Генератор функций Уолша Советский патент 1982 года по МПК G06F1/02 

1

Изобретение относится к автоматике ,и вычислительной технике, в частности к генераторам дискретных функций, и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении спектр-анапизаторов, цифровых фильтров, синтезаторов сложных сигналов.

Известен генератор функций Уопша, содержащий генератор тактовых импуль сов, счетчик, элементы И, сумматор по модулю два и блоки преобразования кода функций Уолша в код Грея 1.

Недостатками данного генератора яв-. ляются ограниченные функциональные возможности, поскольку в нем невозможно осуществить фазовый сдвиг функций Уолша.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор функций Уолша, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчнка, элементы И| сумматор по модулю два 2 J.

Недостатком известного генератора функций Уолша явгшется то, что он генерирует симметрическую матрицу функций Уолша только при наличии на всех управляющих входах логической , т.е. когда ... Ср- 1. При Других управляющих наборах генерируются ассиметрические матриць. Однако при решении задач обработки информации и спектрального анализа сигналов желательно иметь симметрические матрицы ({ункций Уолша. Так, прямое и обратное дискрет10ftoe преобразование Уолща-Фурье произвольной дискретной функции (i ) описывается в матричной форме

V p wf , ,

где f и F - вектор-столбцы исходной

15 (функции и ее спектра соответственно

|tf(0),f(l),...,f (Н-1)|Г

F }|F(C7), F(1),...-, F(N-1)ir, .

VV - ортогональная матрица фунйций

20 Уопша размером N N.

При W W, т.е. когда матрица W является симметрической, процедура перехода от разложения исходной функции в бази396се Уолша к ее восс та нов пению заметно проще, так как используется одна и та же матрица функций Уолша. С точки зрения аппаратурной реализации использование симк етрической матрицы W позвопяет применить один и тот же генератор функций Уолша при разложении исходного сигнала и при его восстановлении. Иелью изобретения является расширение функциональных возможностей генераторю функций Уолша, состоящее в возмож ноет генерирования симметрических мат)риц функций Уолша. Поставленная цепь достигается тем, что генераторфункций Уолша, содержа- ший генератор тактовых импупьсов, два п -разрядных счетчика (п - порядок системы функций Уопша), п элементов И, сумматор по модулю два, причем выход генератора тактовых импульсов подкшочен к счетному входу первого счетчика, (21-1)-й и 2i-й, где i l-{n-l), управляющие входы генератора функций Уогаиа подключены соответственно к первому и второму управляющим входам i-ro разряда первого счетчика (2п-1)-й управляющий вход генератора функций Уопща подключен к управляющему входу я-г разряда первого счетчика, выходы одноименных разрядов первого я второго счет чиков подключены к входам соответствую щего элемента И, ёыходы элементов И подключены к входам сумматора по моду лю два, выход которого является выходом генератора функций УолШй, содержит п -1 элементов ИЛИ, причем первый вход первого элемента ИЛИ подключен к инверсно му выходу первого разряда первого счерчика, первый вход i-ro элемента ИЛИ, кроме первого элемента ИЛИ, подключен К выходу (i-l)-ro элемента ИЛИ, второй вход 1 -го элемента ИЛИ подключен к дополнительному выходу (1+1)-го разряда первого счетчика, выход (n-l)-ro элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счетчика, управляющие входы разрядов второго счетчика соединены с управляющими входами одноименных разрядов первого счетчика. Кроме того, первый разряд первого и второго счетчиков состоит из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверсный выход триггера подключен к его информационному входу и к перввш входам первого и второго сумматоров по модулю два, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым управляющим входом первого разряда, разряд первого и второго счетчиков, где 54 j-2-f(n-l), состоит из триггера, трех сумматоров по модулю два и элемента И, причем инверсный выход триггера j -го разряда подключен к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два 3-го разряда, вторые входы первого и второго сумматоров по модулю два j -го разряда являются соответственно первым и .вторым управляющим входом j -го разряда счетчика, выходы первого и второго сумматоров по модулю два j -го разряда подключены к первым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И j -го разряда, выход третьего сумматора по мрдулю два j -го разряда является дополнительным выходом j -го разряда и подключен к информационному входу триггера j-ro разряда, п -и разряд первого и второго счетчиков состоит, из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверс1Ъ1й выход триггера п -го разряда подчточен к первому входу первого сумматора по модулю два разряда, второй вход сумматора по модулю два п -го разряда является управляющим входом п -го разряда соответствующего счетчика, выход первого сумматора по модулю два п -го разряда подключен к первому входу второго сумматора по модулю два п -го разряда, выход которого является дополнительным выходом п-го разряда соответствующе- , го счетчика и подключен к информационному входу триггера п -го разряда, вы-s ходы первого и второго сумматоров по модулю два первого разряда в каждом из счетчиков подключены ко вторым входам соответственно третьего сумматора по , модулю два и элемента И второго разряда,выход элемента И R -го разряда, где R -24(п-2), подключен к вторым входам третьего сумматора по модулю два и эпемента И (R+l)-ro разряда, выход элемента И (n-l)-ro разряда подключен ко второму входу второго сумматора по модулю два п-го разряда, выходы триггеров всех разрядов являются выходами разрядов соответствующих счетчиков, входы синхронизации всех триггеров, содержащихся в счетчике, объединены и подключены к счетному входу соответствующего счетчика. На чертеже представлена функциональная схема генератора функций Уолша, Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, п -разрядные счетчики 2 и 3, сумматоры 4 по модулю два, элементы И 5, элементы ИЛИ 6, элементы И 7, сумматор 8 по модулю два, триг- геры 9, Соответствующие управляющие входы счетчиков 2 и 3 соединены между собой и являются управляющими входами генератора.... Устройство работает следующим рбгразом. Перед началом работы счетчики 2 и I устанавливаются в исходное состояние. Полученный со счетчика 3 двоичны код управляет передачей двоичного кода, ге. нерируемого -счетчиком 2, на вход сумматора 8 по модулю два через элементы И 7. На выходе cyMiviaTopa 8 по модулю два формируются функции Уолша со сдвинутыми фазами, образующие симметричес кую матрицу. Сдвигом фаз функций Уопща и порядком их следования можно управлять, меняя состояние управляющих входов генератора. Так, для трехразряднь1Х счетчиков 2 и 3 при счетчики генерируют код где а v| - младший, а 1 - старший разряды счетчиков 2 и 3. На выходе сумматора 8 по модулю два при этом получают код, который пос ле перекодировки . пр Водит к следующей симметрической матр це функций Уолша

