Адаптивное телеметрическое устройство

(21) 4677220/ (22) 22.03.88 (46) 15.03.91 Бюл. В 1 О й институт осковски нской а .Ж. Кищен екер и В 21.398 ( ж пиацииский, В,Э.Игнатье(7 А.Я. (53) (56) Р 149 (54) РОЙСТ вторское 361, кл. АДАПТИВНО СТ ВОИзобретениевычислитель етнос к тел нои технике и для обработкиью иэобретени ть использоваообщений. тых ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ляется повышение быстродействия путем подстройки параметров устройствак статистике входной информации. Устройство содержит блок 1 ввода коэффициентов, блок 2 буферной памяти,счетчик 3, элемент ИЛИ 4, программновременной блок 5, первый и второйблоки 6 и 10 сравнения кодов, блок 8памяти коэффициентов и блок 9 памятиномеров коэффициентов, регистр 11 адреса, кодер 12, блок 13 ключей, формирователь 14 модуля числа, сумматор15 и блок 16 сравнения, первый и второй коммутаторы 7 и 19, первый и второй блоки 17 и 18 памяти, триггер 21и делитель 20. 2 ил.Изобретение относится к телеметрии и вычислительной технике и можетбыть использовано для передачи и обработки сжатых сообщений. 5Целью изобретения является повышение быстродействия путем подстройФки параметров устройства к статистикевходной информации,На фиг,1 приведена структурная 10схема адаптивного телеметрическогоустройства, на фиг.2 - структурнаясхема программно-временного блока,Адаптивное телеметрическое устройство (фиг1) содержит блок 1 ввода коэффициентов, блок 2 буфернойпамяти, счетчик 3, элемент ИЛИ 4,программно-временной блок 5, первый блок 6 сравнения кодов, первыйкоммутатор 7, блок 8 памяти коэффициентов, блок 9 памяти адресов коэффициентов, второй блок 10 сравнениякодов, регистр 11 адреса, кодер 12,блок 13 ключей, формирователь 14 модуля числа, сумматор 15, блок 16 25сравнения, первый и второй блоки 17и 18 оперативной памяти, второй коммутатор 19, делитель 20 частоты,Т-триггер 21, информационные входы22, вход 23 начальной установки, информационные выходы 24, шину 25 сигнала допуска.Программно-временный блок (фиг.2)содержит генератор 26 тактовых импульсов, первый и второй элементы И27 и 28, элемент ИЛИ 29, триггер 30,третий элемент ИЛИ 31, второй триггер 32, четвертый элемент ИЛИ 33,регистр 34, второй счетчик 35, пятыйэлемент ИЛИ 36, первый элемент 37 40сравнения, третий счетчик 38, второйэлемент 39 сравнения, шестой элементИЛИ 40, четвертый счетчик 4 1, дешифратор 42, седьмой элемент ИЛИ 43,восьмой и девятый элементы ИЛИ 44 45и 45,Устройство работает следующим образом.Процесс упорядочения коэффициентов разбивается на две ступени, Напервой ступени производится сортировка коэффициентов на ряд (М) неперекрывающихся групп по величине, причем каждый коэффициент сохраняетсвой номер в общей последовательности, На второй ступени происходит упо -рядочение коэффициентов внутри каждойгруппы (последовательно для каждойгруппы реализуются первая и вторая ступени упорядочения, начиная с группы, в которой "собираются" коэффициенты с наибольшими значениями и так далее по мере убываний значений коэффициентов и в соответствующих группах), Такой порядок упорядочения коэффициентов внутри групп позволяет эффективно упорядочить коэффициенты всего массива в целом.Разбиение массы коэффициентов на группы осуществляется путем сравнения их с рядом так называемых "кодовых окон". В зависимости от значений выбранных "кодовых окон" находятся размеры групп коэффициентов, В выборе значений кодовых окон таким образом, чтобы достичь максимально возможного равенства числа коэффициентов во всех группах, и состоит основное отличие предлагаемого устройства от прототипа, Максимальное быстродействие достигается при организации 1 и групп по п коэффициентов в каждой (т.е. % = Н), где п - количество коэффициентов в общем массиве данных при разложении.