Цифровой автокоррелятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХОааеащвеОев РЕСПУБЛИК 6 Г )5/3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АН(72) С.А, Прохоров и В,Н, .Велоли- , распределитель импульсов и дополнипецкий . : тельный блок коммутации, информацион- (7 Ц Куйбышевский ордена Трудового . ный вход которого подключен к выходу Крэсного.Знамени политехнический ин- первого блока умножения, а выходы доститут им.В.В. Куйбышева . полнительного блока коммутации, кроме (53) 681.323(088.8) : . первого, объединены с соответствую- (56) 1. Авторское свИДетельство СССР, щими выходами блоков коммУтации,пер- В.738887, кл 6 06 Г 15/336, 1974, : вый выход дополнительного блока ком 2 Авторское .свидетельство. СССР . . мутации объединен с первыми выходами по заявке Р 3306092/24,:блоков коммутации и подключен к вхо" .кл. О 06 Р 1533 б,. 1981 (прототип).ду первого сумматора, причем:инФорма- (54)(57) ЦИфРОВОЯ АВТОКОРРЕЛЯТОР, ционные,входы остальных ячеек памяти содержащий н ячеек памяти; информа- и вторые входы блоков умножения соедин ционный вход первой иэ которых яв-. .иены с первым информационным входом ляется первым информационным входом. автокоррелятора, а управляющие вхоавтокоррелятора, а выходы всех ячеек ды ячеек памяти объединены с. управляпамяти подключены к первым входамющими:входами сОответствующих вспомб 4 ффф соответствующих блоков. уМНожения, .гательных сумматоров и подключены кффффф, выходы которых, .кроме первого блока соответствующим выходам распредели- умножения, подключены к инФормацион-,. теля импульсов, вход которого являет-е . ным входам соответстэующкс" (п)-х ся входом синхронизации автокорреляблоков коммутации, одноимейные вы- тора, инФормационные входы вспомогаходы которых объединены и подключены . тельных сумматоров объединены и явля к входам соответствующих м,суммато- ются вторым информационным входом ров, начиная с второго сумматора, вы- устройства автокоррелятора, а выхо- рюша, ходы всех а (еп) сумматоров являют" . дМ соединены с управляющими входами файф .ся соответствующими выходами автокор- блоков коммутации соответственно, 1020835Изобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для определения корреляционной функции текущего стационарного случайного процесса, представленного неравноотстоящими отсчетами, в реальном масштабе времени,Известен адаптивный коррелометр, содержащий два аналогоцифровых преобразователя, блок умножения, генератор импульсов, блок памяти, два на- о копителя, счетчик, блок усреднения, блок задания погрешности, два сумматора, дополнительный счетчик, накапливающий сумматор Г 1 ).Указанный адаптивный коррелометр предполагает ругулярную дискретизацию входного процесса и не позволяет вычислять корреляционную функцию процесса с нерегулярным шагом дискретизации.Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является цифровой коррелятор, содержащий два блока памяти, состоящих из и последовательно соединенных ячеек памяти каждый,и блоков умножения, (и) блоков вычитания, (и.-1) блоков коммутации, п сумматоров.Первым входом коррелятора является вход первого блока памяти. Выход первой ячейки первого блока памяти под- ЗО ключен к первым входам блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих ячеек пер вого блока памяти. Вход первого сумматора соединен с выходом первого 35 блока умноженияВторым входом коррелятора является вход второго блока памяти, выходы ячеек которого, кроме первой, подключены к первым входам соответствующих блоков вычитания, Ц) вторые входы которых подключены к выходу первой ячейки второго блока памяти. Выходы блоков вычитания подключены к первым входам соответствующих блоков коммутации, вторые входы 45 которых соединены с выходами соответствующих блоков умножения, кроме первого. Выходы блоков коммутации подключены к входам соответствующих сумматоров, кроме первого (.2 3.