Устройство для вычисления мультипликативной свертки

му тноситс вычи зи и можетспектральногиза электридля тавленных зобретени р л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретениелительной техникебыть использованои корреляционногоческих сигналов,цифровой форме. Ц повышение помехоустоичивости. Пос ленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входят счетчик 1, блок постоянной памяти 2, блок памяти 3, вычитатель 4, умно- житель 5, суматор 6, блоки памяти 7,8, вычитатель 9, умножитель 10, сумматор 11, блок памяти 12, умножители 13 и 14, блок быстрого преобразования Фурье 15, блок разделенияРспектров 15, блок согласованных фильтров 17,18, блок смешения спектров 19, блок быстрого преобразования Фурье 20, генератор тактовых импульсов 21, блок управления 22, блок постоянной памяти коэффициентов 23 и шина управления 24. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике, связи и может бытьиспользовано для спектрального и корреляционного анализа электрическихсигналов, представленных в цифровойформе.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости,На чертеже изображено устройстводля вычисления мультипликативнойсвертки.Устройство содержит счетчик 1,блок 2 постоянной памяти, блок 3 памяти, вычитатель 4, умножитель 5,сумматор б, блок 7 памяти, блок 8памяти, вычитатель 9, умножитель 10,сумматор 11, блок 12 памяти, умножители 13,14, блок 15 быстрого преобразования Фурье, блок 16 разделения110спектров, первый блок 17 согласовайного фильтра, второй блок 18 согласованного фильтра, блок 19 смешивания спектров, блок 20 быстрого преобразования Фурье, генератор 21 тактовых импульсов, блок 22 управления,блок 23 памяти коэффициентов и шину24 управления.Устройство работает следующим образом,Входные послсдовательности отсчетов Х (п )и У (ы ), соответствующиесигналам Х (г.) и 7 (С ), поступаютсоответственно на действительную и мнимую части комплексного входа первогоблока 15, который обрабатывает их по 35следующему алгоритму:Х(и) + ХК(и) А(К) - 1 В(К);А(К) = Хс(К) з(к)эВ(К) = Х, (К) + ,(К), (1)где Х , Ус - четные составляющие 40спектров сигналов Х (1 )и уХ , У - нечетные составляющие/спектров сигналов Х ( )иУ(1), 45Вычисленные последовательностиА(К) и В(К) с комплексного выходапервого блока 15 поступают на комплексный вход блока 16 разделенияспектров, который обрабатывает их 50по алгоритму, использующему свойствачетности и нечетности:Х (К) = Х,(И -К), (2) И - число отсчетов в последова 55 тельности 1 е(3) На выходе блоке 17 вычисленные Хс(К) и Х (К), а также У (К) и У (К) попарно объединяются в комплексные последовательности спектровХ (К) и У (К), которые с первого и второго комплексных выходов блока 17 поступают на комплексные входы соответственного первого и второго блоков 17 и 18 согласованных фильтров, где происходит их перемножение с компексными спектрами импульсных характеристик фильтров, т.е. вычисление взаимных спектров Х,(К) и 2(К) по алгоритму2 (1) = Х (К) Ь (К)22 (к)(к)1(к)( ф) где Ь з (К) и и (К) - комплексныеспектры импульсных характеристик гервого ивторого фильтров. Вычисленные комплексные последоФЪвательности взаимных спектров 2,(к)и 2 (К) с выходов первого и второгофильтров поступают соответственно напервый и второй комплексные входыблока 19 смешивание спектров, который вычисляет комплексную смесьспектров К(к), составленную так, чтобы в результате С (п) представлялафункцию свертки первого сигнала симпульсной характеристикой первогофильтра, а мнимая часть результатаС ,(п ) представляла функцию сверткивторого сигнала с импульсной характеристикой второго фильтра, вместо,традиционного решения задачи, когдазначения сверток можно получить, произведя обратное преобразование Фурьенад каждой из комплексных последовательностей 2,(К) и 2(к).Алгоритм работы блока 19 смешивания спектров описан отношениямиВ(К) = Р(К) + 1 й(К),Р(К) =Ке(2,(К + 1 т(2(К (5)Е(К) =Не(2(к - 1 ш(2,(К,где Ке, 1 й - обозначения действительной и мнимой частейкомплексных величин.1451723 Тьс = -Игде И - количествображении.