При упорядочении массива коэффициентов разложения сначала происходит сравнение всего массива коэффициентов с первым (максимальным по значению) "кодовым окном". Коэффициенты разложения, значения которых больше значения первого "кодового окна", составляют первую группу. После выделения этой группы из массива коэффициентов производится упорядочение коэффициентов внутри группы и вывод их получателю в порядке убывания. Затеи производится сравнение оставшихся коэффициентов со значением следующего (второго по величине) "кодового окна" и выделяется вторая группа, обрабатываемая аналогично первой, и т.д.Прекращение очередного цикла работы устройства происходит в двух случаяхпри выводе всех коэффициентов массива на выход декодера,при срабатывании блока сравнения, фиксирующего факт достижения требуемой точности преобразования.Исходное состояние устройства задается либо сигналом начальной установки по входу 23, либо по окончанииработы в очередном цикле сигналов сблока 16, Эти сигналы поступают яаэлемент 44 блока 5 и устанавливвю 11635206, 6 в начальное состояние триггер 30(через элемент 29), триггер 32 (через элемент 31), счетчик 35 и 38 (соответственно через элементы 36 и 40)н счетчик 41. Этим сигналом с четвертого выхода блока 5 устанавливается в исходное состояние счетчик 3,а сигналом, прошедшим через элемент45 на седьмой выход блока 5, - регистр 12 адреса, При начальной установке также устанавливаются в исходное состояние первый и второй блокипамяти, в них записываются исходныезначения "кодовых окон" по выборупользователя. Совокупности исходныхзначений кодовых окон, записываемыев первый и второй блоки памяти (они предназначены для хранения этих значений: сначала исходных, а затем текущих) идентичны. Триггер 21 может находиться в любом исходном с ос тоянии, он определяет, какой из блоков 17 и 18 памяти подключается коммутатором к блоку 6при этом в данном цикле преобразования этот блок является источником значений кодовых окон , а второй блок в это время записывает значения "кодовых окон", которые будут использованы в следующем цикле. Триггер 30 определяет режим работы устройства в интервале времени, когда этот триггер находится в нулевом состоянии, в устройстве происходит запись массива коэффициентов через блок 1 в блок 2При единичном сос - тоянии триггера 30 устройство работает в режиме упорядочения массива коэффициентов. Триггер 32 определяет текущую ступень упорядочения: когда он находится в единичном состоянии,. реализуется первая ступень упорядочения - выделение из массива группы коэффициентов посредством сравнения их с текущим кодовым окном" а когда в нулевом - вторая ступень упорядочения коэффициентов внутри группы и выдача их получателю, В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом дополнительно во время второй ступени упорядочения осуществляется определение текущих значений "коцовых окон , которые используются в следующем цикле преобразования.После приведения схемы в исходное состояние сигнал с триггера 30 (с инверсного входа) по пятому выходу блока 5 поступает в блок 1 и разрешает прохождение коэффициентов разложения (всего массива) в блок 2. Одновременно с формированием очередногокоэффициента блок 1 формирует импульс, который через элемент ИЛИ 45поступает на счетный вход счетчика 3и задает очередной (начиная с нулевого) многоразрядный адрес, по которому в блок 2 записывается значениесоответствующего коэффициента, Этотадрес является номером данного коэффициента разложения (в общем массиве), который будет в дальнейшемсопровождать этот коэффициент вплотьдо выдачи его получателю. Емкостьсчетчика 3 равна количеству формируемых коэффициентов (их число длявсех циклов работы устройства постоянно и равно п, как правило, это20 число представляет собой степеньдвух).Одновременно с записью коэфщциен"тов в блок 2 осуществляются их сравнение с первым (максимальным) зна 25 чениемкодового окна и вьщелениепервой группы коэффициентов с наибольшими значениями, т.е. просеивание.