Анализатор спектра в ортогональном базисе

(51)4 С 06 Г .15/33.2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ инСССР 1984СР 1984 ЕКТРА В ОР ОГО НАЛЬ автомаи може передаГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельствоУ 1116485, кл, С 06 Р 15/332,Авторское свидетельство ССВ 1124326, кл. С 06 Р 15/332,(54) АНАЛИЗАТОР СПНОМ БАЗИСЕ(57) Изобретение относится ктике и вычислительной техникбыть использовано в системах чи и обработки информации, при построении анализаторов и синтезаторовсигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цельдостигается за счет того, что в состав анализатора входят генератор тактовых импульсов 1, счетчики 2, 3,дешифраторы 4, 5, аналого-цифровойпреобразователь 6, коммутатор 7, регистр 8, коммутатор 9, блок элементов НЕ 10, блок элементов И 11, сумматор 12, регистр 13, коммутатор 14,сумматор 15, элементы ИЛИ 16, 17, 18,логический блок 19, информационныйвход 20 анализатора, вывод 21 анализатора, логический блок содержит эле- амент И 22, элементы ИЛИ 23, 24, 28,элементы И 25, 26, 27, 29, 30. 2 ил.(2) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, а также при построении анализаторов и синтезаторов сигналов.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.На фиг,1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - блок"схема алгоритма работы устройства при вычислении 5-точечного дискретного преобразования в ортогональном а-базисе. 15Цифровой анализатор спектра в ортогональном базисе (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 (частоты), счетчик 3 размерности преобразования, дешифраторы 4 и 5, 20 ;аналого-цифровой преобразователь (АЦП, 6, коммутатор 7, регистр 8, коммутатор 9, блок 10 элементов НЕ, блок 11 элементов И, сумматор 12, регистр 13, коммутатор 14, сумматор 15, элементы 25 ИЛИ 16-18, логический блок 19, информационный вход 20 устройства, выход 21 устройства.Логический блок образуют элемент И 22, элементы ИЛИ 23 и 24, элементы 30 И 25-27, элемент ИЛИ 28, элементы И 29 и 30. На фиг,1 обозначены также выходы 31-36 логического блока и входы 37-41 логического блока.Анализатор спектра реализует преобразование размерности И в ортогональном в-базисе, для которого 1-й отсчет з.-й базисной последовательности определяется какЯ; Я,Ы, 3=1, 1 (з. (И 11(. = 8; Ы-, 2( (1) К;ю 3 =1.+10 з.+ 11 И1+ К 5 где Ы= ---- основание системы 2 45 счисления, порождающее код золотой пропорции и обладающее . свойством о= с 1- +-А, 1-1У К - коэффициент норми)ровки,(1И 8;Ы Я., з.=И.Корреляционные и спектральные свойства Ы -базиса аналогичны свойствам известного ортогонального базиса, базисные последовательности которого определяются через числа фи-боначчи.Реализация преобразования в ю(-базисе на устройстве, функционирующем в коде золотой пропорции, позволяет заменить умножение на степень числаоперацией сдвига, Кроме того, реализация быстрого алгоритма преобразования позволяет избежать умножения на степень числа с высокого порядка, что снимает ограничения на размерность преобразования, связанные с разрядностью представления элементов матрицы преобразования.Алгоритм работы устройства рассмотрен на примере преобразования размерностью М = 5. С учетом (1) и (2) строки матрицы прямого преобразования имеют вид11 (3) =о (Я - 1 0 0 0) .1,(З) =(йЫ-1 О О) 1 Ц) =Г(ЮЫ 1-1 О)= -1 (.д. -з -з1 : - Я(.,(-ф.,-з -г .11)На графе 5-точечного быстрого пре-. образования (фиг.2) точками обозначены сумматоры, числа над стрелками означают умножение на эти величины, Х (1), У (г) - соответственно входные и выходные. отсчеты преобразования (д = 1,5). Вычисление выходных отсчетов имеет рекуррентный характер и определяется парой преобразованийУ, = (Я;(Е) - Х;+, (сЫ;8;И) = Я; И) Ы+ Х;(т);8, И) = Х,К) б,= 1,и;я 8 й(")"Содержимое сумматора 15 подаетсяна выход 20 устройства со сдвигом наодин разряд вправо, т.