Параллельный генератор согласованных систем базисных функций, инвариантных к основанию степенного базиса Аристова Советский патент 1992 года по МПК G06F1/02 

ел С

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, например, в цифровых системах передачи информации. С целью расширения функциональных возможностей генератора путем параллельного формирования MN согласованных систем базисных функций, генератор содержит два входа задания системы функций, вход тактовых импульсов, выход конца периода генерируемых функций, N функциональных выходов, n-рэзрядный счетчик ( размерность системы функций,-п - целое число), п+1 регистров сдвига, п элементов НЕ, ключевой элемент, N - сумматоров по mod М/2 (М - число уровней квантования, М - четное целое число). 1 ил.

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

Прототип со держит два п-разрядных счетчмка ( - размерность системы функций), п регистров сдвига, п элементов НЕ. п блоков элементов И, сумматор по mod М/2, вход тактовых импульсов, вход задания системы функций, функциональный выход, выход конца периода генерируемых функций, выход номера генери руемой функции, в котором вход первого счетчика пбд- ключен к тактовому входу генератора и входам 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 гг блоков элементов И. вход 1-й группы 1-го регистра сдвига (, N/21, ,n, m - размер группы, определяемый числом разрядов в двоичном представлении числа М/2-11, М - четное це1-й разрядной

лое число), соединен с

группой входа задания системны функций генератора, первый выход N/2 -и разрядной группы 1-го регистра сдвига через 1-й элемент НЕ подключен к первому входу группы последовательного входа 1-го регистра сдвига, выходы со второго по m+1-й N/2 -и разрядной группы 1-го регистра сдвига под- ключены соответственно к входам 2, т+1 группы последовательного, входа 1-го регистра сдвига, выходы 1,т+1 N/2 -u разрядной группы 1-го регистра сдвига подключены к

2

00

Ј

XI

группе информационных входов i-ro блока элементов И, выходы блоков элементов И подключены к входам сумматора по mod М/2

Недостатками данного генератора яв- ляются неспособность формировать согласованные системы базисных функций, ограниченный класс (2М ) систем базисных функций, формируемых генератором, неспособность параллельно формировать базисные функции в системе функций.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора путем увеличения до MN числа параллельно формируемых согласованных систем базис- ных функций

Поставленная цель достигается тем, что в генератор, содержащий счетчик, п регистров сдвига, ( - размерность системы функций), п элементов НЕ, блок элементов И, первый сумматор по модулю М/2 (М - число значений, принимаемых функциями), причем (2м J)-H (.п, 1,2пН) вход первой группы заданий системы функций генератора соединен с j-ым разрядным информаци- онным входом i-ro регистра сдвио. разрядный информационный выход 1-го регистра сдвига соединен с последовательным информационным входом 1-го регистра сдвига, при этом знаковый выход 2П -го раз- ряда 1-го регистра сдвига соединен с после- довательным знаковым входом 1-го регистра сдвига через i-й элемент НЕ, счетный вход счетчика является тактовым входом генератора и соединен с входами синхронизации всех регистров сдвига, выход переполнения счетчика является выходом когнца периода функции генератора и соединен с управляющими входами записи всех регистров сдвига, введены (п+1)-й ре- гистр сдвига и с второго по n-й сумматоры по модулю М/2, причем 2n 1 разрядных информационных входов (п+1)-го регистра сДвида является входами второй группы задания системы функций генератора, разрядный информационный выход (п+1)-го регистра сдвига соединен с последовательным информационным входом (п+1)-го регистра сдвига и с информационным входом блока элементов И, управляющий вход бло- ка элементов И соединен с n-ым разрядным выходом счётчика, выход блока элементов И соединен с соответствующим входом каждого сумматора по модулю М/2, разрядный информационный выход 1-го регистра сдвига соединен с входами тех сумматоров по модулю М/2. номера которых в двоичном представлении содержат единицу в 1-ом разряде, выходы сумматоров по модулю М/2 являются информационными выходами генератора, вход синхронизации и управляющий вход записи (п 1)-го регистра сдвига соединены соответственно с тактовым входом генератора и выходом переполнения счетчика, 2-й вход первой группы задания системы функций генератора соединен с входом первого сумматора по модулю М/2.

На чертеже представлена функциональная схема генератора ().

Генератор содержит вход 1 первой группы задания системы функций, вход 2 тактовых импульсов, вход 3 второй группы задания системы функций, счетчик 4, регистры 5-8 сдвига, блок 9 элементов И. элементы НЕ 10, сумматоры 11-18 по модулю М/2, функциональные выходы 19-26, выход 27 конца периода функции.

Генератор формирует М систем дискретных базисных функций, инвариантных к основанию степенного базиса и согласованных с произвольным по форме сигналом, принимающим М значейий.

В генераторе реализуется способ формирования систем дискретных базисных функций через произведение п модифицированных функций Радемахера в соответствии с выражением

fnGdl%(k.p)rriodgM/7, г-Ш-1.

GfaHk|

4G(1,0),(1)

где г - индекс функции, .N-1:

р - номер отсчета функции, ,М-1;

к - индекс модифицированной функции Радемахера, , 2Т2,:

dk(i) - (показательстепени i k-й модифицированной функции Радемахера, равной значению 1-го разряда в двоичном представлении индекса г, .п,

G(1,p)A-A, A - системообразующий вектор.