массива коэффициентов через первое"кодовое окно", в том случае когдазначение очередного коэффициента больше значения данного кодового окна(сравнение осуществляется в блоке 6причем значение очередного коэффициента поступает с блока 2, а значениекодового окна - с одного из блоковпамяти 17 и 18 через первый коммутатор 7, что задается сигналами с триггера 21), блок 6 выдает сигнал, который40поступая в блок 8 памяти коэффициентов, разрешает запись в него данного коэффициента,споступая в блок памяти номеровкоэффициентов, разрешает запись в не 45го номера данного коэффициента в общем массиве,поступая в блок 2, обнуляет значение данного коэффициента (с цельюисключения дальнейшего участия данного коэффициента в процессе упорядочения массива),поступая в блок 5 по первому входу через элемент ИЛИ 33, увеличиваетна единицу содержимое счетчика 35.Счетчик 35 формирует адрес, по которому в блоки 8 и 9 записываютсясоответственно текущий коэффициентгруппы и его номер (по первому выходу блока 5).После записи в блок 2 всего массива коэффициентов (и) и одиовременноговыделения их первой группы (размером п) счетчик 3 выдает сигнал наблок 5 по четвертому выходу и устанавливает триггер 30 в единичноесостояние", триггер 32 - в нулевоесостояние, а также выдает разрешающий сигнал для записи числа п 1, сформированного к этому моменту в счетчике 35, в запоминающий регистр 34,после чего тем же сигналом через элемент ИЛИ 36 обнуляет счетчик 35,Число п 1, записанное в регистре 34, 15представляет собой количество элементов первой группы коэффициентовразложения и определяет дальнейшийпорядок упорядочения на второй сту 20пени.На второй ступени упорядочение коэффициентов внутри выделенной группы осуществляется почти аналогично устройству-прототипу. Сигнал с шестого выхода блока 5 разрешает выполне ние второй ступени процедуры упорядочения, функционирование блоков 37 и 39, подачу тактовых импульсов с генератора 26 через элементы И 28 и ИЛИ 33 на счетчик 35, выдачу соот ветствующих кодов с блока 8 на блок 10, переключение второго коммутатора из режима подключения первых вьходов с, выхода блока 5 в режим подключения выходов регистра адресов на вход бло ка 8 памяти номеров коэффициентов, Блок 8 может быть выполнен, например (как и в прототипе), в виде спаренного блока памяти, обе половины которого идентичны и содержат те же 40 значения коэффициентов разложения.Одна половина на второй ступени упорядочения выдает по адресному сигналу с первых выходов блока 5 двоичный код текущего коэффициента на выходы 45 счетчика 3, а другая половина - код наибольшего к данному моменту упорядочения коэффициента в группе на выходы по адресу определяемому состоянием регистра 11 адреса, В первый момент (регистр адреса находится в нулевом состоянии) при первом такте работы счетчика 35 на входы второго блока 10 сравнения кодов поступают идентичные коды первого коэффициента группы, записанного по первому адресу (необхоцимо различать номер коэффициента, определяющий его положение в общем массиве п коэффициентов, и адрес коэффициента, определяющий егоположение в группе пэлементов).Блок 10 выдает сигнал в том случае,когда значение кода на выходах блока 2 больше значения на выходах коммутатора 7, Таким образом, в первомтакте работы на второй ступени блок1 О не выдает сигнала, а на второмтакте сравниваются второй коэффициент группы и первый коэффициент, Скаждым тактом работы счетчика 35 адрес коэффициента на входах блока 2увеличивается на ециницу. При отсутствии сигнала с выходов блока 10адрес, записанный в регистре 11,остается неизменным, а при срабатывании блока 10, которое вызывается превышением значения текущего коэффициента над значением сравниваемого коэффициента, в регистр адресазаписывается адрес текущего коэффициента (соответствующий состояниюсчетчика 35), Таким образом, к концу процесса перебора всех п,1 коэффициентов группы на выходах коммутатора 7 присутствует значение наибольшего коэффициента в группе, навыходах блоков 11 и 9 - его адрес,а на выходах блока 9 - его номер.