Генератор дискретных ортогональных функций

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1756875 5 и,(5)5 0 06 - 1/025 ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ и ор,ГО ике и ть ис- рного и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ГЕНЕРАТОР ДИСКРЕТНЫХ ОРТНАЛЪНЫХ ФУНКЦИЙ(57) Изобретение относится к автоматвычислительной технике и может быпользовано для создания генерато Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис- . пользовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связ.Известен блок формирования функций Уолша, содержащий источник постоянного напряжения; и-разрядный счетчик (где 2" - число формируемых функций Уолша) и (и) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (где- порядковый нОмер группы,1 п), причем первый входумножителя первой группы подключен к вйходу первого разряда счетчика (нумерация разрядов со стороны старшего разряда счетчика), первые входы умножителей -й группы, кроме первой, подключены к выходам с первого по -й разрядов счетчика и к выходам умножителей групп с первой по (-1)-ю, вторые входы умножителей -й группы подключены к выходу (+1)-го разряда счетчйка, счетный вход счетчика является тактовым 2оборудования многоканальных систем связи. Цель изобретения - упрощение генератора, Генератор дискретных ортогональных функций содержит тактовый генератор, блок формирования функций Уолша, состоящий из источника постоянного напрякения, и-разрядного счетчика (где 2" - число генерируемых функций) и (и) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (где- порядковый номер группы,= 1,п), формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор и(п+1)дополнительных умножителей. 4 ил 2 табл. входом блока формирования функций Уолша, а выход источника постоянного напряжения, выходы разрядов счетчика и выходы умножителей являются выходами блока формирования функций Уолша.Однако известный блок формирования функций Уолша формирует систему функций Уолша, которая обладает большой эффективной шириной спектра, что ограничивает класс решаемых задач.Наиболее близкищ к предлагаемому по технической сущности является генератор дискретных ортогональных функций, содержащий тактовый генератор, блок формирования функций Уолша, состоящий из источника постоянного напряжения, и-разрядного счетчика (где 2" - число формируемых функций Уолша) и (и) групп умножителей по (2 - , 1) умножителей в каждой группе где- порядковый номер группы,= 1,п), формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор и 2" дополнител ьн ых умножителей (2" - число генерируемых функций), причем первый вход умно- жителя первой группы подключен к выходу первого разряда счетчика (нумерация разрядов со стороны старшего разряда счетчика), первые входы умножителей 1-й группы, кроме первой, подключены к выходам с первого по 1-й разрядов счетчика и к выходам умножителей групп с первой по (1-1)-ю, вторые входы умножителей 1-й группы подключены к выходу (+1)-го разряда счетчика, счетный вход счетчика является тактовым входом блока формйрования функций Уолша, а выход источника постоянного напряжения, выходы разрядов счетчика и выходы умножителей являются выходами блока формирования функций Уолша, выход тактового генератора подключен к тактовому входу блока формирования функций Уолша, выход второй функции Уолша блока формирования функций Уолша соединен с входом формирователя импульсов и с информационным входом первого ключа, выход 2 -й функции Уолша блока формирования функцйй Уолша соединен с информационным входом второго ключа, выход формирователя импульсов подключен к счетному входу триггера; прямой и инверсный выходы триггера подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, выходы первого и второго ключей подключены к входам сумматора, вйход сумматораподключен к первым входам всех дополнительных умножителей, выходы блока фор.мирования функций Уолша подключены к вторым входам дополнительных умножителей, выходы дополнительных умножителей являются выходамй генератора дискретных артогональных функций.Однако известный генератор дискретных ортогональных функций обладает значительной сложностью,Целью изобретения является упрощение-генератора,Поставленная цель достигается тем, что в генераторе дискретных ортогональных функций, содержащем тактовый генератор, формирователь импульсов. трйггер, два ключа; сумматор, (и+1) умножителей,и блок формирования функций Уолша; включающий и-разрядный счетчик и (и) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (2" - число генерируемых функций,- = 1,п-.1), причем выход тактового генератора соединен со счетным входом счетчика, выход первого разряда которого соединен с информационным входом первого ключа и входом формирователя импульсов, выход которого соединен со счетным входом триг-.