Адаптивный цифровой декоррелятор

(5 ц 4 Н 04 1. 25 НОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОСУДАРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБ Я БРЕТ ТЕЛЬСТВ Солонина ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СВ(71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М.А.Бонч- Бруевича72) А. В. Серединский, А. Ии Л. М. Хейф(56) Авторское свидетельство СССР В 231350, кл. С 08 С 19/28, 968.Авторское свидетельство СССР В 725261, кл. Н 04 1. 25/16, 1977. (54) АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ДЕКОРРЕЛЯТО (57) Изобретение относится к технике передачи и хранения цифровых сигнало обладающих статистической избыточностью. Повышается быстродействие при высокой степени сжатия сигнала. Устройство содержит блок хранения (БХ),8012349 отсчетов входного сигнала, БХ 2 рекуррентных коэф., блок генерирования сигналов аппроксимирующего полинома(БГСАП) 3, блок сравнения 4, ключвыдачи данных 5 и постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 6. В БГСАП 3 одновременно поступают отсчеты входногосигнала, записанные в БХ 1, рекуррентные коэф. из БХ 2, и из ПЗБ 6 - весовые константы, на которые умножаютсязначения отсчетов и значения рекуррентных коэф. В БГСАП 3 вычисляютсярекуррентные коэф., поступающие вБХ 2, и значения аппроксимирующегополинома, поступающие в блок сравнения 4. Если разность сигналов иа выходе блока сравнения 4 меньше допустимой заданной погрешности, то вПЗБ б подается сигнал управления вы"бором совокупности весовых константдля следующего шага аппроксимации,Если эта разность сигналов больше допустимой заданной погрешности, то управляющий сигнал открывает ключ 5 и отсчет, поступающий из БХ 1, фиксируется н качестве опорного и пере 1234989дается на выход устройства вместе с информацией о количестве интервалов дискретизации между опорными отсчетами. Цель достигается за счет введения ПЗБ 6,3 ил 1 табл.Изобретение относится к технике передачи и хранения цифровых сигналов, обладающих статистической избыточностью и может использоваться для повышения эффективности использования цифровых каналов передачи информации, а также для сокращениятребуемого объема памяти при хранении цифровых сигналов.Цель изобретения - повышение быстродействия при высокой степени сжа. тия сигнала.На Фиг. 1 представлена структур-. ная электрическая схема адаптивного цифрового декоррелятора; на Фиг. 2 и 3 - примеры реализации соответственно блока хранения отсчетов входно" го сигнала и блока генерирования сигналон аппроксимирующего полинома,Адаптивный цифровой декоррелятор содержит блок 1 хранения отсчетов входного сигнала, блок 2 хранения рекуррентных коэффициентов, блок 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, блок 4 сравнения,ключ 5 выдачи данных, а также посто" янный запоминающий блок б. Блок 1 хранения отсчетов входного сигнала (фиг. 2) содержит демультиплексор 7, регистр 8 опорного отсчета, регистры (9-1)-(9-п), счетчик 10, мультиплексор 11, комбинационно-цифровой блок 12. Блок 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома (фиг. 3) .включает арифметические блоки (13-1)-(13-ц), каждый из которых содержит умножители (14-1)-(14- 3) и сумматор 15.Адаптивный цифровой декоррелятор работает следующим образом.В постоянном запоминающем блоке 6 записаны весовые константы, пропорциональные весам, с которыми значения отсчетов входного сигнала и значения рекуррентных коэффициентов вхо. дят в выражение для аппроксимирующего полинома на текущем интервале аппроксимации, а также в выражение для рекуррентных коэффициентов следующего интернала аппроксимации. Количество весовых констант для аппроксимирулцего полинома определяется числом интерполируемых точек внутри интервала аппроксимации. Количество весовых констант для рекуррентных коэффициентов определяется степенью аппроксимирующего полинома (т,е, числом рекуррентных коэффициентов) .