Когда сравнение по всем коэффициентамгруппы закончено, коды в счетчике 35и регистре 34 совпадают, что Фиксируется блоком 37 сравнения (элемент37 сравнения представляет собой наборсхем совпадения, входы каждой изкоторых соединены с одноименными выходами счетчика 35 и регистра 34,аналогично реализован и элемент 39сравнения. Элемент 37 выдает сигнал,по которому через элемент ИЛИ 36 счетчик 35 устанавливается в нулевое состояние. Содержимое счетчика 38 увеличивается на единицу, С второгоблока 5 поступает разрешающий сигнална кодер 12 и блок 13 ключей, по которому на вход 24 устройства подается с блока 9 через кодер 12 номермаксимального коэффициента в группе,ас блока 8 - значение этого коэффициента. Значение максимального коэффициента поступает также через блок 13ключей и формирователь 14 модуля числа на сумматор 15 и далее на блок 16сравнения. Сигнал с второго выхоцаблока 5 поступает также на блок 8 иобнуляет содержимое этого блока поадресу максимального коэффициента сцелью исключения его участия с даль -6352 30 нейшем упорядочении внутри группы. Этот же сигнал поступает на вход делителя 20, который может быть реализован, например, в виде счетчика и предназначен дпя выдачи импульса на выходе после поступления на его вход числа импульсов, соответствую - щих его коэффициенту деления.Сигнал с второго выхода, пройдя через элемент ИЛИ 45 с седьмого выхода блока 5 обнуляет также содержимое регистра 11 адреса.Таким образом, в результате первого сравнения коэффициентов первой группы выделяется максимальный коэффициент в ней. Далее процесс повторяется. В результате последовательного прохождения п 1 раз процесса второй ступени упорядочения все ко эффициенты в порядке убывания передаются получателю (с соответствующими номерами) с выхода кодера 12, Для полного упорядочения и коэффициентов необходимо ип = и, тактов работы 25 устройства. Счетчик 35 обеспечивает однократное прохождение всех коэффициентов и выделение максимального из оставшихся. Счетчик 38 обеспечивает п -кратное прохождение всех коэффициентов для их полного вывода получателю. После осуществления всех циклов содержимое счетчика 38 совпадает с содержимым регистра 34, в результате чего с выхода элемента 39 сравнения формируется сигнал, сбрасывающий счетчик 38 и увеличивающий на единицу содержимое счетчика 41, Счетчик 4 1 определяет номер "кодового окна", значение которого (окна) записано по данному адресу в блоке памяти (17 или 18). Изменение содержимого счетчика 4 1 задает новый адрес в блоки памяти, и из одного из них (рабочего в данном цикле разложения) поступает на первый блок 6 сравнения кодов новое значение "кодового окна. Одновременно сигналом с элемента 39 сравнения через третий элемент ИЛИ 31 устанавливается в единичное состояние триггер 32. Устройство переходит снова к первой ступени упорядочения, С генератора тактовых импульсов по разрешающему сигналу с триггера 32 через элемент И 27 на третий выход блока 5 и далее через элемент ИЛИ 4 на счетчик 3 начинают поступать тактовые импульсы и происходит вновь перебор элементв 0610массива и "просеиваниеих через новое, меньшее по значению в сравнении с предыдущим "кодовое окно. Пос. ле выделения второй группы коэффициентов происходит упорядочение коэффициентов в ней и т.д.Так, поочередно на выход устройства (кодера 12) поступают коэффициенты разложения, упорядоченные по величине. Окончание общего цикла упорядочения происходит в двух случаях, В первом случае сумма коэффициентов, выделяемая на сумматоре 15, соответствует требуемой точности преобразования, задаваемой сигналом с шины 25 до окончания перебора всех элементов массива. При этом с выхода блока 16 сравнения на второй вход блока 5 (на элемент ИЛИ 44) поступает сигнал, переводящий устройство в исходное состояние (за исключением содержимого блоков 17 и 18 памяти, которые устанавливаются только один раз в начале работы устройства). Во втором случае после перебора всех коэффициентов (элементов массива) срабатывает дешифратор 42, по сигналу с которого устройство также устанавливается в исходное состояние. После этого процесс упорядочения повторяется для нового массива коэффициентов.