гера, инверсный и прямой выходы котороготенциала, первые входы умножителей 1-й группы соединены с выходом (+1)-го разряда счетчика, второй вход умножителя первой группы соединен с выходом второго 15 умножителя, вторые входы умножителей )-йгруппы ) = 2,п) соединены с выходами с второго по (1+1)-й умножителей и выходами умножителей с первой по (1-1)-ю групп, второй вход к-го умножителя (1 = 2, и+1) соеди 20 25 ма генератора дискретных ортогональных 30 кции, имеющие число блоков р = 1,2й (где блок - последовательность одинаковых элементов). Вследствие этого значение максимальной эффективности ширины спектра 50 сигнала, входящего в систему, определяется с учетом,и = й (фиг. 3) 40 45 соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого соединен с первыми входами всех и+1 умножителей, а информационный вход второго ключа соединен с выходом и-го разряда счетчика, второй вход первого умножителя соединен с первым выходом блока формирования функций Уолша и с шиной единичного понен с выходом (К)-го разряда счетчика,выходы умножителей и умножителей с первой па (и)-ю групп являются выходами ге-. нератора.На фиг. 1 представлена структурная схефункций для случая и = 3; на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором дискретной функции Ф 5, 0); на фиг. 3 -временные диаграммы функций Уолша,формируемых аналогом; на фиг, 4 - временные диаграммы дискретных ортогональныхфункций, формируемых прототипом и предлагаемым генератором,Генератор дискретных ортогональных функций содержит тактовый генератор 1,блок 2 формирования функций Уолша, формирователь 3 импульсов, триггер 4, ключи 5 и 6, двухвходовый сумматор 7, умножители 8.1 - 8.4.Блок 2 формирования функций Уолша состоит из счетчика 9, умножителя 10,1 первой группы и умножителей 11.1 - 11.3 второй группы.Система функций Уолша содержит фунгде И - число элементов фазоманипулированного сигнала; Л 1 - длительность элемента сигнала..В прототипе для уменьшения числа блоков в функциях до значений мых аналогом, прототипом и предлагаемым генератором, представлены в табл. 2,По результатам табл. 2 видно, что зфй + 2 фективная ширина спектра системы сигнал2 2 5 лов, формируемых прототипом ипредлагаемым генератором, существенноиспользуется умножение всех функций Уол- меньше, чем у сигналов, формируемых анаша на одну и ту же функцию Ф(0, О). логом.Поскольку функции, формируемые про- Генератор дискретных ортогональныхтотипом, имеют максимальное число блоков 10 функций работает следующим образом, Р 2, знаЧение максимальной эффек-, Исходное состояние триггера 4 - едиМ+2ничное. Потенциалы с прямого и инверснотивнойшириныспектрасигнала,входящего го выходов триггера 4 поступают на в систему функций, формируемых прототи- управляющие входы ключей 5 и 6, Таким пом, определяется в соответствии с (1) и 15 образом, ключ 5 открыт, а ключ 6 закрыт.оказывается значительно меньшей, чем у Поддействиемимпульсовс.выходатактового генератора 1, постуйающих на счетныйОднако для этой цели в прототипе ис- вход счетчика 9, на выходах разрядов счетпольэуется 2" умножителей, поскольку чика 9 формируются функции Радемахера каждая из 2 функций Уолша умножается на 20 г 1( О), г 2( О).гп( О).функцию Ф(0,0). т,е. Функция Радемахера гп Щ, формируемая на выходе и-го разряда счетчика 9, предФ(0, 0)=ЧЧа(О, 6) Ф(О,О); ставляет собой функцию Уолша ЧЧа(2"-1, Ф(1, 0)=ЧЧа(1,0) Ф(0,0 ); 0), которая при упорядочении по Уолшу Ф(2, О)=ЧЧа(2, 0) Ф(0, 0); 25 формируется на 2"-м выходе блока форми- Ф(3, О)=ЧЧа(3, О ) Ф(О,О ); рования функции Уолша в прототипе. Эта Ф(4, 0)=ЧЧа(4,В) Ф(0,0) (2) функция через открытый ключ 5 поступает Ф(5, 0)=-/Ча(5,0) Ф(0,0 ); на вход сумматора 7 и формируется на его ф(6, 6) =ЧЧа(6, О ) ф(0,0 ); выходе.Ф(7, О) = ЧЧа(7, О ) Ф(О,О ); 30 Функция Радемахера г 1( 0), формируемая на выходе первого разряда счетчика 9, представляет собой функцию Уолша ЧЧа(1,Так как все 2" функций Уолша, кроме Й которая при упорядочении по УолшуфорЧЧа(О, О), формируются из п функций Раде- мируется на втором выходе блока формиромахера посредством их перемножения, то 35 вания функций Уолша в прототипе. Эта для получения функций Ф(, О) достаточно функция поступает на вход закрытого ключа осуществить умножение функции Ф(0,0) на6 и вход формирователя 3 импульсов, Б мокаждую иэ и функций Радемахера и в даль- мент смены знака этой функции срабатыванейшем использовать эти произведения ет формирователь 3 импульсов, Импульс, для формирования дискретных ортогональ поступающий с его выхода, изменяет состоных функций Ф(, В), В этом случае число яние триггера 4, а следовательно, и состоя- умножителей окажется равным (и+1) с уче- . ние ключей 5 и 6. В результате функция г 1 том умножителя, необходимого для форми- (Й через открытый ключ 6 поступает на вход рованйя из функции ЧЧа(О, О) функции Ф(0, сумматора 7 и формируется на его выходе.Д) . 