Адаптивное устройство для сжатия информации Советский патент 1982 года по МПК G08C19/28 

(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО flJW СЖАТИЯ ИНФОРМАЦИИ

I

Изобретение относится к телеизмерениям вычислительной технике, обработке случайных процессов и может быть использовано для передачи сжатых сообщений.

Известно устройство для сжатия данных с адаптацией по числу обобщенных координат, содержащее запоми накяций блок, формирователь зна чащих координат, формирователь показателя расхождения, решающее устройство, селектор существенных координат, формирователь адресной части сообщения и сумматор

Недостатком известного устройства является невысокий коэффициент сжатия данных за -счет выбора постоянных по длительности интервалов аппроксимации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для сжатия данных с адаптацией по числу обобщенных координат, содержащее анализатор, вход которого соединен со входом устройства, а выходы подключены к входам соответствующих ключей и первым входам соответствующих дискриминаторов, вторые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходами генератора пилообразных напряжений, тактовый вход которого объединен с тактовым входом анализатора и подключен к синхронизирующему входу уст10ройства, выходы дискриминаторов через дифференцирующие элементы соединены с единичными входами триггеров, входы которых подключены к управляющим входам соответствующих клю15чей, выходы которых соединены со входами кодирующего блока и формирователями модуля числа, входы которых подключены ко входам сумматора, выход которого соединен с первым вхо20дом блока сравнения, второй вход которого подключен к задающему входу устройства, выход блока сравнения соединен с единичйым входом триггеpa, выход которого подключен ко вхо-, ду дифференцирукщего элемента, выход которого соединен с кулевыми входами триггеров и управляющим входом коди рующего блока, нулевой вход триггера подключен к синхронизирующему входу устройства С2 З,