Счетчики 35 и 38 имеют емкость и, гарантируя произвольное количество коэффициентов в любой группе массива коэффициентов, Счетчик 44 имеет емкость И, соответствующую количеству кодовых окон.Рассмотрим процедуру фоРмиРования значений "кодовых окон", являющуюся основным отличием предлагаемого устройства от прототипа. Как указывалось ранее, прп начальной установке устройства в блоки памяти записываются некоторые исходные значения "кодовых окон". Один из блоков памяти выдает сигнал на блок 6 сравнения кодов для реализации процесса упоряцочения коэффициентов в данном цикле, Какой из блоков делает это, т.е. является рабочим, определяется сигналом с триггера 21, Если на один из блоков памяти поступает сигнал "1" с триггера, то на другой - сигнал "0", что обеспечивает режим считывания с одного из блоков в режим записи в другой блок памяти. Подключение одного из блоков (того, который находится в данный момент в пе35206 12 дояых окон" (это обеспечивается ие 40 45 50 55 1 16жиме считывания) к блоку 6 осуществляется коммутатором по сигналу стого же триггера 21.Главным процессом подстройки устройства к статистике коэффициентовразложения и является запись соответствующих значений в соответствующийблок памяти, Оптимальное быстродействие устройства достигается при разбиении общего массива коэффициентовв и штук на И групп по и, коэффициентов, где и, = М = 1 п,. Количествокодовых окон" И, где Я = -п, можновыбрать, зная заранее число и. Значе"ния "кодовых окон", определяющие количества элементов разложения, попадающих в группы, зависят от статистики распределения значений этихкоэффициентов, и их заранее выбратьневозможно. Однако можно осуществитьтекущую подстройку значений "кодовыхокан под статистику коэффициентовразложения, что и реализуется в предлагаемом устройстве,Лля такой подстройки на текущемцикле преобразования массива коэффициентов используется делитель 20.Его коэффициент деления равен 1 й,т.е. с его выхода снимается импульспри поступлении на его вход 4 п входных импульсов, Его информационныйвход подключен к второму выходу блока 5, с которого поступают импульсыв моменты срабатывания элемента 37 сравнения, т.е. в тот момент, когдапроизошел прогон упорядочения и выделяется очередной коэффициент в упорядоченном ряду, Таким образом, количество импульсов, поданное на входделителя, соответствует количествувыделенных коэффициентов. Когда навход делителя поступает И-й импульс,его порядковый номер в общем случаеК, где 1 = 1, 2, 3 (выходнойсигнал с делителя разрешает записьв соответствующий блок памяти, втот, который в данном цикле находится в режиме записи, значения соответствующего коэффициента разложения с второго выхода блока 8).По окончании цикла преобразования вблоке памяти оказываются записаннымии; коэффициентов (их значений) с порядковыми номерами И;, эти коэффициенты служат в следующем цикле преобразования "кодовыми окнами", В следующем цикле преобразования данныйблок памяти является источником "ко 10 15 20 25 30 35 реключением в конце каждого цикла преобразования триггера 21 сигналом с четвертого выхода блока 5), а дру- гой блок памяти работает в режиме записи новых значений "кодовых окон" для следующего цикла. Таким образом, блоки 17 и 18 памяти работают в качестве источников "кодовых окон" попеременно, меняясь в каждом цикле преобразования.При неизменной статистике коэффициентов разложения после первого же цикла преобразования за счет выбора соответствующих значений "кодовых окон" дальнейшие циклы проводятся с максимальным быстродействием, поскольку все группы коэффициентовгсодержат по и, = 1 п коэффициентов. Некоторые отклонения в реальных случаях от оптимального быстродействия имеют место иэ-за изменения во времени статистики значений коэффициентов разложения, но, поскольку значения коэффициентов от цикла к циклу коррелируют, эти отклонения незначительны и постоянно отрабатываются посредством записи в блоки памяти текущих значений К;-х коэффициентов, которые и используются в последующих циклах в качестве "кодовых окон",Таким образом, постоянно подстраиваясь под