Автокоррелятор

(: 06 Р 15/33 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ния коррел ныборк ния Г тор 7, теграт нин СССР 979. ств 336 и нающ оррел вычисле ной фу) ециачисл блока ности сить б но в 1 ля опе он рел рного брете)ь ГОСУДАРСТ 6 ЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытияПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относилизированным средствамной техники и лреднззнаративного определения кной функции текущего стслучайного процесса. Це овьппение быстродеиствия. Автотор содержит блок 2 заданияблоки 3, 4 и 5 воспроизреденера ор 6 импульсов, сумма- блоки 8, 1 О и 11 умножения, ипр 9, блок 2 задержки, накалй сумматор 13. Отличие авто- тора состоит в одновременном нии двух ординат корпеляционкнип без воспроизведения из дополнительной последовательигпалов, что позволяет новыстродействие устройства пример раза. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к специализированным средствам вычислительнойтехники ц предназначено для оперативного определения корреляционной функ 5циц текущего стационарного случдйногопроцесса,Цель изобретения - повышение быстродействия двтокорреляторд,На Фцг. представлена структурнаясхема автокоррелятора; на фиг.2структурная схема блока воспроизведения; ца фцг. 3 - сгруктурная схема узла формирователей импульсов; нафцг,4 - структурная схема первогосчетчика блока воспроизведения; цаФцг,5 - алгоритм управления записьюблока памяти первого счетчцкд блокавоспроизведенн; гд Фи.6 - структурная схема блока задержки.20Автокорр"лятородержит выходыблока 2 здддцця выборки, блоки 3-5воспроизведения, генератор Ь ц.пульсов, сумматор 7, блок 8 умножения,интегратор 9, блоки умцож ния 10 и 11, 25блок 12 задержки, накапливающей сумматор 13, выходы текущей первои 14и текущей второй 15 ординат,Блок 3 воспровведения (фиг.2) содержит узел 16 Формирователей им -пульсов, су.едгор 17, элемент 18 сравнения, счетчики 19 и 20, информационные вход 21 и выход 22, адресный выход 23, сицхроцзируеций выход 24,тактовый вход 25, тактовый выход 26 иэ 5выход 27 текущей задержки,Узел б Формирователей импульсов(фиг.3) состоит цз усилителя-Формирователя 28 адреса и усилителя-Формирователя 29 данных.Счетчик 19 (фиг,4) содержит элемент 30 счета, блок 31 памяти, счетный вход 32 и выход 33,Блок задержки ,Фиг,б) содержитузлы 34 и 35 памяти, коммутатор 36, 45информационный вход 37, выход 38,вход 39 задания времени задержки,тактовый вход 40 и вход 41 заданиярежима записи-считывания.Лвтокоррелятор работает следующим50образом,Дискретиэироваццый во времени вход.цой сигцдп, преобразованный в цифровой двоичный код, заносится вблок 2 задания выборки. Блоки 3-5воспролгедеция (сигнала) осушествпя 55ют воспроизведене в заданной последовательности сигналов цз блока 2и передачу цх нд соответствующие вхо ды сумматора 7, блоков 8, 1 О и 11 умножения и блока 12 задержки. Блок 2 задержки осуществляет задержку сигналов,поступающих ца его первый вход, на число тактов, равное абсциссе вычисляемой корреляционной функции.Обозначим текущие значения адресов сигналов, выбранных блоками 3-5 воспроизведения (сигнала), соответственно через 1 с, 1, и. С учетом принятых обозначений сигнал, поступающий на информационный вход интегратора 9, после каждого цикла считывания иэ блока 2 определяется н соответствии с выражениемХ = Хе(Х и + Х, (1) где г - номер цикла считывания сигналов блоками 3-5 воспроизведения (сигцдла) иэ блока 2, 1 = 1,2,3,;величина задержки сигнала,равная дбсциссе вычисляемой ордцнаты корреляционной функции;У,ХЕ,У., - значение сигналов, считанных блоками 3,4 и 5 воспроизведения сигнала; и, 1,) - текущие значения адресовсигналов, считанных цзблока 2, причем(3) и= О,Накапливающий сумматор 13 производит суммирование сигналов, поступающих на его информационные входы, и сигнал на его выходе определяется в соответствии с выражением Х (г) = ХХ), + Х Х, , (4) В интеграторе 9 эа время считывания из блока 2 заданного объема выборки происходит усреднение сигнала Х (1), определяющееся в соответствии с выражениемМХ = С 2 Х 1(г), (5) где Х - ордината корреляционной1функции, вычисленная длявеличины задержки сигнала,равнойС - козффицйент передачи интегратора 9;162806 максимальное чи. чо циклов считывания сигналов привоспроизведении заданногообъема выборки.В сумматоре 13 происходит усредне 5 ние сигнала Х (1), определяющееся в со.21соответствии, с выражениемХ - СХ (1). (6)После обработки одной дыборки реа лизации в блок 2 эдноси 1 ся новая выборка, которая обрабатывается аналогично предыдущей, и т,д.На выходах 14 и 15 устройства формируются текущие значения оценки кор реляционной функции для величин задержки сигнала, равных соответственно 3 и 23 .