Цифровой генератор ортогональныхфункций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. б 06 Г 1/02 Геоударотвеннмв комитет СССР ао делам изобретеинй и отирмтий(72) Авторы изобретения А. А. Докучаев, В. А. Зенцов и С. Ф. Свиньин Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И, Ульянова (Ленина)(54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ОРТОГОНАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ1 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Оно может быть использовано в аппаратуре сжатия информации при передаче данных для анализа и обработки звуковых и видеосигналов, для спектрального анализа случайных процессовит,д.Известен цифровой генератор ортогональных функций, содержащий счетчик, элементы И, элементы взвешивания 1.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является цифровой генератор ортогональных функций, состоящИй из регистров номера функции, аргумента, сдвигового регистра и элементов И.Недостатком известных генераторов являются ограниченные функциональные возможности, поскольку они предназначены для генерирования функций какого-нибудь одного семейства (Хаара, Уолша), но не могут генерировать одновременно функций, относящихся к различным семействам, например функции Хаара и их интегральных функций, известных как функции Шаудера.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового генератора ортогональных функций, а именно обеспечение возможности одновременного генерирования функции Хаара и Шаудера с одинаковым номером.Поставленная цель достигается тем, чтоцифровой генератор ортогональных функций, содержащий кольцевой регистр сдвига номера функции, регистр аргумента, регистр сдвига, элемент И, включает дополнительно одноразрядный регистр сдвига, блок преобразования прямого кода в до-1 о полнительный, два триггера, сумматор помодулю два и блок формирования пачек импульсов, причем выход регистра сдвига номера функцииподключен к единичному входу первого триггера и первому входу сумматора по модулю два, выход которого подключен к единичному входу второго триггера, а второй вход, а также вход одноразрядного регистра - к выходу регистра сдвига, входы разрядов которого подключены к выходам одноименных разрядов регистра аргумента, а тактовый вход - к выходу элемента И, вход блока формирования пачек импульсов является тактовым входом цифрового генератора ортогональных функций, первый выход подключен к тактовому вхо 8091ду регистра сдвига номера функции, а второй выход - к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу первого триггера, выход одноразрядного регистра сдвига подключен к управляющему, а выходы разрядов регистра сдвига - ко входам одноименных разрядов блока преобразования прямого кода в дополнительный, выходы триггеров, одноразрядного регистра сдвига и регистра сдвига являются выходами цифрового генератора ортогональных функций.оНа фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового генератора ортогональных функций; на фиг. 2 - первые семь функций Хаара и Шаудера.Цифровой генератор орто гон альных функций содержит кольцевой регистр 1 сдвига номера функций, регистр аргумента 2, регистр сдвига 3, одноразрядный регистр сдвига 4, блок 5 преобразования прямого кода в дополнительный, триггеры 6 и 7, сумматор 8 по модулю два, элемент И 9, блок 10 20 формирования пачек импульсов, тактовый вход 11.Ненормированные, трехзначные, ортогональные функции Хаара Н, (х) имеют опре деление:Н,(х) = - 1,244а(ю 6-4 а аргумент х представлен двоичным кодом хьхх, в котором запятаяфиксируется перед крайним левым разрядом. При этом гп )и для того, чтобы получать значения 5, (х) не только в вершинахтреугольников функций старшего порядка.Такой способ кодирования позволяет пономеру а функции легко определить порядокр этой функции и ее номер 1 в группе. Действительно, номер разряда кода а(, в котором находится самая старшая единица, присчете справа налево и есть порядок р этойфункции, а оставшийся справа от этой единицы код есть номер 1 этой функции в группе р. Например, для кода 000101101 номерао( функции Н,(х) или функции 5 (х) порядок р =- б, а код номера 1 функции естьЕсли а, - старший из разрядов, принимающих единичное значение в коде а(,т. е,и .= и - р+1), тогда интервал 2 Р; представляется значениями х = с +0 с+а "фнхрх,(т. е, х, = о, +4,.хр, = а),а разряды хр, хР , х в этом интервале позволяют определить значение функций НРЬР,Х=О) 2 Р Р2+4 1.+1 40р. - двоичный отрезокР , рЯ 1р-двоичный отрезок- , - ,; "р 1 рпричем /2 рь/ = /Ер /+ /Йр. /.45Система треугольных функций Ь,(х) (функций Шаудера) определяется следующим образом Р 2,(х р) спрн х Ер 50 Ьх)=бр(х): 2 (1 -Х),при Х 61 р (2.) О, пРи х 0 р, пРи х 6 РрН 1(Х) Нр 1 Ь)О, при хфр;,р - номер группы функций (порядок функции) р = 1,2,;-номер функции в группе р (1=35 А - сквозной номер функции 4 =2 Р +1; Каждая система функций строится группами, каждая из которых содержит 2 Рфункций (р )0).Пусть в рассматриваемом устройстве нокер ц кодируется целым двоичным числом За пределами интервала 1 р, т. е. при(а,+ х 1) Ъ (а, + х) Ч Ч(а, + х,)=1 получаем НР, -- О, 5 р; = О,Генератор ортогональных функций работает следующим образом,Значение функции .