Энтропиметр

ОП -ИИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистицеских Республик(51) М. Кл.о 606 Р 15/ с присоединением зая Государственный квинтет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(7 1):заявители Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию счетных машин и Опытный завод(54) ЗНТРОПИМ ЕТР Знтропиметр предназначен для измерения условной энтропии стационарных последовательностей как с независимыми,так и с зависимыми отсчетами; можетбыть использован для информационногоанализа систем связи и управления,Известно устройство, измеряющее энтропию стационарных случайных последоватепьносте й 1,При недостаточно высокой точности изме Орения это устройство не дает возможностиоценивать условия энтропии.Наиболее близок к предлагаемому знтро иметр 21, содержащий сумматор, первыйсуммирующий счетчик, блок управления,выходы которого соединены с соответствующими входами селектора отсчетов, входкоторого является входом устройства, трехблоков элементов "Иф, счетчика числа отсчетов, и блок памяти, вход которого через четвертый блок элементов И соединенс выходами счетчика числа отсчетов и первого суммирующего счетчика., а выход:овходами сумматора.Этот энтропиметр обладает ограниченными функциональными возможностями,так как он не измеряет условную энтропию стационарных случайных последовательностей с зависимыми отсчетами,цепь изобретения - расширение функциональных возможностей, достигается тем,что в энтропиметр введены дешифратор,блок оперативной памяти и второй и третий суммирующие счетчики, выходы которых через первый и второй блоки элементов И соответственно подключены к адресному входу блока оперативной памяти, выход второго суммирующего счетчика черездешифратор и третий блок элементов Исоединен с одним из входов третьего суммирующего счетчика: другой вход третьего и вход второго суммирующих счетчиковсоединены с одним из выходов олока управления; первый суммирующий счетчикподключен между входом и выходом блокаоперативной памяти, а выход блока селектора отсчетов соединен со входом блокауправления,На чертеже представлена блок-:хемаэнтропиметра,,Энтропиметр содержит селектор отсчета 1, блок управления 2, суммирующиесчетчики 3 и 4, блоки элементов И 5-8,блок оперативной памяти 9, дешифратор 10,суммирующий счетчик 11, счетчик числаотсчетов 12, блок памяти 13, сумматор14,Энтропиметр измеряет энтропию в соответствии с формулой,к к кН:-;Е Х-, Р 1 оф Р +Е Р. оД Р. О21 - " 2где Н(Х) - условная энтропия- число уровней квантования(амплитудных интервалов)- вероятность попадания отсчета 5случайной последовательности в 1 в тыйамплитудный интервал:- вероятность попадания отсчетовв-ый и (, -тый амплитудный интервалы соответственно, 20В случае последовательности с независимыми отсчетами условная энтропия вычисленная по данной формуле совпадает сбезусловной,Измерение условной энтропии основанона определении вероятностей Р и Рпо выборочному массиву исследуемой случайной последовательности, Вероятностиформируются в блоке оперативной памяти9, путем подсчета количества отсчетов,попавших в соответствующие амплитудныеинтервалы. Блок оперативной памяти имеет К ячеек для формирования вероятностейД 2и 8 ячеек - дпя вероятностейПервые К ячеек отведены для вероятностейАдреса этих ячеек совпадают с номерами соответствуоших амплитудных интерваловАдреса ячеек определяются при помощисуммирукших счетчиков 3 и 4 т дешифратора 40,Адрес ячейки для Ропределяетсяследующим образом. При помещении отсчета случайной последовательности в селек 45торс отсчетов блок управления 2 начинаетвырабатывать тактовые импульсы. По каждому Ь -тому импульсу отсчет анализируется на принадлежность 1 -тому амплитудному интервалу. Кроме того, к содер 56жимому суммирующих счетчиков 3 и 4прибавляется единица, При совпадении величины отсчета с соответствующим амплитудным интервалом в счетчике 3 формируется адрес ячейки для вероятности Р,и на выходе селектора отсчетов появляется сигнал, по которому блок управления2 через блок элементов И 6 передаетсодержимое счетчика 3 на адресный входблока оперативной памяти 9, а к содер- бО жимому ячейки с этим адресом на суммирующем