При поступлении на вход устройства очередного отсчета входного сигнала генерируются значения аппроксимирующего полинома путем умножения значений опорного отсчета предыдуще:го интервала аппроксимации, текущего отсчета входного сигнала и значений рекуррентных коэффициентов на весовые константы, поступающие из постоянного запоминающего блока б. Если разность между значениями аппроксимирующего полинома и отсчетами входного сигнала в промежуточных точках текущего интервала аппроксимации не превосходит допустимой заданной погрешности 8 , интервал аппроксимации увеличивается на один отсчет входного сигнала и вся процедура повторяется. В противном случае значение предыдущего отсчета входного сигнала фиксируется в качестве опорного и передается на выход устройства вместе с информацией о количестве интервалов ди- скретизации входного сигнала между соседними опорными отсчетами. Затем до прихода очередного отсчета входного сигнала определяются значения рекуррентных коэффициентов для следующего интервала аппроксимации путем умножения значений соседних опорных отсчетов и значений рекуррентных коэффициентов текущего интервала, по 1234989ступающих из постоянного запоминающего блока 6,Отсчеты входного сигнала Е(х,) и1 Е(х + Е) записываются в блок 1 хранения отсчетов входного сигнала, затем поступают в блок 3 генерирования сигналов аппроксимирующегополи- нома, куда в это же время из блока 2 хранения рекуррентных коэффициентов подаются рекуррентные коэффициенты, постоянные для текущего интервала аппроксимации, вычисленные до начала процедуры аппроксимации на текущем интервалеи из постоянного запоминающего блока 6 - весовые константы, на которые умножаются значения отсчетов Е(х ) и Е(х; + 1) и значения рекуррентных коэффициентов. Количество весовых констант Ь) равЛо числу отсчетов входного сигнала в промежутке между Е(х 1) и Е(х + 1 с) отсчетами, С выхода блока 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома снимается электрический сигнал, соответствующий значениям аппроксимирующего полинома н дискретные моменты времени в промежуточных (интерполируемых) точках интервала аппроксимации между отсчетами Е(х) и Е(х 1. + 1 с), Получение на первом выходе блока 3 значения аппроксимирующего полинома подаются на блок 4 сравнения, на второй вход которого подаются промежуточные отсчеты входного сигнала от Е(х, ) до Е(х;,), хранящиеся н блоке 1 хранения отсчетов входного сигнала. Если н результате сравнения разности между отсчетами аппроксимирующего полинома и отсчетами входного сигнала оказывается, что но всех (Е-) точках разность меньшей допустимой заданной погрешности, то со второго выходаблока 4 сравнения н постоянный запоминающий блок 6 подается сигнал управления выбором совокупности весовых констант для следующего шага аппроксимации - на интервале между Е(х;) и Е(х, ) отсчетами входного сигнала. Количество весовых констант стайет равным 1 . При этом на первом выходе блока 4 сравнения управляющий сигнал отсутствует. С приходом следующего отсчета входного сигнала Е(х;,+, ) операции вычисления дискретных отсчетов аппроксимирующего полинома и сравнения их с отсчетами30 35 40 50;блок 2 хранения рекуррентных коэффициентов. Таким образом, блок 3 гене 55 5 1 О 5 20 25 входного сигнала повторяются заново для двух отсчетов Е(х;) и Е(х; )Если разность между аппроксимчру ющим полиномом и отсчетами входного сигнала хотя бы в одной из Ь) промежуточных точек оказывается больше допустимой заданной погрешности, то на первом выходе блока 4 сравнения появляется управляющий сиг нал, который подается на управляющий вход ключа 5 выдачи данных, Ключ 5 выдачи данных открывается и отсчет Е(х; , ), поступающий из блока 1, фиксируется в качестве опорного и передается на выход устройства вместе с информацией о количестве интер валов дискретизации между опорными Е(х,) и Е(х,) отсчетами. Отсчет Е(х; ) становится исходным для следующего интервала аппроксимации. Одновременно с первого выхода блока 4 сравнения подается сигнал на допол нительный вход блока 1 хранения отсчетов входного сигнала для фиксирования конца текущего и начала следующего интервалов аппроксимации. До прихода очередного отсчета входного сигнала Е(х ) нычисляэКфются рекурентные коэффициенты следующего интервала аппроксимациико торые будут постоянными для этогоинтервала, С этой целью с выхода клю.ча 5 выдачи данных на вход постоянного запоминающего блока 6 поступаетсигнал, управляющий выбором совокупности весовых констант рекуррентныхкоэффициентон следующего интервалааппроксимации. Необходимые весоВыеконстанты из блока 6 поступают навход блока 3 генерирования сигналонаппроксимирующего полинома, куда одновременно подаются значения рекуррентных коэффициентов текущего интер" вала аппроксимации (интервал между отсчетами Е(х;) и Е(х;иэ блока 2 хранения рекуррентных коэффициентов, С выхода блока 3 вычисленныерекуррентные коэффициенты подаются н рирования сигналов аппроксимирующего полинома используется и для вычисления значений аппроксимирующего поли- нома, и для вычисления рекуррентных коэффициентов.