Н 1,(х) и функции ЬЗ(х) вычисляются за и+ 1 тактов работы устройства. После окончания каждого цикла вычислений на регистре номера функции и на регистре аргумента сохраняются прежние значения номера функции и аргумента. Затем содержимое регистра номера функции увеличивается на единицу и вновь повторяется цикл вычисления очередных двух значений функций. После вычисления 2" пар значений функций Хаара и функций Шаудера можно изменить содержимое регистра аргумента и начать вычисления для этого нового значения.В исходном положении на регистре 1 устанавливается код номера функции, на регистре 2 - код аргумента, на регистре 4 и триггерах 6 и 7 - нулевой код.На вход 11 начинают поступать тактовые импульсы. Содержимое регистра 2 по первому тактовому импульсу переписывается в регистр 3. С первого выхода блока 10 на сдвиговый вход регистра 1 поступает серия из п импульсов, со второго выхода на вход элемента И 9 поступает серия из п+1 импульсов.О Безразлично О Вых блок ыхо ока После окончания каждого цикла лений пары значений функций схем ратора приводится в исходное полТаким образом, предлагаемое уст имеет более широкие функциональн можности по сравнению с известным, вычисляет значения кусочно-пос функций Хаара и кусочно-линейных Шаудера, Расширение функциональ можностей достигается незначитель ложнением схемы. При этом вычисле чений треугольных функций, имеющ чительно большую конструктивную вычиса генеожение. ройство ые возтак как тоя нных функции 5 О ных возным усние знаих зна- сложНа с 1-ом такте первая единица кода номера функции переписывается из крайнего левого разряда регистра 1 в крайниЙ правый разряд, а триггер 6 переводится в положение 1. Геперь управляющие импульсы со второго выхода блока 10, проходя че рез элемент И 9, начинают поступать на сдвиговый вход регистра 3 и вызывают сдвиг влево его содержимого.Каждый управляющий импульс вызывает поступление на входы сумматора 8 значений соответствующих разрядов кода номера функции и кода аргумента, так что в кон це цикла вычислений состояние триггера 7 определяет значение левой части выражения (4).В результате сдвига кода аргумента в регистрах 3 и 4 под действием импульсов с (с 1+1) -го по (п+ 1) -ый, поступающих со второго выхода блока 10 через элемент И 9, в регистре 4 оказывается разряд хр кода аргумента, а в регистре 3 - код хр+ Х х 000 Вычисления закончены.На выходе блока 5 в соответствии с выражениями (3) формируется значение Яр, причем выдача прямого или дополнительного кода определяется управлением с выхода регистра 4 (т. е. значением разряда хр),Значения функций Н, 8 определяются по таблице.ность по сравнению с кусочно-постоянными функциями Уолша, осуществляется зап+1 тактов, что всего на один такт больше времени вычисления значений функций Уолша. Кроме того, при увеличении длины обраоатываемых кодов номера функции и аргумента в предлагаемом устройстве увеличивается только длина соответствующих регистров, тогда как в схеме прототипа увеличивается длина соответствующих регистров и количество элементов И. Формула изобретекия информации,ание при экспертизеетельство СССРГ 1/02, 1972.етельство СССРР 1/02, 1974 Источникипринятые во вним 1. Авторское свид446050, кл. 6 062. Авторское свид495658, кл. 6 06 (прототип). Цифровой генератор ортогональоых фх нкций, содержащий кольцевой регистр сдвига номера функции, регистр аргумента, регистр сдвига, элемент И, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей цифрового генератора, состоящего в возможности одновременного генерирования функций Хаара и Шаудера с одинаковым номером, в него введены одноразрядный регистр сдвига, блок преобра. зования прямого кода в дополнительный, два триггера, сумматор по модулю два и блок формирования пачек импульсов, причем выход регистра сдвига номера функции подключен к единичному входу первого триггера и первому входу сумматора по модулю два, выход которого подключен к единичному входу второго триггера, а второй вход и вход одноразрядного регистра подключены к выходу регистра сдвига, входы разрядов которого подключены к выходам одноименных разрядов регистра аргумента, а тактовый вход - к выходу элемента И, вход блока формирования пачек импульсов является тактовым входом цифрового генератора ортогональных функций, первый выход подключен к тактовому входу регистра сдвига номера функции, а второй выход - к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу первого триггера, выход одноразрядного регистра сдвига подключен к управляющему, а выходы разрядов регистра сдвига - ко входам одноименных разрядов блока преобразования прямого кода в дополнительный, выходы триггеров, одноразрядного регистра сдвига и регистра сдвига являются выходами цифрового генератора ортогональных функций.Составитель В,Техред А. Бойкас Тираж 745 Государственного елам изобретений сква, Ж - 35, Рау Патент, г. УжгоайковКорректор Ю. МакаренкоПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од, ул. Проектная, 4 113035, Мили ал ППП Редактор И. БезроднаяЗаказ 8/56ВНИИ и, 1 о Н 1 в 1 о