Однако для вычисления временных задержек требуется большая разрядность ячеек второго блока памяти и блоков вычитания, так как на второй вход устройства. подается абсолютное значение времени входного процесса. Кроме того, блоки памяти должны обеспечивать параллельные сдвиги содержимого ячеек, что усложняет их конструкцию. Наличие второго блока памяти и блоков вычитания усложняет кор релятор.Цель изобретения - упрощение устройства.Указанная цель достигается тем, что в цифровой автокоррелятор, со- у держащий и ячеек памяти, информационный вход первой из которых является первым информационным входом авто- коррелятора, а выходы всех ячеек памяти подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, выходыкоторых, кроме первого блока умножения, подключены к информационным входам соответствующих (и)-х блоков коммутации, одноименные выходы которых объединены и подключены к входам соответствующих гп сумматоров, начиная с второго сумматора, выходы всех п (щи ) сумматоров являются соответствующими выходами автокоррелятора, введены и вспомогательных сумматоров, распределитель импульсов и дополнительный блок коммутации, информационный вход которого подключен к выходу первого блока умножения, авыходы дополнительного блока коммутации, кроме первого, объединены с соответствующими выходами блоков коммутации, первый выход дополнительного блока коммутации объединен с первыми выходами блоков коммутации и подключен к входу первого сумматора, причем информационные входы остальных ячеек памяти и вторые входы блоков умножения соединены с первым информационным входом автокоррелятора,а управляющие входы ячеек памяти объединены с управляющими входами соответствующих вспомогательных сумматоров и подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов, вход которого является входом синхронизации автокоррелятора, информационные входы вспомогательных сумматоров объединены и являются вторыминформационным входом автокоррелятора, а выходы соединены с управляющими входами блоков коммутации соответственно,На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2график входного случайного процесса;на фиг. 3 - структурная схема блокакоммутации,Первый вход 1 устройства подключен к информационным входам каждойиз и ячеек 2 памяти и вторым входамкаждого из и блоков 3 умножения, первые входы которых подключены к выходам соответствующих ячеек 2 памяти.Второй вход 4 устройства подключен кпервым входам вспомогательных сумматоров 5, вторые входы которых объединевы с управляющими входами соответствующих ячеек 2 памяти и подключены к соответствующим выходам распределителя б импульсов, вход которо го является третьим входом 7 устройства. Выходы вспомогательных сумматоров 5 подключены к управляющим, а выходы блоков 3 умножения к информационным входам соответствующих блоков 8 коммутации, выходы которыхподключены к входам т соответствую- На выхода% вспомогательных суммащих сумматбров 9. Выходы сумматоров тоРов 5 фоРмируются задержки време- являются выходами устройства. ни между отсчетами входного процесцифровой автокоррелятор работает са соответственно: на выходе перво- следующим образом. го 1;,+2+4 ф.з,ф ф,Е.Перед началом работы ячейки 8 па-:.ва выходе второго.Вй +л д 1;:- мяти, а также сумматоры 9 и вспомо" =-+2; на выходе д -го О, на выходеф.-1гательные сумматоры 5 обнулены, На +1) -го ЗФ. +31, дФ.:Ь-Ь. третий. вход 7 устройства поступают 1=п+" 1-пф 2 " 1 1 -пи синхроимпульсы, по. которым осущест- ц на выходе н-го ь+Ю, . +. +И.: вляется прием текущих значений вход- ;ф 1 ф 1-);ьного процесса в. ячейки 2 памяти иТаким образом, с приходом на тресуммирование текущих интервалов вре- тий вход 7 устройства В-го синхроиммени между отсчетами входного процес- пульса на информационные входы блоса во вспомогательных сумматорах 5. д 5 ков 8 коммутации подаются частичные Причем в.общем случае входной про- произведения с выходов соответствуцесс представлен неравноотстоящими ющих блоков 3 умножения, а на управ- отсчетамивремени. Запись текущих ляющие входы блоков 8 коммутации по- значений входного процесса и сумми-.даются соответствующие,им временные рование текущих интервалов времени задержки. Поскольку время не убыва.