статистику совокупности коэффициентов разложения, предлагаемое устройство позволяет осуществить оптимальное по быстродействию преобразование. Формула изобретения Адаптивное телеметрнчес кое устройство, содержащее блок ввода коэффициентов, первые входы которого являются информационными входами устройства, первый и второй выходы блока ввода коэффициентов соединены соответственно с первыми входами блока буферной памяти и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом счетчика, первые выходы которого соединены с первыми входами блока памяти адресов коэффициентов и вторыми входами блока буферной памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока памяти коэффициентов и первого блока,сравнения кодов, выход первого блока сравнения кодов соединен с вторыми35 2 бб 14 13 16 входами блока памяти коэффициентов и блока памяти адресов коэффициентов, третьим входом блока буферной памяти и первым входом программно-временного блока, первые выходы которого соединены с третьими входами блока памяти коэффициентов и первыми входами регистра адреса, выходы которого соединены с четвертыми входами памяти блока коэффициеитов, первые и вторые выходы блока памяти коэффициентов соединены соответственно с первыми входами второго блока сравнения кодов и первыми входами блока ключей и кодера и вторыми входами второго блока сравнения кодов, выход которого соединен с вторым входом регистра адреса, выход блока памяти адресов коэффициентов соединен с вторым входом кодера, выходы которого являются информационными выходами устройства, второй выход программно-временного блока соединен с третьим входом ко - дера, пятым входом блока памяти коэффициентов и вторым входом блока ключей, выходы которого через последовательно соединенные формирователь модуля числа и сумматор соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого переключены к шине сигналов допуска, выход блока сравнения соединен с вторым входом программно-временного блока, третий вход которого является входом начальной установки, третий и четвертый выходы программно-временного блока соединены соответственно с вторым входом элемента ИЛИ и вторым входом счетчика, второй выход которого соединен с четвертым входом программно-временного блока, пятый,5 10 15 20 25 30 35 40 шестой и седьмой выходы которогосоединены соответственно с вторымвходом блока ввода коэффициентов,щес тым входом блока ввода памя тикоэффициентов и третьим входом регистра адреса, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениябыстродействия устройства, в неговведены коммутаторы, блоки оперативной памяти, делитель частоты,триггер, инверсный и прямой выходыкоторого соединены соответственнос первым входом первого блока оперативной памяти и первыми входами второго блока оперативной памяти и первого коммутатора, выходы которогосоединены с вторыми входами первогоблока сравнения кодов, вторые и третьи входы блока оперативной памятисоответственно объединены и подключены к входу начальной установки устройства и второму выходу блока памяти коэффициентов, восьмые выходыпрограммно-временного блока соединены с четвертыми входами первого ивторого блоков оперативной памяти,выходы которых соединены соответственно с вторыми и третьими входамипервого коммутатора, первый, вторыеи третьи входы второго коммутатораподключены соответственно к шестомуи первым выходам программно-временного блока и выходу регистра адреса,первый вход делителя частоты подключен к второму выходу программно-временного блока, второй вход делителячастоты объединен с входом триггераи подключен к четвертому выходу йрограммно-временного блока, выход делителя частоты соединен с четвертымивходами блоков оперативной памяти.1635206 Составитель Н.БочаровРедактор А,Лежнина Техред М,Дидык ектор И,Самборск ираж 327 оизводственно-издательский комбинатПатент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 Заказ 758ВНИИПИ Госу рственного 113035, митет сква,Подписноео изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., д. 4/5