45 Таким образом; в течении 2 "тактов наДля различного числа функций, форми- выходе сумматора 7 формируется функция руемых прототипом и предлагаемым гене- Ф(0, О), первый полупериод которой предратором, было рассчитано число ставляетсобой первый полупериод функции умножителей 8, входящих в состав их схем. гл( О) (или ЧЧа(2"-1, 0, а второй полупериРеэультаты расчетов представлены в табл. 50 од представляет собой второй полупериод 1,функции г 1( О) (или ЧЧа(1, В.Как следует из расчетов, представлен- Функция Ф (О, д) умножается в (и+1) ных в табл. 1, при увеличении числа форми- умножителях на функции Радемахера г 1( 0), руеМых функций выигрыш в числе г 2( О)гп( О) и на постоянное напряжение,используемых умножителей стремится к 55 представляющее собой функцию УолшаЧЧа(О, О).Результаты расчетов эффективной ши- Следовательно, на выходе умножителярины спектра систем функций; формируе,1 в котором осуществляется умножение= Ф(2,из соотношений (1) и (2) и т,д.На фиг. 2 приведены временные диаг.раммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором функции Ф(5, О) для случая и =3, на которых 2 показано временное состояниеа - выхода тактового генератора 1;б - выхода первого разряда счетчика 9, на котором формируется функция Радемахера г 1( О), являющаяся функцией Уолша аа(1, . О);в - выхода третьего разряда счетчика 9, на котором формируется функция Радемахера г 2( О), являющаяся функцией Уолша М/а(7,0);г - выхода ключа 5;д - выхода ключа 6;е- выхода сумматора 7, на котором формируется функция Ф(0, О), поступающая на второйвход умножителя 8,2;ж - выхода первого разряда счетчика 9, на котором формируется функцйя г( О), поступающая на первый вход умножителя 8.2;: . з - выхода умножителя 8.2, сигнал с которого поступает на первый вход умножителя 10;1 первой группы;и - выхода второго разряда счетчика 9, на котором формируется функция г 2( О), поступающая на второй вход умйожителя 10 1 первой группы; :4й - выхода умножителя 10.1 первой группы; сигнал с которого поступает на первый вход умножителя 11.2 второй группы;к - выхода третьего разряда счетчика 9,на котооом формируется функция гз( О), поступающая на второй вход умножителя 11.2 второй группы;л - выхода умножителя 11,2 второйгруппы, на котором формируется функцияФ(5, О).На фиг. 3 приведены функции Уолша Ч/а(, О), формируемые аналогом для случая 2" = 8. На фиг, 4 приведены функции Ф(1,15 0Генератор дискретных ортогональныхфункций, содержащий тактовый генератор, деформирователь импульсов, триггер; два 25 ключа, сумматор (и+1) умножителей и блокформирования функций Уолша, включающий и-разрядный счетчик, (и) групп умножителей по (2-1) умножителей в каждой группе (2" - число генерируемых функций,30 =1,п), причем выход тактового генераторасоединен со счетным, входом счетчика, выход первого разряда которого соединен с информационным входом первого ключа и входом формирователя импульсов, выход 35 40 50 упрощения, второй вход умножителя пер 55 функции Ф(0, О ) на постоянное напряжение, формируется функция Ф(0, О).На выходе второго умножителя 8.2 формируется функция Ф(0, О) г 1(6 = Ф(О,О) МРа(1, ф = Ф(1,Щ из соотношений (1) и (2),На выходе умножителя 10,1 первойгруппы формируется функция Ф(0, Я г 1( Я г 2(3 = Ф(ОЩ Юа ЦО) = О), формируемые прототипом и предлагаемым генератором.Таким образом, предлагаемый генератор дискретных ортогональных функций формирует те же функции Ф(, О), что и прототип. При этом для формирования 2" дискретных ортогональных функций в прототипе используется 2" умножителей 8. В предлагаемом генераторе для формирования 2" дискретных ортогональных функций используется только и+1 умножителей 8. Выигрыш в числе умножителей 8 равен (2"- -и) и при увеличении и стремится к 1000.Использование изобретения позволяет создавать генераторное оборудование многоканальных систем связи, обеспечивающее значительное упрощение генераторафункций. Формула изобретения которого соединен со счетным входом триггера, инверсныйи прямой выходы которого соединены .соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого соединен с первыми входами всех п+1 умнокителей, а информационный вход второго ключа соединен с выходом и-го разряда счетчика, второй вход первого умножителя соединен с вторым выходом блока формирования функций Уолша и шиной единичного уровня, первые входы умножителей -й группы соединен с выходом (+1)-го разряда счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью вой группы соединен с выходом второго умножителя, вторые входы умнокителей )-й группы 0 = 2,п) соединены с выходами с второй по (+1)-й умножителей и выходами умножителей с первой по (1-1)-ную групп,второй вход 1-го умножителя (1 =7,п+1) соединен с выходом (1-1)-го разряда счетчика, выходы умножителей и умножителя с первой по (и)-ю групп являются выходами генератора.цфФ л,Составитель С;Турко едактор Л.Гратилло Техред М,Моргентал Корректор Е,йапп аказ 3088 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1