С приходом очередного отсчета входного сигнала Е(х;, ) весь описанный процесс повторяется.(х.,1:(х 1, ) О Г(х ) Г(х Пример реализации блокахране,ния отсчетов входного сигнала для случая использования кубического сплайна в качестве аппроксимирующего полинома приведен на фиг, 2.Блок хранения отсчетов входного сигнала (фиг. 2) работает следующим образом.После определения опорного отсчета Й(х;), поступающего на передачу, с ,выхода блока сравнения ч (фиг. 1) поступает управляющий сигнал, который устанавливает в "0" счетчик 10 и разрешает запись в регистр 8 опорного стсчета, Отсчеты входного сигнала по мере их поступления записываются через демультиплексор 7 в регистры 9-1,Пример реализации блока 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома изображен на фиг. 3, он состоит из совокупности однотипных арифметических блоков (3-)-(13-и) из которьгх первый предназначен для вычисления коэффициента Ькубического сплайна х-го интервала, а остальные - для вычисления значений промежуточных отсчетов аппроксимирующего полинома. Такое распараллеливание вычислений принято для повышения быстродействия декоррелятора.Выходной сигнал каждого арифметического блока является суммой произведений значений отсчетов входного сигнала и рекуррентного коэффициенга на весовые константы. В соответствии 9-2. 9-1, , соответственно. Количество регистров определяется максимальным коэффициентом сжатия по числу интервалов дискретизации на текущем интервале аппроксимации п . Мультиплексор 11 обеспечивает выделение из множества поступающих на его входы отсчетов входного сигнала 1(х;, ), О Г(х 1, ), ,Е(х;+) последнего -й(х)-го отсчета. Мультиплексор 11 используется также для перезаписи предпоследнего иэ них Е(х 1,) в регистр 8 опорного отсчета.5 Комбинационно-цифровой блок 12 синтезирован в соответствии со следующей таблицей истинности. с этим структура каждого из этих блоков представлена в виде умножителей(14-1)-(14"3) и сумматора 15.Предложенный адаптивный цифровой 45декоррелятор по сравнению с прототипом обладает значительно большим быстродействием при одинаковой эффективности сжатия обрабатываемых сигналов за счет использования постоянного запоминающего блока, в которомхранятся весовые константы для вычисления аппроксимирующего полинома,вместо выполнения большого количества арифметических операций над переменными величинами.Формула и э о б р е т е н и яАдаптивный цифровой декоррелятор,содержащий блок хранения "гсцетов2349 ююсафРлртаФ щ ис. ставитель В. Зенкинхред И.Попович Коррек Решетник едактор К. ВолоЗаказ 299)/59 Тираж 624 П ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Рауш писноемитета СССткрытийаянаб., д П оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Р оектная,входного сигнала, блок хранения рекуррентных коэффициентов, блок генерирования сигналов аппроксимирующегополинома, блок сравнения и ключ выдачи данных, управляющий и информационный входы которого соединены с первыми выходами соответственно блокасравнения и блока хранения отсчетоввходного сигнала, информационный итактовый входы которого являются ин Оформационным и тактовым входами адаптивного цифрового декоррелятора, приэтом входы блока сравнения подключены к второму выходу блока храненияотсчетов входного сигнала и к первому выходу блока генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, а выход ключа выдачи данных является выходом адаптивного цифрового декоррелятора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, щ 89 8что, с целью повышения быстродействияпри высокой степени сжатия сигнала,в него введен постоянный запоминающийблок, входы которого соединены с выходом ключа выдачи данных и с вторымвыходом блока сравнения, выход посто"янного запоминающего блока подключенк первому входу блока генерированиясигналов аппроксимирующего полинома,вторые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входомблока хранения рекуррентных коэффициентов, причем третий вход блокагенерирования сигналов аппроксимирующего нолинома подключен ктретьему выходу блока хранения отсчетов входного сигнала,дополнительный вход которогосоединен с первым выходом блока сравнения.