В исходном состоянии, т.е. перед20 началом вычисления первой пдры ординат корреляционной функции, в первом счетчике 19 первого блокд 3 воспроизведения (обозначим его содержимое через,1) - 1, во втором счетчике 20 (обозначим его содержимое через ш )25 О, в сумматоре 17 (обозначим его содержимое через Р) - 1. При поступлении на вход 25 второго счетчика 20 очередного импульса к содер 1 имому сумматора 17 и второго счетчика 20 прибавляется 1, т.е.Р =Р+1; ш=ш+ (7)При равенстве содсрдимого 11 ервого счетчика 19 и второго счетчика 20 (Р=ш) элемент 18 срдвнения вырабдты вает сигнал, по которому обнуляется второй счетчик 20 (т.е. ш = О), а к содержимому сумматора 17 прибавляется содержимое первого счетчика 19, таким образом, содержимое суммато ра 17 при Р = ш изменяется в соответствии с выражениемР = Р+3+1, (8) Содержимое сумматора через узел 16 поступает на адресный вход блока 2. Считанные из блока 2 данные через узел 16 поступают на выход 22 блока воспроизведения. При переполнении сумматора 17 сигнал переполнения поступает на вход первого счетчика 19, изменяя его содержимое, на вход второго счетчика 20, обнуляя его, и на выход 24 блока 3 воспроизведения, а В сумматор 17 заносится 1, В дальнейшем работа блока 3 воспроизведения осуществляется аналогично.Блоки 4 и 5 воспроизведения построены так зе, как и блок 3 воспро 6 6изведенг:я 11 ":а исключением того, чтгизменение содержимого первог 1 счетчика осуществляется сигналом переполнеп 1 " сумматора 17 блока 3 воспроизведения, поступающим нд синхровходы бг,е - кев 4 и 5. При этом в сумматор блока 4 воспроизведения заносится 1+1, д в сумматор блока 5 воспроизведения(сиг дпд) - 23+1. В дальней:чем бло - ки 4 и 5 воспроизведения работаютаналогично блоку 3Усилитель-формирователь 28 адреса и усилитель-формирователь 29 данных уэлд 16 рдботдют как шинные формиговдгели. Нд пх выходах вырабатываются соответствующие входным сигналы с требуемыми логическими уровнями. Элемент 30 счс 1 д первого счетчика 19 имеет двоичный коэффициент пересчета. Сигндл, поступдющий па вход 32 элемента 30, увеличивает его содержимое нд 1. Лвоичный код с вь 1 кодд элементд 30 поступает нд ддрссный входбло 1 е 31 памяти. В блоке 31 памяти запис. пы требуемые коды абсцисс, длякоторых вычисляются орпиндты корреляционной функции. В зависимо ти от ддннь 1 к, поступдющих на адресный вход блока 3 памяти, на его выходс :;ырабатьГидется значение дбсцис сы корр ляционНО 11 ФУНКЦИИ.В двтокорреляторе одновременно вычисляются две ординдты корреляционной функции для абсцисс, равных 1 и 21. Поэтому нд выходе первого счетчика 19 необходимо вырабатывать последовательность эндчений 1 1 минимизирующую общее количество повторных вычислений корреляционной функции.На фиг,5 приведен алгоритм определения данных, записываемых в блок 31 памяти при изготовлении устройства.Выполнение алгоритма начинается оператором "1". Оператор "2" присваивает переменной 3 максимальное значе- ние величины задержки сигнала, для которой находится оценка корреляционной функ 1 ни. Анализ переменной 3 на чет 1 11 ность выполняет оператор 3 , Р случае четности 3 следующим выполняется оператор "6", если значение 1 нечетно, то оператор "4" записываетн его в блок 31 памяти. Оператор 5 уменьшает значение 3 на единицу. Оператор "6" осуществляет запись всех нечетных значений 3 из интервала от 3/2+1 до 3 в блок 31 памяти, затем оператором "7" переменной 3присваивается значение, равное половине 3.Следующий за оператором "7"оператор "8" присваивает переменнойзначение, полученное в результатеделения 3 на два и отбрасывания отрезультата дробной части,Девятый оператор прсцзводит записьв блок 31 памяти всех значенийиз интервала от 3 +1 до 1, а следующий за пим оператор "10" присваиваетпеременной 1 значение 1 . Анализ величины 1 осуществляет оператор "11".Если 3 больше 1, то следующим выполняется оператор 3, если 3 равен 1,то в блок 31 памяти записывается эначение, и выполнение алгоритма завершается оператором "13", если 1 меньше 1, оператор Я 13 сс завершает вьсполнегпсе а,ссгорсстма. Бьсчис ение корреляционной функции в точках, найденных в результате реализации этого алгоритма, миспсмпзирует общее количество циклов вычссслений при одновременном выполнешпс условия ссахождессия всех ординат 25 корреляционной Функции.Определим коэффициент ускорения вычисления в соответствии с выражениемш сычКпсгде К - коэффициент ускорения вычиссепия;ш - ко;шчество вычсссляессьсх орди ансснат корреляционной функции;пс - коли,ество циклов вычисления,Получим дляшвыч 32 Кс = 1,52;ссс,ссс= 64 К 1,48;ш,= 128 К = 1,5.