е. умноженноена с( ,. С помощью коммутатора 14 к второму входу сумматора 12 подключается выход регистра 13. (без сдвига)при вычислении первого У и И-го. У(й) спектральных коэффициентов иливыход регистра 13 (сдвинутый на одинразряд вправо) при вычислении остальных спектральных коэффициентов У;(С)(1 = 2,М), При этом на управляю-, щий вход коммутатора 14 с выхода элемента ИЛИ 18 поступает соответственно уровень логической единицы илиуровень логического нуля. Коммутатор9 кода производит сдвиг выхода регистра 8, поступающего на вход сумматора 12, на 0,3 или 7 разрядоввправо при умножении на коэффициент6982 15 ратора 5 через элемент ИЛИ 18 подклюходов дешифратора 5 логический блок2 О 19 выходом 35 открывает блок 11 элеХ(г.), На выходе 21 сумматора 15 появляется значение первого выходного 25 отсчета У(Т) = (Х,(й) Я - Х(Та(а на выходе сумматора 12 - значение промежуточной суммы Я(1) = Х (С) + + Х 1(г) Я аГ , До появления следуюЗО ходе счетчика 2 состояние устройства не изменяется. тора 15 появляется значениевтороговыходного отсчета У(С) = (Я- Х(Са , а на выходе сумматора12 - значение третьей промежуточнойсуммы Я,(Е) = Я,И) + Х,(с). После вычисления (Х)-го выходного от счета У Н(С) = (Я Н.;(с) - Х Н( аначинается умножение промежуточнойсуммы Я Н(С) на коэффициент Я . Приэтом по единичному сигналу на выходедешифратора 5 логический блок 19 на 45 выходе 32 вырабатывает управляющиесигналы для записи сдвинутой промежуз 141 Я первого входного отсчета Х(1) и М й промежуточной суммы. С помощью коммутатора 7 к входу регистра 8 подключается выход АЦП 6 для занесения кодов входных отсчетов или выход коммутатора 14 при выполнении умножения .на коэффициент бСчетчик 2 служит для деления тактовой частоты генератора 1 на три, Дешифратор 4 по значениям счетных выходов счетчика 2 устанавливает уровень логической единицы на одном из своих выходов, пб значению которых логический блок 19 вырабатывает сигналы на выходах 32 и 33 для управления коммутатором 9, переключением коммутатора 7 и записью в регистр 8, а с выхода 31 - записью в регистр 13. Эти управляющие сигналы стробируются в логическом блоке выходами дешифратора 5, на которых уровень логической единицы появляется при поступлении соответственно первого Х (й) и последнего Х И) отсчетов входного векКтора преобразователя, т.е. когда производится умножение на коэффициент Й. По единичным значениям входов 40 и 41 логический блок 19 выходом 35 закрьвает блок 11 элементов И, так как при вычислении спектральных коэффициентов У,И) и У, необходимо исключить операцию вычитания.Уровень логической единицы на выходах дешифратора 4 появляется при значениях выхода счетчика 2, равных соответственно 1, 2 и 3По единичным значениям первых выходов дешифраторов 4 и 5 логический блок 19 выходом 34 сбрасывает в нуль регистр 13 перед умножением входного отсчета Х,(С) на коэффициент ЯСчетчик 3 производит счет по мо-дулю Н.Таким образом, при считьвании с выхода АЦП 6 кода первого отсчета Х (1) входного вектора К(1) в регистр 8 происходит суммирование его с нулем на сумматоре 12. Затем при поступлении второго тактового импульса с генератора 1 происходит запись суммы в регистр 13, перепись ее в регистр 8, сложение сдвинутого на три разряда вправо содержимого регистра 8 и содержимого регистра 13 на сумма 5 торе 12, т.е. вычисление суммы Х,(С) + + Х,И) Ы . При поступлении третьего тактового импульса с генератора 1 происходит запись этой суммы в регистр 13 и сложение ее со сдвинутымна семь разрядов содержимым регистра8, т.е. вычисляется сумма (Х++ Х(Й) с- ) + Х,(Е) ( , что соответствует умножению Х,(Т) на коэффициент С. При поступлении четвертоготактового импульса значение Х Йзаписывается в регистр 13. Одновременно поступающий с выхода счетчика2 импульс изменяет состояние счетчика 3, происходит запись в регистр8 кода входного отсчета Х(С), Нулевой уровень сигнала на выходе дешифчает к выходу коммутатора 15 сдвинутое на один разряд вправо содержимое регистра 13, По нулевым значениям выментов И, и на вход сумматора 15 поступает обратный код входного отсчета щего тактового импульса на втором выПосле записи кода входного отсчетаХз в регистр 8 на выходе 2 