Устройство для определения энтропийных характеристик случайных сигналов

Устройство для определения энтропийных характеристик случайных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТРОПИЙНЬК ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом счетчика числа отсчетов и с тактовьм входом аналогоцифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первымИнформационным входом блока определения функции плотности вероятности, выход которого через первый блок постоянной памяти подключен к первому суммирующему счетчику, выход которого соединен с первым информа1щонным входом коммутатора и входом второго блока постоянной памяти, первый выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к блоку индикации, отл ич ающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения двумернойэнтропии и двумерных энтропийных текущего и усредненного коэффиирентов качества шума, оно Содержит счетчик кода задержки, блок управляемой задержки, второй суммирующий счетчик и блок усреднения, 9 выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора, а вход блока усреднения подкл«очен к выходу второго суммирующего счетчика, вход которого соединен с вторым информационным выходом второго блока постоянной памяти, при этом выход счетчика числа отсчетов подключен к 9 управляющему входу блока определения функции плотности вероятности,второй Х информационный вход которого соединен с выходом блока управляемой задержки, X информационный вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход блока управляемой линии задержки соединен с выходом счетчика кодов задержки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) ИИ ,зш G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ П=НИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

% 1 (21) 3625652/24-24 (22) 22.07. 83 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) А.Е.Биднер, К.Т.Моркус и и С.-P Ñ.Петрикис (53) 681.3 (088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 526910, кл. Cj 06 Р 15/36, 1975.

2. Буйнявичус и др. Новый прибор

Х6-5 для измерения характеристик случайных процессов. Тезисы докла.дов Х1 всесоюзного симпозиума "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей".

Л., 1980, с. 28-30 (прототип).

3. Вакин С.В., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М., "Советское радио", 1968, с. 99. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭНТРОПИЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ

СИГНАЛОВ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом счетчика числа отсчетов и с тактовым входом аналогоцифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым:.информационным входом блока определения функции плотности вероятности, выход которого через первый блок постоянной памяти подключен к первому суммирующему счетчику, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора и входом второго блока постоянной памяти, первый выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход .которого подключен к блоку индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения двумерной энтропии и -двумерных энтропийных текущего и усредненного коэффициентов качества шума, оно содержит счетчик кода задержки, блок управляемой задержки, второй суммирующий счетчик и блок усреднения, выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора, а вход блока усреднения подключен .к выходу второго суммирующего счетчика, вход которого соединен с вторым ин- . формационным выходом второго блока постоянной памяти, при этом выход счетчика числа отсчетов подключен к управляющему входу блока определения функции плотности вероятности, второй информационный вход которого соединен с выходом блока управляемой задержки, информационный вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход блока управляемой линии задержки соединен с выходом счетчика кодов задержки.

1130 к кто

m =щz Чк.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к устройствам. предназначенным.для исследования статистических характеристик случййньпс сигналов, и может быть использовано при построении аппаратуры для оценки Отклонения шумовых. сигналов от гауссовского белого шума. . Известен энтропиметр, содержащий 1О коммутатор . вычитающие и суммирующий счетчики, регистры сдвига, счетчик числа отсчетов, блок памяти значений р„ 16g р., сумматор и блок

219 управления ., 15

Принцип работы энтропиметра.заключается в следующем. Определяются вероятности р; путем подсчета числа отсчетов исследуемой последовательности, попавших в 1 -й амплитудный 20 интервал. При переполнении счетчика числа отсчетов значения р, сформированные в регистрах сдвига, посту пают в блок памяти, являясь адресами соответствующих ячеек с величинами 25 р, 1оя р,, которЫе поступают далее на сумматор, где вычисляется значени е энтропии (13

Недостаток панного энтропиметра - узкие функциональные возможнос- 30 ти; позволяющие определять только одномерную энтропию. .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устроНсТВо для определения 9HTpoIIHHHbIx 35 характеристик случайных сигналов,. .содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик числа отсчетов, аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является вхо- 4 дом устройства, а второй вход объединен с входам счетчика числа отсчетов и подкЛючен к выходу генератора тактовых импульсов, блок определения функции платностИ вероятности, пер- 45 вый вход которого соединен с выходом аналого-цшфравога преобразователя второй вход - с вьрсадом счетчика числа отсчетов, первый блок постоян- . ной памятч, вход которого подключен к выходу блока определения функции плотности вероятности, а выход через последовательна соединенные сумматор и коммутатор па)цключен к индикатОРУ, а также втОрай блОк пОстОЯнной памяти, входом подключенный к выходу сумматора 6, а первым выходом - к. второму входу коммутатора (2)j

878 1

Недостаток известного устройства — узкие функциональные возможности, обусловленные определением только одномерной энтропии и одномерного энтропийного коэффициента качества шума.

Одномерный энтропийный коэффициент качества шума дает возможность оценить только вид распределения исследуемого сигнала, для нормального закона распределения вероятностей он равен единице и меньше единицы для других законов распределения.

Однако одномерный коэффициент не позволяет оценить спектральную плотность мощности сигнала.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет обеспечения определения двумерной энтропии, двумерного текущего энтро-. пийного коэффициента качества шума и двумерного усредненного энтропийного коэффициента качества шума.