В блоке 12 задержки ссигнала) входная информация поступает на инФормационные входы первого и второго узлов 34 и 35 памяти. Сигналы, вырабатываемьсе коммутатором 36, подаются45 на управляемые входы узлов 34 и 35 памяти, причем одновременно на управляющий вход одного узла памяти подается сигнал эасгнси входной информации, а на другой - сигнал считывания информации.Формула и з о б р е т е н и я1. Автокоррелятор, содержащий блок эадансся пссборки, три блока воспроиз ведения, генератор импульсов, интегратор, перссмй блок умножения, сумматор, прссчем первый, нторой и третий выходы блока задания выборки соединены с информационными входами соответственно первого, второго и третьего блоков воспроизведения, тактовыевходы которых соединены с выходом генератора импульсов, выход окончанияцикла воспроизведения первого блокавоспроизведения соединен с синхровходами второго и третьего блоков воспроизведения и тактовым входом интегратора, информационный выход второго блока воспроизведения соединенс первым входом первого блока умножения, информационный выход первогоблока воспроизведения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с информационным выходом третьего блока воспроизведения,а выход сумматора соединен с вторымвходом первого блока умножения, выход которого соединен с информационным входом интегратора, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия, в него введены второй и третий блоки умножения,накапливающий сумматора и блок задержки, информационный вход, тактовыйвход, вход задания времени задержкии вход задания режима записи-считывания которого соединены соответственно с информационным выходом второгоблока воспроизведения, выходом генератора импульсов, тактовым выходомпервого блока воспроизведения и выходом текущей задержки первого блокавоспроизведения, адресные выходы первого, второго и третьего блоков воспроизведения соединены соответственно с первым, вторым и третьим адресным входами блока задания выборки, выход блока задержки соединен с первым входом второго блока умножения,второй вход которого соединен с информационным выходом второго блокавоспроизведения, а выход - с первыминформационным входом накапливающегосумматора, тактовый вход которогосоединен с тактовым выходом первогоблока воспроизведения, первый и второй входы третьего блока умножениясоединены соответственно с информационными выходами первого и третьегоблоков воспроизведения, выход третьего блока умножения соединен с вторым информационным входом накапливающего сумматора, выход интегратораи выход накапливающего сумматора являются соответственно выходом теку"сумматора и со вторым вход м "Г уления вторсго счетчика и являет я гак о"вым выходом блока, выход первогосчетчика соединен с вторым входом .лемента сравнения и третьим входом сумматора. 3. Аптокоррелятор по и.1, о т л и . ч а ю щ и й с я тем, что блок задержки содержит коммутатор и перв: й и второй узлы памяти, причем информационные входы первого и второго узлов памяти подключены к информационному входу блока, адресные входы первого и второ: о узлов памяти подключены к входу задания времени задержки блока, выходы первого и втсрого узлов памяти через монтажное ИЛИ подключены к выходу блока, пергый и второй выхо 1 ы коммутатора подключены к входам разрешения записи-считывания первого и второго узлов памяти, информационный и управляющий входы коммутатора являются соответственно входом задания режима записи-считывания и тактовым ходом блока,1628066 щей первой ординаты и вьп одом текущей второй ординаты автокоррелятора.2. Автокоррелятор по и.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок воспроизведения содержит узел форми 5 рователей импульсов, сумматор, элемент сравнения, два счетчика, причем счетный вход первого счетчика соединен с входом обнуления второго счетчика и выходом переполнения сумматора, являющимся сипхронизируюшим выходом блока, счетный вход второго счетчика является тактовым входом блока и соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом узла формирователей импучьсов, второй вход которого является информационным входом блс ка, первый и второй выхсды узла формирователей импульсов являются соответственно информационным выходом и адресным выходом блока, выход второго счетчика соединен с первым входом элемента сравнения и является выходом текущей задержки блока, выход пРанно" элемента сравнения соединен с вторым входом1628066 Составитель В.ОрловТехред Л.Олийнык Корректор М. Кучерявая Редактор А .Лежнина Заказ 342 Тираж 403 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101