Цифровой коррелятор Советский патент 1978 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к области цифровых систем передачи и автоматической обработки данных. Предлагаемое изобретение может быть использовано, в частности, при разработке цифровых телеметрических систем или цифровых систем связи с использованием для синхронизации кодов большой длины.

Как известно, в цифровых системах передачи данных для синхронизации используются специальные кодовые комбинации. Эти комбинации должны обладать одним резко выраженным пиком автокорреляционной функции и малыми боковыми выбросами. К этому классу кодов относятся, в частности, так называемые коды Баркера. Автокорреляционные функции этих кодов имеют положительный пик величиной, равной числу разрядов кода, и боковые отрицательные пики, равные -1.

Другим классом кодов, используемых для синхронизации, являются так называемые коды последовательностей максимальной длины регистра сдвига. Возможны также другие коды для синхронизации, обладающие подходящей автокорреляционной функцией, т. е. одним большим пиком и малыми боковыми.

Известно устройство 1, позволяющее получать значения автокорреляционной функции, содер кащее элементы И, счетчики, блоки задержки, аналого-цифровые преобразователи. Недостаток его состоит в аппаратурной избыточности при решении иоставленной задачи.

Известен цифровой коррелятор 2, содержащий в каждом канале счетчики, блоки задания разрядного кода, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов равнозначности, вторые входы которых соединены со входом коррелятора.

Это устройство содержит дополнительно триггерный регистр и накопитель числа несовпадений, состоящий из разрядных ключей совпадения и несовпадения с линиями задержки и общих элементов ИЛИ, триггера блокировки и счетчика числа несовпадений.

Быстродействие данного коррелятора невысокое, что обусловлено наличием линии задержки в каждом разряде, вследствие чего отклик на выходе коррелятора появляется через некоторое время после опроса ключей совпадения и несовпадения.

Пелью предлагаемого изобретения является цовыщение быстродействия коррелятора. Кроме этого, благодаря отличительным признакам удается расширить его функциональные возможности путем обеспечения подсчета всех значений корреляционной функции.

Поставленная цель достигается тем, что в коррелятор дополнительно введены ячейки

сдвига, первый и второй входы которых подключены к выходам соответствующих триггеров предыдущего канала, третий вход - ко второму входу коррелятора, а выход соединен с установочными входами соответствующих триггеров последующего канала, выходы элементов равнозначности соединены со счетными входами соответствующих счетчиков, общая счетная щина которых является третьим входом коррелятора, число разрядов в счетчиках определяется их номером К и равно целой части Iog2 К+1.

Другое отличие устройства состоит в том, что выход триггера предыдущего разряда счетчика, подключен к счетному входу триггера последующего разряда через элемент И, второй вход которого соединен с общей счетной щиной.

Описываемое устройство позволяет получить значение корреляционной функции за п тактов, однако эти такты распределены по времени на п кодовых элементов текущей кодовой последовательности, где я - число элементов заданной кодовой последовательности. Кроме того, описываемый коррелятор не требует наличия регистра текущей кодовой последовательности, т. к. в каждый данный момент сравнению подвергается один кодовый элемент этой последовательности.

На чертеже представлена схема .предлагаемого дискретного коррелятора.

Коррелятор содержит блоки 1 задания значений разрядного кода, элементы 2 равнозначности и счетчики 3i-Зп, число которых равно числу кодовых элементов в заданной комбинации, состоящие из триггеров 3 и элементов И 4, а также содержит ячейки 5 сдвига. Блок 1 задания значений разрядного кода соединен со входом элемента 2 равнозначности, второй вход которого соединен со входом 6 коррелятора (с щиной текущей кодовой последовательности), а выход подключен к счетному входу первого триггера 3 соответствующего счетчика. Выходы предыдущих разрядов счетчиков соединены со счетными входами последующих разрядов через элементы И 4, второй вход которых соединен с щиной 7 счета. Выходы триггеров 3 каждого счетчика, кроме последнего, через ячейку 5 сдвига соединены с соответствующими входами триггеров 3 одноименных разрядов соседнего счетчика, причем третий вход ячейки 5 сдвига подключен ко входу 8 коррелятора (к щине сдвига).

С целью сокращения оборудования счетчики имеют неодинаковое число разрядов, причем число разрядов счетчика зависит от его номера К. и равно целой части выражения log2/C+l. Таким образрм, первый счетчик имеет один разряд, второй - два разряда, третий - тоже два, четвертый, пятый, щестой и седьмой -ло три разряда и т. д.

Установочные входы триггера 3 первого счетчика и триггеров 3 старщих разрядов тех счетчиков, число разрядов которых на единицу больще соседнего предыдущего счетчика, соединены с тиной 9 установки нуля.

Коррелятор работает следующим образом. При появлении на тине 6 очередного кодового символа его значение с помощью элементов 2 равнозначности сравнивается со значениями всех кодовых символов заданной кодовой последоватсльноети, поступающих на элементы равнозначности 2 с соответствующих блоков 1 задания разрядного кода. При совпадении значений теку1цего кодового символа с какиад-1-либо из заданных, а именно, оба символа - нули или оба символа - единицы, с выхода соответствующих элементов равнозначности 2 на вход соответствующих счетчиков поступает импульс, записывая в эти счетчики число «1. При этом в первый счетчик будет записан результат сравнения текущего кодового символа, назовем его

первым, с первым кодовым символом заданной последовательности, во второй счетчик - результат сравнения первого текущего кодового символа со вторым символом заданной последовательности, в третий счетчик - результат сравнения того же нервого текущего с третьим заданным символом и т. д.