Однако известное устройство осуществляет адаптацию только по числу коэффициентов ортогонального разложе ния (yojnua, Хаара), и не позволяет адаптироваться по скользящему интервалу аппроксимации, что существенно снижает коэффициент сжатия данных, подлежащих передаче или обработке. Целью изобретения является повышение коэффициента сжатия с использованием принципов многопараметрической адаптации. Поставленная цель достигается тем что в адаптивное устройство для сжатия информации, содержащее блок анализа и блок кодирования, выход которого соединен с выходом устройства, введены аналого-цифровой преобразователь, блок выбора коэффициентов ортогонального преобразования, блок линейной аппроксимации, блок выбора оптимального интервала аппрок симации, блок управпения, блоки памяти и блок сравнения с временной константой, первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом устройства, выход - с первым входом первого блока памяти, выход которого соединен с первыми входами блока линейной аппроксимации и блока анализа, первый, второй И третий выходы блока анализа соединены с пер выми входами соответственно второго блока памяти,блока управления и Bbsfiopa коэффициентов ортогонального преобразования, выход которого соеди нен с первым входом блока кодирования, первый выход второго блока памя ти соединен со входом блока выбора оптимального интервала аппроксимации, первый и второй выхода которог соединены со вторыми входами соответственно блока управления и первого блока памяти, второй выход второго блока памяти соединен со входом блока сравнений с временной константой, первый и второй выходы которого соединены с третьими входами соответственно блока управления и первого блока памяти, первый, второй третий, четвертый, пятый шестой и седьмой выходы блока управления соединвны соответственно с четвертым входом первого блока памяти, вторым входом блока анализа, вторым входом блока выбора коэффициентов ортогонального преобразования,,вторым входом второго блока памяти, вторым входом блока кодирования, вторым входом аналого-цифрового преобразоватепя и вторым входом блока линейной аппроксимации, выход блока линейной аппроксимации соединен с третьим входом блока кодирования. На фиг. I представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг, 2 и фиг. 3 - графическое пояснение работы устройства. Устройство содержит: аналого-циф-. ровой преобразователь 1, первый блок 2 памяти, блок 3 анализа в ортогональном базисе Уолша, Хаара, блок 4 выбора коэффициентов ортогонального преобразования, имеющих абсолютное значение выше порогового, второй блок 5 памяти, блок 6 сравнения с временной константой, блок 7 линейной аппроксимации, блок 8 выбора оптимального интервала аппроксимации, блок 9 управления и блок 10 кодирования. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Анализируемый случайный процесс длительности налм{ъа через цифрово-аналоговый преобразователь 1 поступает в первый блок 2 памяти. Блок 9 управления считывает из первого блока 2 памяти реализацию случайного процесса длительности t, t«-tj,, и в блоке 3 анализа определяются коэффициенты ортогонального разложения и ошибка аппроксимации g, соответствующие первой временной базе t. Ошибка аппроксимации в и соответствукяцие ей временные метки поступают во второй блок 5 памяти. Число коэффициентов ортогонального преобразователя в блоке 3 анализа остается постоянным. Далее, блок 9 управления считывает из первого блока 2 памяти реализацию случайного процесса длительностью t(, сдвинутую на 4t вправо (фиг. 2 и З), и процесс обработки повторяется. Это продолжается до тех пор, пока правый конец последнего интервала tj., не достигнет конца анализируемого участка случайного процесса Такты работы устройства и временные метки считывания информации задаются блоком 9 управления. В результате, в конце работы это го цикла во втором блоке 5 памяти оказываются ошибки аппроксимации Bi €п f п соответствуюпще им временные метки, которые поступали из блока 9 управления на второй вход второго блока 5 памяти. Далее, блок 8 выбора оптимального интервала, на вход которого поступают ошибки аппроксимации -€ из блока 5 памяти выбирает наилучший интервал аппроксимации по минимальной ошибке представления. Это означает, что данный интервал наилучшим образом представляется в системе базисных ортогональных функ ций Уолша, Хаара при одинаковом чис ле коэффициентов ортогонального пре образования. Предположим, что этим интервалом оказалась реализация случайного про цесса t с временными метками С и Сл (фиг. З). Блок 9 управления считывает информацию из первого блока 2памяти, соответствующую этим временным меткам (С -( и Crj), и в блоке 3анализа снова определяется ошибка аппроксимации с-со. коэффициенты ортогонального разложения. Затем правый конец интервала t сдвигается вправо на &t и вычисляю ся коэффициенты ортогонального преобразования и ошибка аппроксимации, соответствукзщие временной ба-. .. +At).. Число коэффициентов разложения остается постоянным. Если ошибка аппроксимации при этом не возрастает, то интервал снова увеличивается на dt, и процесс обработки повторяется. Так продолжается до тех пор, пока ошибка не начинает расти, и блок 9 управления фиксирует правый конец интервала аппроксимации с временной меткой (), где m - число удачных продвижений вправо.. Затем, точно такая же процедура повторяется с лейым концом интервала и фиксируется временная метка (), где 1 - число удачных продвижений влево. Далее ,блок 9 управления увеличивает число коэффициентов ортогональ ного разложения в блоке 3 анализа до достижения заданной ошибки JQ аппроксимации (€т -€п).Затем кон цы интервала (t(Ci+eAt)(C()/ снова сдвигаются.вправо и влево по описанному правилу и фиксируются. .Таким образом, достигается максимальное использование приближающих свойств ортогональных полиномов Уолша, Хаара и адаптации их к виду анализируемого случайного процесса. Затем полученные коэффициенты ортогонального преобразователя поступают из блока 3 анализа в блок 4 выбора коэффициента ортогонального преобразования, где происходит амплитудная селекция мапоинформативных коэффициентов. Блок 9 управления следит при этом, чтобы ошибка аппроксимации SjQA не возростала при отбрасывании малоинформативных координат. Оставшиеся коэффициенты ортогонального преобразователя и соответствующие им временные и адресные привязки через блок 10 кодирования поступают на выход устройства. Оставшиеся интервалы анализируемого случайного процесса а и Ъ фиг.З) сравниваются с временной константой в блоке 6 сравнения и если 01Ш превьш1ают ее, то из. первого блока 2 памяти считывается информация, соответствующая этим временным меткам (в данном случае метке а),.и процесс обработки повторяется как было описано. Если интервал меньше константы, в данном случае b const, то из первого блока 2 памяти считывается информация, соответствуняцая этой временной метке и поступает в блок 7 линейной аппроксимации. С выхода блока 7 коэффициенты линейной аппроксимации и соответствующие времен1й.1е метки через блок 10 кодирования поступают на выход устройства. Б первый блок 2 памяти заносится новая реализация случайного процесса длительностью tg qAwaai процесс обработки полностью повторяется. По сравнению с известным устройством предлагаемое устройство позволяет, используя принципы многопара- метрической адаптации, повысить коэффициент сжатия передаваемой информации и сократить избыточность сообщений, что позволяет сэкономить большие материальные ресурсы. Формула изобретения / аптивное устройство для сжатия нформации, содержащее блок анализа и блок кодирования, выход которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с цепью повьшбния коэффициента сжатия, Вустройство введены аналогоцифровой преобразователь, блак выбора коэффициентов ортогонального преоб разования, блок линейной аппро симации, блок выбора оптимального интервала аппроксимации, блок управ ления, блоки памяти и блок сравнения с временной константой, первый вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом устройства, выход - с первым входом первого бло ка памяти, выход которого соединен с первым входами блока линейной аппроксимации и блока анализа, первый второй и третий выходы блока анализа соединены с первыми входами соответственно второго блока памяти, блока управления и блока выбора коэффициентов ортогонального преобразования, .выход которого соединен с первым входом блока кодирования, первый выход второго блока памяти соединен с входом блока выбора оптимального интервала аппроксимации, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответ ствённо блока управления и первого блока памяти, второй выход второго блока памяти соединен с входом блока сравнения с временной константой, первый и второй выходы которого соединены с третьими входами соответственно блока управления и первого блока памяти, первый,: второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены соответственно с четвертым входом блока памяти, , вторым входом блока анализа, вторым входом блока выбора коэффициентов ортого- нального преобразования, вторым входом второго блока памяти, вторым входом блока кодирования, вторым входом аналого-цифрового преобразователя и вторым входом блрка линейной аппроксимации, выход блока линейной аппроксимации соединен с третьим входом блока кодирования, Источники информации, принятые во внимание при экспец тизе 1.Мановцев А.П. Основы теории радиотелеметрии. М., Энергия, 1973, с. 450-457. 2,Авторское свидетельство СССР № 645153, кл. G 06 F 7/04, 1977 (прототип).

iанализа

ui.2