При заданных М инования логарифма аражения1а = -1)Т отсчетов в отоТ значение оснаходится из вы) (15) 55Входные последовательности Х(С)и У(С) поступают на вход устройствав виде последовательностей цифровыхотсчетов: Вычисленная комплексная смесь К(К) с выхода блока 19 смешивания спектров поступает на комплексный вход второго блока 20 дискретного преобразования Фурье, который обрабатывает ее по алгоритму(К(К) - фС (и ) + 3 С (и ), (6)х Выходные последовательности перво 1 О го блока 15 представляют собой результат отображения входных сигналов Х(с) и У(С) в логарифмический масштаб:Х(с) в М(с)Х(1 од с) (7)У(с) - + М(с)У(1 од,с),При этом в памяти блоков первого и второго фильтров заложены коэффициенты, полученные в результате преобразования Фурье над функциями времени Ь ( ) и 1)), гдеЬ (с, ) = М(ос, )Ь,(1 од К);Ь (г ) = м)с )Ь (1 о к), (В)Такое преобразование приводит к 25 тому, что в случае допплеровской деформации любого из сигналов Х(С) или (.(с) (для удобства введем символ обобщенного сигнала Б(сБ(с) - Б(с/ес) (9) 30 Отображение Б (с/Ы) в логарифмический масштаб будет отличаться ототображения влогарифмический масштабсигнала Б(с) лишь величиной сдвигана новой оси времени с = 1 оИас,численно равной с(, = 1 одК,Действительно,Б(с/Ы)- М(с)Б(1 ояас/ы.)==1 офаСоВцгде М(с) - нормирующий амплитудныймножитель.В этом случае выражение описыУ45 вающеее свертку С (с ) сигналаБ (с ) с импульсной характеристикой фильтра Ь,) будет иметь вид:С(Е) = Б() Ь( -с )дс, (11)Максимум значения свертки будет 50 сдвинут по оси аргумента на величину 1 оя е,Таким образом, по сдвигу можно будет судить о характере движения. Х(с) - Х(и Ьс);у( ) - у(и Ьс), (12) где и - номер отсчета,- интервал дискретизации поКотельникову, и=0,1,2, . И 1,Х - количество отсчетов в выборке.Выполнение условий Котельникова дает возможность определить значение сигнала на любой момент времени методом линейной интерполяции двух известных значений, находящихся на оси аргумента слева и справа от интересующей нас точки, В результате преобразования значение сигнала, соответствующее нулевому отсчету (и=О), Б(0) отобразится на ось нового аргумента с =1 оя с в точку с =-ос поаэтому для простоты анализа исключим ее из рассмотрения и будем считать, что(и)=1 од(и Ьс);зир(с (и=1 одаМ - 1)Ьс (13)з.ий(с (и1 оЯаЬсЧисленное значение длительности(14)Значение аргумента, соответствующее максимуму свертки, вычисляется с точностью до интервала дискретизации Ь с отображенного сигнала Б (с): Выполнение операции отображения включает в себя следующие этапы:а) нахождение в исходной последовательности Б(и) временной координаты С(и ), выраженной в числе аддитивных отсчетов Ь с, являющейся образом для очередного и значения аргу-Составитель А.Баранов Техред А.Кравчук Корректор В.Гирняк Редактор А.Лежнина Заказ 7082/48 Тираж б 67 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям к открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1451 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены четыре блока памяти, два сумматора, два вычитателя, четыре умножителя, блок постоянной памяти и счетчик, информационный выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, первый выход которого подключен к адресным выходам первого второго, третьего и четвертого блоков памяти, входы управления записью-считыванием которых подключены к второму выходу блока постоянной памяти, третий выход которого подключенк первым входам первого и второго умножителей, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого блоков памяти, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго операндов первого бло б ка быстрого преобразования Фурье,723 8выходы реальной части первого и второго блоков памяти подключены к первым входам соответственно первого и второго вычитателей,.выходы которых подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого умножителей, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого и второго сумматоров, выход меньшей части первого блока памяти подключены к второму входу первого вычитателя и второму входу первого умно- жителя, выход мнимой части второго блока памяти подключен к второму входу второго вычитателя и второму входу второго умножителя, четвертый выход блока постоянной памяти подключен к вторым выходам третьего и четвертого умножителей, информационные входы первого и второго блоков памяти являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства а счетный вход счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов.