Цифровой коррелятор

.15/336 НИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СЮЩДТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к техникецифровой обработки информации и моает быть использовано при созданииустройств цифровой обработки детерминюроваиных сигналов на фоне шума,Цель изобретения - увеличение ломехоустойчивости за счет повышения выходного отношения сигнал/шум цифрового коррелятора. Цель изобретениядостигается за счет введения двухключей; элемента неравнозначности,а блок синхронизации имеет сломануюструктуру. Введение новых блоковпозволяет такие существенно снизитьаппаратурные затраты за счет применения жесткого ограничения (клиппи- .рования) отсчетов входного сигналаили опорного колебания. 1 з.п. ф-лы,1 ил.264201 1 О 1Изобретение относится к технике цифровой обработки информации.При цифровой обработке детерминированных сигналов функцией цифрового коррелятора является вычисление корреляции (скалярного произведения) между массивами отсчетов входного сигнала (шума или смеси полезного сигнала и шума) и опорного колебания, совпадающего по Форме с полезным сигналом. Точная реализация указанной Функции как во временной, так и в частотной областях требует выполнения, в частности, значительного числа операций умножения что приводит к большим аппаратным затратам на реализацию коррелятора, которые могут быть существенно снижены при применении жесткого ограничения (клиппирования) отсчетов входного сигнала или опорного колебания,Цель изобретения - увеличение помехоустойчивости эа счет повышения выходного отношения сигнал/шум,На чертеже изображена структурная схема коррелятора.Коррелятор содержит первый блок, 1 памяти, второй блок 2 памяти, третий блок 3 памяти, первый ключ 4, Блок синхронизации содержит первый и второй счетчики 5 и 6 соответственно, первый, второй н третий 7-9 элементы И соответственно, регистр 10, элемент НЕ,11, делитель 12 частоты, генератор 13 тактовых импульсов. Кроме того, в коррелятор входят элемент 14 неравнозначности, сумматор 15, регистр 16, второй ключ 17, информационный вход 18, выход 19.Оценку отсчета дискретной функции взаимной корреляции между массивом отсчетов наблюдаемой смеси У полезного сигнала и шума и отсчетов 8;, полезного. сигнала можно определить соотношениемМ=1 где индексопределяет, что отсчетвзят из соответствующего сигнала= д аС (или (д - 1)ьС), ьС 1/2 ьР,ьР - ширина полосы входной смеси,И = 2 ьР"Т; Т - длительность сигнала8(С). 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 дексах 1, при которых выборки Б,.П,чем обеспечивается повышение выходного отношения сигнал/шум, Это реализуется при следующей динамике работы коррелятора, однозначно определяемой блоками 5-13, В п-й момент времени в определенную ячейку блока 1 записывается выборка У (к этому моментту в блоке 1 также хранятся М - 1предшествующих выборок У У ,У ). Один цикл работы коррелятора, в течение которого вычисляется одна выборка Е, реализуетсяэа время( а С (т.е. до момента прихода очередной выборки У на входкоррелятора). За время С осуществляется поочередное считывание кодовиз ячеек блока 1 и синхронное с нимсчитывание кодов из соответствующихячеек блоков 2 и 3,Цифровой коррелятор работает следующим образомНа вход 18 поступают выборки смеси обрабатываемого полезного сигналаи шума. В блоке 1 памяти хранятся Яи-разрядных слов, являющихся временными выборками наблюдаемого сигнала.В каждом 1-.й ячейке блока 2 (х от Одо Н - 1) хранится код знака 1-говременного отсчета опорного колебания полезного сигнала, а в -й ячейке блока 3 - информация о факте превышения -м отсчетом полезного сигнала значения порога П. Если -й(1- 1)где дР - ширина полосы2 ьРнаблюдаемого сигнала) отсчет положителен (отрицателен), то в х-ю ячейку блока 3 предварительно записывается, напрймер, код "О" (соответственно "1"). Если указанный отсчетпри этом по абсолютной величинепревосходит (не превосходит) порогП, то в 1-ю ячейку блока 3 предварительно записывается код "1" (соответственно "О").Ключ 4, осуществляет цропусканиебез искажений отсчета, подаваемогона его информационный вход, при условии подачи на его управляющийвход сигнала "1", и указанный отсчетне пропускает (т.е, выдает сигнал"О") при подаче на управляющий входсигнала "О".Цифровой коррелятор дополнительно исключает из накопления (суммирования по О выборки У;.+1, при тех инБлоки 14-16 реализуют функцию накапливающего сумматора, причем в них реализуется сложение (вычитание)о1264201 4с включением элементов 7-9 прохождение этих импульсов на входы обоихсчетчиков 5 и 6, что, в свою очередь,обеспечивает последовательный синхронный опрос ячеек блоков 1-3,При генерации М + 1-го импульсана выходеделителя имеют сигнал "1",управляющий сбросом регистра 16, считыванием из него отсчета выходногосигнала коррелятора, взятием очередной выборки сигнала и переводом блока 1 в режим записи этой выборки,причем эта выборка записывается в соответствии с состоянием счетчиков5 и 6 в "0"-ю ячейку блока 1 (последний М + 1-й импульс на входы счетчиков 5 и 6 не поступает благодарявключению элементов 7-9). Далее пригенерации следующих М импульсов осуществляется синхронный опрос всехблоков 1-3 памяти, но при этом, вотличие от предыдущего цикла работы,изменение адресов опроса блока 1 следующее 3 О, М - 1, М - 2 и т.д. Первый из .опрашиваемых адресов блока 1.именно "0". поскольку первый импульсданной серии на вход счетчика 5 непоступает в связи с тем, что полученный по М + 1-му импульсу сигнална выходе делителя 12 после преобразования его элементом НЕ 11 задержанна один период следования импульсовгенератора 13 в регистре 10, ДалееМ + 1-й импульс во второй серии обеспечивает реализацию тех же функций,что и М + 1-й в первой серии, но приэтом очередная входная выборка записывается в 1-ю ячейку блока 1.