По окончании записи указанных результатов в счетчики на тину 8 сдвига подается импульс, который, поступая на всей ячейки

5 сдвига, производит сдвиг содержимого первого счетчика во второй, второго счетчика в третий и т. д., (п-1)-го счетчика в п-ный, при этом первый счетчик устанавливается в исходное состояние соответствующим сигналом, поданным на щину 9 установки нуля.

Таким образом, после проведения этой операции первый счетчик находится в исходном состоянии, во втором счетчике зафиксирован результат сравнения первого текущего кодового символа с первым заданным, в третьем счетчике - результат сравнения первого текущего символа со вторым заданным, в четвертом- результат сравнения первого с третьим и т. д.

При поступлении второго текущего кодового символа в первом счетчике зафиксируется результат сравнения второго текущего кодового символа с первым заданным, во втором- к результату сравнения первого текущего кодового символа с первым заданным

добавится результат сравнения второго текущего кодового символа со вторым заданным и т. д. Содержимое второго счетчика после очередного сдвига будет передано в третий счетчик, в котором при поступлении третьего текущего кодового символа будет зафиксирован результат сравнения первого текущего кодового символа с первым заданным, второго - со вторым и третьего - с третьим.

Прл поступлении следующих текущих кодовыХ: символов и сдвига в соответствующие моменты времени содержимого счетчиков на п-ом такте в л-ом счетчике будет зафиксировано число совпадений по результатам срз«нения первого текущего кодового символа с первым заданным, второго - со вторым, третьего - с третьим, четвертого - с четвертым..., (к- -П-го с (п-1)-м и ft-ro с «-ЫМ. Этот результ:;т представляет собой значение коррсляц: 01 1 сй функции для данного момента ирсмо:п. При поступлении следующего текупкто (;;; ппп1-о символа в «-ом счетчике накапливается :;;i.;i4en; eM корпеляп,понпой функции длг времени, задержанного на один кодо1;:л | символ п т. д. Эти значения в дальнейн ем могут быть считаны с я-го счетчнка и препбразпр.аиы в любую форму, определяемую назначением коррелятора.

Поскольку в нервом счетчике в каждый момент времеип фиксируется результат сравнения первого (для данной фазы сравнения) текущего кодового символа с первым заданным, который может быть представлен либо нулем, либо единицей, то счетчик может быть иредставлеи одним разрядом. Соответственно второй счетчик должен ф1а ;сировать результаты двух последовательных сравнений, третий - трех, и для этнх счетчиков достаточно двух разрядов. В четвертом, иятом, шестом и седьмом счетчиках могут накаплиг аться числа соответственно не более 4, 5, 6 и 7, для которых достаточно 3-х разрядного двоичного счетчика. Поэтому с целью сокращения оборудоваиия число разряд оп счетч1;ков с различными порядковыми номерами может быть сделано различным, а именно, число разрядов к-того счетчика должно быть равно целой части выражения log2/(+l. При этом, т. к. в старигий разряд счетчика, который имеет на один разряд больще предыдущего, информация из предыдущего счетчика не иостуиает, то такой разряд при сдвиге информации должен быть установлеи в исходное состояние, что эквивалентно сдвигу иаформации из соответствующего разряда предыдущего счетчика, которая всегда равна нулю.

Таким образом предлагаемое устройство может работать в широком диапазоне частот и имеет повышеиное быстродействие, обусловленное тем, что в течение поступлеиия ново:-о текунего кодового импульса производится подсчет счетчиком только одного импульса. По сравненню с прототипом, в котором за то же время счетчик должен произвести подсчет Лпор единиц, описанное устройство обладает в раз больщим быстродействием.

Кроме того, предлагаемое устройство позполяст пол}чать не только пиковые значеиия корреляцтюнной функции, но и все осталт,иые, что свидетельствует о его более широких фуикниональных возможностях.

Формула изобретения

15

Л. Цифровой коррелятор, содержащий в каждом канале счетчики, блоки задания разр;;д:1сго тгода, выходы которых подключены к перпым входам соответствующих элементов

r;; :i:o3:;a4i:ocTn, вторые входы которых сое,n;;:c:4iji с г-ходо:, коррелятора, отличаю:г г и с я тем, что, с целью повыщения быстродс; 1сгвия, Б -юррелятор введены ячейки сдвига, первый и в -орой входы которых подключены к выходам соответствующих триггеров ,сго канала, третнй вход - к второму входу коррелятора, а выход соединен с устрновочнымн входами соответствующих триггеров последующего канала, выходы

элементов равиозначности соединены со счетиыми входам ; соответствующих счетчиков, общая счетная типа которых является третьим входом коррелятора, число разрядов в счетчиках определяется их номером К и равпо целой части og2 К-г1.

2. Коррелятор по п. 1, отличающийся тем, что выход триггера предыдущего разряда счетчика подключен к счетному входу триггера последующего разряда через элемент П, второй вход которого соединен с об1;:,ей счетной щнной.

Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №249080, кл. G 06F 15/34, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР №369570, кл. G 06F 15/34, 1972.