Задание N/2 - значений обр азующей систему функции G(1.p) вектором A(N/2) означает аппроксимацию 1 /2 периода произвольного сигнала S(t) с любой требуемой точностью подбором соответствующих параметре в (A(N/2). п, М) согласно выражению (1). Аппроксимация второй половины этого сигнала и построение согласованной системы функций (сигнал является собственно функцией системы функций) осуществляется подбором элементов векторного множителя B(N/2) в интерационном соотношении (2), с помощью которого формируются системы функций размерностью 2П

G2n

g()i B() x g(2

g()2 -B(2n-1)xg(2

1

)2 J ,

(2)

где g()i. g(2n 1)a - две различные системы базисных функций размерностью , сформированные согласно выражению (1), элементами которых являются значения степенной функции д.где g - произвольное число (действительное, комплексное, вектор, матрица или их расширения); ДЈ0,М/2-1, М - число значений, принимаемых функциями, М - целое четное число.

Произведение степеней g в выражениях (1) и (2) и формирование значений базисных функций в генераторе выполняется по правилу gi xg4 ()P g()modM/2, (3)

где Si и $2 - знаки степеней .

(О, если знак степени д й положителен,

/А

( 1, если знак степени дв отрицателен,

р- перенос, формируемый при выполнении .операции сложения показателей степеней в выражении (3):

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

1, если выделение целого М/2 произошло нечетное число раз. Сформированные в соответствии с уравнениями (1), (2) и (3) системы базисных функций не зависят от основания степенного базиса g и могут быть использованы для проведения различных преобразований (с различными значениями g).

Генератор работает следующим образом.

Закодированные значения вектора A(N/2) подают на вход 1 первой группы задания системы функций. На вход 2 подают последовательность тактовых импульсов. На вход 3 второй группы задания системы функций подают закодированные значения вектора B(N/2). Счетчик 4 считает поступающие на его вход тактовые импульсы и таким образом формирует период следования базисных функций , где т - период следования тактовых импульсов. В начапе каждого периода Т по фронту 0-го тактового импульса производится опрос состояний входов 1 и 3 генератора и соответствующая им информация фиксируется в регистрах 5, 6. 7. 8 сдвига. Передними фронтами тактовых импульсов 1-7 эта информация сдвигается в регистрах сдвига и производится формирование модифицированной функции Радемахера RI на выходе CU регистра б сдвига, функции R2- на выходе Q2 регистра 7 сдвига и функции R4 - на выходе QI регистра 8 сдвига. Дополнительная модифицированная функция Радемахера RO

формируется на выходе См регистра 5 сдвига. Элементы НЕ 10 формируют знаковый разряд модифицированных функций Радемахера RI, R2, Rn. Сумматоры 11-18 по mod М/2 производится формирование отсчетов базисных функций согласно выражениям (1) и (3). С выходов сумматоров 11- 18 по mod

М/2 отсчеты базисных функций параллельно поступают на функциональные выходы 19- 26 генератора.

В отличие от прототипа предлагаемый генератор формирует MN согласованных систем базисных функций с произвольным основанием степенного базиса, кроме того, все функции в системе функций формируются одновременно (параллельным образом).

Формула изобретения

Параллельный генератор согласованных систем базисных функций, инвариантных к основанию степенного базиса, содержащий счетчик, п регистров сдвига

( - размерность системы функций), п элементов НЕ, блок элементов И, первый сумматор по модулю М/2 (М - число значе- ний. принимаемых функциями), причем 2 j-й (,n, .) вход первой группы задания

системы функций генератора соединен с J- ым разрядным информационным входом 1- го регистра сдвига, разрядный информационный выход 1-го регистра сдвига соединен с последовательным информационным входом 1-го регистра сдвига, при этом знаковый выход разряда 1-го регистра сдвига соединен с последовательным знаковым входом 1-го регистра сдвига через i-й элемент НЕ, счетный вход счетчика

является тактовым входом генератора и со- единен с входами синхронизации всех регистров сдвига, выход переполнения счетчика является выходом конца периода функции генератора и соединен с управляющими

входами записи всех регистров сдвига, о т л и- чающийся тем, что, г целью расширения функциональных возможностей генератора за счет увеличения до М числа параллельно формируемых согласованных систем базисных функций, он содержит (п+1)-й регистр

сдвига и с второго по n-й сумматоры по модулю М/2, причем 2 разрядных информационных входов (п+1)-го регистра сдвига являются входами второй группы задания 5 системы функций генератора, 2п-1-Й разрядный информационный выход (п+1)-го регистра сдвига соединен с последовательным информационным входом (п+1)-го регистра сдвига и с информационным входом блока элементов И, управляющий вход блока элементов И соединен с n-м разрядным выходом счетчика, выход блока элементов И

соединен с соответствующим входом каж-ми выходами генератора, вход синхрониза- дого сумматора по модулю М/2, раз-ции и управляющий вход записи (п+1)-го ре- рядный информационный выход i-roгистра сдвига соединены соответственно с регистра сдвига соединен с входами техтактовым входом генератора и выходом пе- сумматоров по модулю М/2, номера кото-5 реполнения счетчика, 2П -и вход первой груп- рых в двоичном представлении содержатпы задания системы функций генератора единицу в i-ом разряде, выходы сумматоровсоединен с входом первого сумматора по по модулю М/2 являются информационны-модулю М/2.