W, В случае .j, 2 и 3 генерируют код

Ф

изобретения

о р м у л а При этом матрица функций Уоппа имеет вид Нетрудно заметить, что матрицы (1) и (2) не эквивалентны, т.е. никакой перестановкой строк одной из матриц нельзя получить другую, кроме того, они симметрические, т.е. NV-W. Преимуществом преДпагаемого генератора является то, что благодаря возможности симметричного управления фазой генерируемых функций и порядком их. спедования Достигается лучшее согласование системы базисных функций Уолша с 1конкретными требованиями решаемой задачи, а следовательно, повышается точность решения. Кроме того, становится возможной повторяемость блоков генерации базисных функций Уолша в аппаратуре передачи и обработки информации, что способствует снижению затрат на ее разработку, изготовление и эксплуатацию. При этом аппаратурные затраты возрастают несущественно. Разъединение соответствующих управляющих входов счетчиков позволяет независимо управлять фа ЗОЙ генерируемых функций Уолша и порядком их следования, чем достигается расширение функциональных возможностей по сравнению с известным генератором функций Уолша. 1. Генератор функций Уолша, содержащий reHepaiop тактовых импульсов, два п -разрядных счетчика (п - порядок системы функций Уолша), п элементов И, сумматор по модупю два, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, (2j- ;1)-й и 21-й, где i 1-г(п-1), управляющие входы генератора функций Уолша подключены соответственно к первому и второму управляющим входам i -го разряда первого счетчика, (2п-1)-й управляющий ВХОД генератора функций Уолша подкпючен к управляющему входу п -го разряда первого счетчика, выходы одноименных раз- рядов первого и второго счетчиков подключены к входам соответствующего элемента И, выходы элементов И подключены к входам сумматора по модуню два, выход которого является выходом генератора функций Уолша, отпичающий с я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей генератора, а .именно обеспечение возможности генерирования симметрических матриц функций Уолша, он содержит ti-l элементов ИЛИ, причем первый вход первого элемента ИЛИ подключен к инверсному выходу пер вого разряда первого счетчика, первый вход I-го элемента ИЛИ, кроме первого элемента ИЛИ, подключен к выходу (i-l)-ro элемента ИЛИ, второй вход i-r элемента ИЛИ подключен к дополнительному выходу (-i+l)-ro разряда первого счетчика, выход (n-l)-ro элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счет чика, управляющие входы разрядов второго счетчика соединены с управляющими входами одноименных разрядов первого счетчика. 2. Устройст во по п. 1, отличающее с я тем, что первый разряд пер вого и второго счетчиков состоит из триг гера и двух сумматоров по иоаупю два, причем инверсный выход триггера падклю чей к его информационному входу и к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два, вторые входы которых являются соответственно первьтм и вторым управляющим входом первого разряда, j-и разряд первого и второго счет чиков, где jft2f(n-l), состоит из триггера, трех сумматоров по модулю два и элемента И, причем инверюный выход триггера j -го разряда подключен к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два j -го разряда,,вторые входы первого и второго сумматоров по ; модулю два j -го разряда являются соот вегственно первым и вторым управляющим входом j-ro разряда счетчика, выхсз|Ды первого и второго сумматоров по модулю два J-ro разряда подключены к первым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И j -го разряда, третьего сумматора по модулю два j -го разряда является дополнительным выходом У-ГО разряда и подключен к информационному входу триггера j-го разр51да, п -и разряд, первого и второго счетчиков состоит из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверсный выход триггера п -го разряда подключен к первому входу первого сумматора по модулю два п -го разряда, второй вход сумматора по модулю два п -го разряда является управляющим входом п -го разт ряда соответствующего счетчика, выход первого сумматора по модулю два п -го разряда подключен к первому входу второго сумматора по модулю два п -го разряйа,выход KOTOpctro является дополнительным выходом п -го разряда соответствующего счетчика и подключен к информационному входу триггера п-го разряда,, выходы первого и второго сумматоров по модулю два первого разряда в каждом из счетчиков пЪдключены ко вторым входам соответственно третьего сумматора по модулю два и элемента И второго раз-ряда, выход элемента И ft -го разряда, где (n-2), подключен ко вторым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И {R +1 )-го разряда, выxott элемента И (n-l)-ro разряда подключен ко второму входу второго сумматора по модулю два п-го разряда, выходы триггеров всех разрядов являются .выходами разрядов соответствующих счетчиков, входы синхронизации всех триггеров, содержащихся в счетчике, объединены и подключены к счетному входу соответствующего счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 456268, кл. G 06 F 1/О2, 1973. ,2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2906756/18-24, кл. G 06 F 15/332, 1980.