с первым информационным входом ло ического узла вычисления знака, выход которого соединен со знаковым входом первого операнда сумматора пс МОДУЛЮ М/2, выход сумматора го модулю М/2 соединен с последовательным инфор мац ионным входом первого регистра сдвига, первый разряд- м1 и выход первого регистра сдвигз является выходом функции генератора, 2к-й разрядный выход первого регистра сдвига соединен с информационным входом k-ro блока элементов И, управляющий вход и выход k-ro блока элементов И соединен соответственно с I k t- 1)-м выходом блока формирования временных интервалов и k- м входом второго блока элег.ентов ИЛИ выход (п + 1)-го коммутатора соединен с (п + входом второго блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с входом огорого операнда сумматора по модулю М/2, выход второго счетчика соединен с параллельным информационным входом вто- роп регистра сдвига, последовательный информационный вход которого соединен с источником нулевого уровня генератора а n-й разрядный выход второго регистра сдвига соединен с вторым информационным входом логического узла вычисления знака выход переполнения первого счетчика соединен с входом синхронизации записи второго регистра сдвига, входом чтения (n t 1j-ro коммутатора, и входом зэпре . логи ческого узла вычисления знака, выход селектора тактовых импульсг-в соединен с входом синхронизации сдви а второго реги9174637410

стра сдвига, (-и выход форми- лов соединен с входом чтения t-го коммута- рователя временных интерва- тора.