осуществляется в соответствии с прин- ет, то указанные задержки не равны ципом циркуляциоииой организации па- между собой,. Каждый блок 8 коммутамяти. Согласно этому принципу с при- . ции выцает частичное произведение, ходом . го синхроимпульса на третий находящееся на его информационном вход 7 устройства на первый вход 1 5 входе, на свой определенный выход и устройства поступает текущее значе- " далее на определенный сумматор 9,"2ние входного .процесса х;, а на вто- . номера которых соответствуют коду рой вход 4 устройствапоступает теку- временной задержки, находящемуся на щий интервал времени а 1;1- 1.; . Рас управляющем входе указанного блока пределитель б импульсов ооуществляет коммутации. Таким образом, адресом последовательную запись текущего зна каждого частичного произведения явчения х входного процесса в ячейку . ляется код соответствующей временной 2 памяти с номером Ф=йпккуь+" . и РМ- задержки и вследствие неравенства решает обнулеиие вспомогательного , временных задержек частичные проиэсумматора 5.с таким же номером. В ведения пересылаются в разные сую- остальных вспомогательных сумматорах 35 маторы 9, число которых т в общем 5 йроисходит суммирование:а 1 с со-. .случае больше числа о ячеек памяти. держанием этих сумматоров 5. Таким . Частичное произведение х 2 с выхода образом, с ПрикоДоМ 1-го сннкроим", -го блока 3 умножения пересылается пульса в ячейках 2 памяти находятся .всегда в первый сумматор 9, так как следующие текущие значения входного 4 О в -м вспомогательном сумматоре 5 . процессау в первой х; +1 р во второй находится нулевая задержка. х;2 у.; в.)-й х) у в +1)-й х.После прихода последнего й-го1-С+ фвв-й х; . . синхроимпульса и последней пары ,Хи 1 в сумматорах. 9 находятся суммй,Аналогично осуществляется последо-д 5 которые после. усреднения дают искователвиость обнуления вспомогательных мые ординаты оценки корреляционной фун= сумматоров 5.: На выходе блоков. 3 умно- кции входного процесса, представленного жения формируются частичные произве- неравноотстоящими отсчетами времени, денйя соответственно: на выходе пер-Для пояснения работы устройства ВОГО Х; +, Х)1 На вЫХОдЕ ВтОРого . ,)О пРедставлена таблица соответствия х; .+х.;) на выходе -го х,у на содержимого составных блоков автовйхойе )+1)го х; + х йа вы- :.коррелятора синхроимпульсам, приходе и -го х; . х;. . ходящим на третий вход 7 устройства.к+ +3 1 4 .1 х ф сс счсч е с 3 + сс Вссчщ сч гх х х х хх + + + + +. +.техническая реализация цифрового автокоррелятора может быть осуществлена с использованием элементов ЦВТ. Ячейки 2 памяти могут быть выполнены на триггерных элементах памяти, количество которых в каждой ячейке 2 равно разрядности первого входа 1 устройства, Количество сумматоров 9 равно требуемому числу ординат корреляционной Функции, Количество ячеек 2-памяти и вспомогательных сумматоров 5 зависит в общем случае от корреляционных характеристик входного процесса (максимального интервала корреляции, коэффициента сжатия входного процесса),я пч, Разрядность 15 вспомогательных сумматоров 5 может быть вычислена, исходя из максимальной задержки времени между отсчетами входного процесса, находящимися одновременно в ячейках 2 памяти устройства, и регулярной частоты дискретизации входного процесса. Блоки 8 коммутации представляют собой узел,сочетающий в себе Функции дешифрацииуправляющего сигнала и коммутацииинформационного, и могут быть выполнены по схеме, укаэанной на фиг. 3,где обозначены управляющий вход 10блока 8 коммутации, информационныйвход 11, дешифратор 12, элементыИ 13. Дешифратор 12 и элементы И 13являются узлами интегральной микроэлектроники.Использование новых элементов - йвспомогательных сумматоров, дополнительного блока коммутации и распре-делителя импульсов позволило упростить схему циФрового автокоррелятора за счет упрощения конструкцииячеек памяти, уменьшения разрядности вспомогательных сумматоров (эасчет суммирования интервалов временимежду отсчетами, а не.,самих текущихзначений времени) и отсутствия дополнительного блока памяти,