Таким образом, в блоках 14-16складываются не все значения, хранящиеся в блоке 1, а лишь те,.которыесоответствуют временным отсчетам полезного сигнала, превышающим порог.П,При этом непосредственно оценка корреляции вычисляется блоками 4, 14,15, 16, а остальные элементы осуществляют хранение информации (блоки 1,2, 3) и управление работой коррелятора (блоки 5-13). очередного слова, поступающего на 2-й информационный вход элемента 14 с выхода ключа 4, с величиной суммы, хранящейся в регистре 16, при подаче на 1-й информационный вход элемента 14 с выхода блока 2 сигнала "0" (соответственно "1"). Элемент 14 осуществляет преобразование слова, поступающего на его 2-й вход в прямом коде, в обратный код (т.е. 1 О заменяет все "О" на " 1" и наоборот) .при подаче на его 1-й вход от блока 2 сигнала "1" и пропускает указанное слово без изменений при подаче на его 1-й вход сигнала "0", В суммато ре 15 осуществляется сложение слов, поступающих с выходов регистра 16 и элемента 14 и сигнала (кода) "0".или "1", поступающего от блока 2.Таким образом, блоки 14-16 реали О зуют либо сложение очередного входно-: го слова в прямом коде с результатом, хранящимся в регистре, либо сложение очередного входного слова в обратном коде с единицей и с результатом, 25 хранящимся в регистре. Первая из ситуаций эквивалентна операции сложения и реализуется при подаче на 1-й вход элемента 14 с выхода блока 2 сигнала "О", а вторая - операции вы- ЗО читания и реализуется при подаче на 1-й вход блока 14 сигнала "1". Указанная функция накапливающего суммирования (вычитания) реализуется до тех пор, пока на управляющий вход регистра 16 (и ключа 4) не приходит35 сигнал "1" от счетчика 5 и делителя 12, обнуляющий состояние регистра и разрешающий пропускание хранящегося в нем на этот момент времени кода на40 информационный вход. ключа 17. Блок синхронизации работает следующим образом.Генератор 13 осуществляет генерацию прямоугольных импульсов с частотой следования (1 + М)йз, где Е-частота дискретизации наблюдаеМого .сигнала в аналого-цифровом преобразователе, не входящем в,состав коррелятора. В исходном состоянии счетчики 5 и 6 хранят код М - 1 и при пос туплении на их входы последователь-.ности импульсов, изменяют этот код . следующим образом: М - 2, М - 31, О,.М - 1, , и т.д, При генерации первых М импульсов на выходе делителя частоты (в М + 1 раз) имеютсигнал фО 1. Это обеспечивает наряду После окончания опроса всех М ячеек каждого ОЗУ в регистре 16 хранится результат накопления, являющийся приближением к Е, определенным. соотношением (1), т.е. являющийся оценкой взаимной корреляции между входной смесью и опорным сигналом. Данный результат считывается на выход коррелятора путем открываФормула изобретения Составитель Е.ЕфимоваТехред М.Ходанич Корректор В,Синицкая Редактор И.Касарда Эакаэ 5564/50 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 12 ния второго ключа 17 по сигналу от делителя 12. По этому же сигналу реализуется сброс содержимого регистра 16, чем обеспечивается готовность коррелятора к повторению процедуры вычисления корреляции после прихода очередной входной выборки н,1В момент прихода этой выборки повторяется указанная процедура, в результате чего через времяв регистре 16 Формируется отсчет Е Указанные циклы работы реализуются в течение всего периода включения коррелятора. 1. Цифровой коррелятор, содержащий с первого по третий блоки памяти, сумматор, регистр и блок синхронизации, информационный вход первого блока памяти является одноименным входом коррелятора, выход регистра соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом регистра, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости эа счет повышения выходного отношения сигнал/шум, в него введены первый и второй ключи и элемент неравнозначности, выход которого соединен с вторым входом сумматора, адресные входы первого блока памяти соединены .с первым выходом блока синхронизации, адресные входы второго и третьего блоков памяти соединены с вторым выходом блока синхронизации, выход первого блока памяти соединен с ин 64201 бформационным входом первого ключа,управляющий вход которого соединенс выходом третьего блока памяти,вход записи-считывания первого блокапамяти, управляющие входы регистраи второго ключа соединены с третьимвыходом блока синхронизации, выходвторого блока памяти соединен стретьим входом сумматора и с первым 10 информационным входом элемента неравноэначности, второй информационный вход которого соединен с выходомпервого ключа, выход регистра соединен с информационньач входом второго 15 ключа, выход которого является выходом коррелятора.2. Коррелятор по п. 1, о т л нч а ю щ и й с я тем, что блок. синхронизации содержит генератор тактовых импульсов, делитель частоты, спервого по третий элементы И, регистрэлемент НЕ, первый и второй счетчики,выходы которых являются соответствен. но первым и вторым выходами блока, 25 выход генератора тактовых импульсовсоединен с первыми входами первогои второго элементов И, с управляющимвходом регистра и входом делителячастоты, выход которого соединен через элемент НЕ с информационным входом регистра, с вторым входом первогоэлемента И, с первым входом третьегоэлемента И и является третьим выходом блока, выход регистра соединенс вторым входом третьего элемента И, 35выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выходы первого и второго, элементов И соединеныс информационными входами первогои второго счетчика соответственно.