1 сумматочной суммы Я (- в регистр 8и сдвига его содержимого на три разряда вправо в коммутаторе 9Затемпо единичным значениям выхода дешифратора 5 и выхода дешифратора.4 логический блок 19 единичным сигналом сГ выхода 36 подключает к выходу коммутатора 14 выход регистра 13 для по-.; лучения в сумматоре 12 суммы (Я (йх х Ы + (Я (с) 1 + ЯН(с. По следуНющему тактовому сигналу с выхода генератора 1 происходит запись кода входного отсчета Х,(г+1) в регистр 8, 5 14 считывание выходного отсчета У(С)(Б,И) Ф ) в(с выхода 21 устройства, начинается вычисление отсчетов выходного вектора У(1+1) аналогично описанному алгоритму вычисления выходного вектора 7(1),16982 6ному входу первого коммутатора, ин-формационный выход первого счетчика подключен к входу первого дешифратора, первый выход которого подключен к первому управляющему входу второго коммутатора, второй выход первого дешифратора подключен к первым входамтий выход первого дешифратора подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму управляющему входу второго ком 10 Анализатор спектра в ортогональном базисе, содержащий .блок элементов НЕ, блок элементов И, аналого-цифровой Преобразователь, информационный вход Которого является информационным входом анализатора, первый и второй регистры, первый и второй сумматоры, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу первого счетчика, а вход переноса второго сумматора является входом логической единицы анализатора, о т - л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первый, второй и третий коммутаторы, первый и второй дешифраторы, второй счетчик, шесть элементов ИЛИ, пять элементов И, элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу блока элементов И, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого являет- . ся выходом анализатора, выход переноса первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, первым входам первого и второго элементов ИЛИ и тактовому входу аналого-цифрового. преобразователя, выход которого подключЕн к первому информационному входу первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого подключен к входу блока элементов НЕ и информационному входу второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго регистра, выход которого подключен к второму входу второго сумматора.и информационному входу третьего коммутатора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора и второму информационмутатора и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому входу четвертого. элемента. ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу разре 15 20 шения считывания второго регистра,информационный выход второго счетчика подключен к входу второго дешифратора, первый выход которого подключен к второму входу четвертого элементаИЛИ, второмувходу первого. элемента И,первому входу пятого элемента ИЛИ и первому входу шестого элемента ИЛИ,. 30 выход которого подключен к входу элемента НЕ, второй выход второго дешифратора подключен к второму входу шестого элемента ИЛИ,.второму входу четвертого элемента И и второму входу 35 пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, выход второго элемента И подключен к второму входу третьего. элемента ИЛИ, третьему управляющему входу второго коммутатора,управляющему входу первого коммутатораи второму входу .первого элемента ИЛИ, выход которого подключен кустановочному входу первого регистра,40 выход первого элемента И подключен ктактовому входу второго регистра, выход блока элементов НЕ подключен к .второму входу блока элементов И, выход генератора тактовых импульсовподключен к второму входу пятого элемента И, а выход четвертого элементаИЛИ подключен к управляющему входутретьегокоммутатора. 45 50 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я первого и второго элементов И, треЗаказ 4065/4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор Проектная,ю" 4 Подписноевенного комитета СССРетений и открытий5, Раушская наб., д, 4/5 Тираж 7 НИИПИ Государс по делам изоб 35, Москва, Ж