счетчике 11 прибавляется единица,Адреса ячеек дпя хранения вероятностейР; определяются по совокупности двухсоседних отсчетов ячейки блока оперативной памяти 9, отведенные дпя хранениявероятностей Р разбиты на К зон, поК ячеек в каждой зоне, Адрес конкретнойячейки определяется как сумма номеразоны и номера ячейки внутри зоны,Номер-той зоны Попределяетсяпо первому отсчету из совокупности двухотсчетов и является функцией от номераамплитудного интервала, к которому принадлежит данный отсчет Он: к + Уг номера сячейки внутри зоны 1 Ъ: - по второму от 3счету (равен номеру амплитудного материала, к котороку принадлежит второй отсчет) .йля определения номера зоны содержимое суммирующего счетчика 3, послетого как определен адрес ячейки для вероятности Р 1 через дешифратор 10 и блокэлементов "И" 5 пересь 1 пается в суммирующий счетчик 4. Йешифратор 10 преобразует помер амплитудного интервала к которому относится первый отсчета в номерзоны.При анализе следующего отсчета содержимое счетчиков 3 и 4 в каждом тактеувеличивается на единииуа и к концу анализа в счетчике 3 формируется адрес ячейки дляа в счетчике 4 - адрес для Р По этим др последовательно через блоки элементов "Иф 6 и 7 содержимое соответству 1 ощих ячеек блока оперативной памяти . увепиттхивается на единицу. Затем содержимое счетчика 3 через дешифратор 10 и блок элементов "И 5 переписывается в счетчик 4, и данный отсчетявляется первым о"- четок дпя следующей пары, т.е, определяет номер зоны, Аналогичным образом. обрабать.ваются всг от: - четы,Количество отсчетов Ж подсчитываетсясчетчиком 11. Чтобы избежать деленияна К при определении ьероятностей Р;и Р число отсчетов выбирают равным це 1)пой степени основания системы счисления,в котором подсчитывается число отсчетов, попавших на соответствующий амплитудный интервал. Кроме того, количество отсчетов должно удовлетворять требуемой точности измерения энтропии.При переполнении счетчика 11 открывается блок элементов И 8, и содержимое всех ячеек блока оперативной памяти 9 последовательно поступаст на бпок памяти13, гае хранятся значения -РЬ =542195 10 Составитель В, Л(овинскийРедактор Б, Федотов ТехредН. Андрейчук Корректор А. Лакида Заказ 5983/31 Тираж 664 Е 1 НИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскаяПодписноеСовета Министров СССРоткрытийнаб., д, 4/5 Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 являясь адресом для соответствующих зна чений 7, Считанные значенияпоступает на сумматор 14, где складываются с учетом знаков. В результате в сумматоре фиксируется значение Н (х) энтропии,Описанное устройство может измерять энтропию случайных последовательностей, что значительно расширяет сферу его применения. Формула изобретения Энтропиметр, содержащий сумматор, первый суммирующий счетчик, блок управления, выходы которого соединены с соответствующими входами селектора отсчетов, вход которого является входом устройства, трех блоков элементов И, счетчика числа отсчетов, и блок памяти вход которо- З го через четвертый блок элементов И соединен с выходами счетчика числа отсчетов и первого суммирующего счетчика, а выход - со входами сумматора, о т л и - ч аю ши йс я тем, что. с целью рас шения функциональных возможностей, в 6устройство введены дешифратор, блок оперативной памяти и второй и третий суммирующие счетчики, выходы которых через первый и второй блоки элементов И соответственно подключень: к адресному входу блока оперативной памяти, выход второго суммирующего счетчика через дешифратор и третий блок элементов И соединен с одним из входов третьего суммирующего счетчика, другой вход третьего и вход второго суммирующих счетчиков соединены с одним из входов блока управления, первый суммирующий счетчик включен между входом и выходом блока оперативной памяти, а выход блока селектора отсчетов соединен со входом блока угравпения. Источники информации, нсонх. зо.",.,апныепри экспертизе;1. Солопченкс Г, Нх;-ул; а: - .о Я, М,Энтропиметр, Кибернетика в т:з: ерцтепьнойтехнике. Материалы конференции ЦН ИТЭИприборостроения, средств автоматцац.ии систем управления, М., 1968,2. Авторское свидетельство М 10718.кп. С 06 Г 15/36, 09.09,4.