Двумерная .энтропия» Н (»к) вычисляется по формуле м ы .))»««) =-å å ««(«;,«,,i.)»«««;(w»«; «Р„)«««), ! где Ъ(х;,Х 1,»,к1 ьх ьх»),)» . ь)п )

Р(»;- — «(R), <õ;+ —,х;- — «х»» «) у „;+ — )

1), )» 2 интервал задержки между .отсчетами х х>, K=1,2,...,m — номер ингервала задержки, Tî = шаг дискретизации процесса.

Двумерный текущий энтропийный коэФфициент ) „ для данного интервала задержки „ вычисляется по форл муле . и Е "" а усредненный ск д е энтропийный коэффициент вычисляется по формуле

В отличии от одномерных характеристик двумерного энтропия Н (2„ ) и текущий коэффициент качества шума несут информацию не только о вик де распределения вероятностей, но и о спектрально-корреляционных свойствах сигнала. а усредненный энтропийный коэффициент отражает

11308

Э полосовые свойства спектральной плотности мощности: он приближается к епинице при увеличении ширины полосы и соответствующем уменьшении коррелированности,случайного сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения энтропийных характеристик случайных сигналов, содержащее гейератор тактовых импульсов, выход которого 1О соединен с входом счетчика числа отсчетов и с тактовым входом аналоГо-цифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым информационньм в одом. блока определения функции плотности вероятности. выход которого через первый блок постоянной памяти подключен к первому суммирующему счетчику, выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора и входом второго блока постоянной памяти, первый выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора, выход которого подключен к блоку индикации, содержит счетчик кода задержки, блок управляемой задержки, второй суммирующий счетчик и блок усреднения, выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора, а вход блока усреднения подключен к выходу второго суммирующего счетчика, вход которого соединен с вторым информационным выходом второго блока постоянной памяти, при этом выход счетчика числа отсчетов подключен к управляющему входу блока определения функции плотности вероятности, вто-. рой информационный вход которого соединен с выходом блока управляемой задержки, информационный вход которого подключен к выходу аналого-цифро45 вого преобразователя, а управляющий вход блока управляемой линии задержки соединен с выходом счетчика кодов задержки.

На фиг. 1 и 2 представлено пред- 50 лагаемое устройство.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 числа отсчетов, аналого-цифровой преобразователь 3, первый вход которого яв- 55 ляется входом чстройства,.а второй вход объединен с входом счетчика

2 числа отсчетов и подключен к выхо78 4 ду генератора 1 тактовых импульсов, блок 4 определения функций плотности вероятности, первый. вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 3, второй вход — с выходом счетчика 2 числа отсчетов, блок 5 постоянной памяти, вход кото-. рого подключен к выходу блока 4, а выход через последовательно соединенные суммирующий счетчик 6 и коммутатор 7 подключен к блоку 8 индикации, а также блок 9 постоянной намяти, входом подключенный к выходу счетчика 6 а первым выходом — к второму входу коммутатора 7, счетчик

10 кода задержки, блок 11 управляемой задержки, суммирующий счетчик

12 и блок 13 усреднения, причем информационный вход блока 11 управляемой задержки соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя

3, управлякнцнй вход — с выходом счетчика 10 кода задержки, а выход подключен к третьему входу блока 4 определения функции плотности ве-" роятности, причем второй выход вто-рого блока 9 постоянной памяти соединен с входом счетчика 12, выход которого подключен к входу блока 13 усреднения, выходом соединенного с третьим входом коммутатора 7.

Работа устройства включает в себя щ циклов, в которых определяются значения текущих двумерных энтропийных коэффициентов качества шума g (с ) для интервалов задержки к = кТ (к = 1,2,...,tn) после чего вычисляется значение усредненного коэффициПЪ ента =-, 1 (.„) . ко

Исследуемый случайный- сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 3, где формируются цифровые отсчеты с шагом дискретизации Т„. который эацается генератором

1 тактовых импульсов. Цифровые m счеты исследуемого случайного сигнала поступают на первый вход блока 4 определения функции плотности веро-, ятностей непосредственно и на третий вход этого блока через блок 11 управляемой задержки, построенной на основе оперативного запоминающего ус тройства.

В блоке 4 для каждой пары отсче-, тов Х;, Х, разделенных интервалом задеркки ь, опредепяются значения

1130

fO совместной плотности вероятностей (Xf 4 Х1 1 {lk ) . Количество отсчетов, анализируемых за один цикл работы устройства, определяется, разрядностью И счетчи- 5 ка 2 числа отсчетов; а максимальный интервал запержки вТ„зависит от разрядности щ счетчика 10 кода задержки..

После прохождения ® отсчетов в счетчике 2 вырабатывается импульс переполнения, разрешающий выдачу значений g (Х„, Х,Ф „ ) в первый блок 5 постояйной памяти и одновременно .увеличивающий содержимое счет- 15 чйка 10 кода выборки на единицу, подготавливая его к следующему циклу.

Из блока 5 постоянной памяти считываются значения, хранящихся в нем

sarm +W(ff„p; Ë)àõ Peg ЪЧ (х;,у;,"„„Я, 2о поступающие далее на счетчик 6, где вычисляются значения двумерной энтропии Н (3„) для К-.oro интервала задержки. Значение Н (Йх) поступает в блок 9,памяти, где хранятся эначе- 25 ния двумерного коэффициента качества шума 1 . Значение g („) поступает на второй сумматор 12. Накопленное в счетчике 12 после е циклов значение делится на юв блоке 13 ЗО .усреднения и получаемое значение

878 6 усредненного коэффициента качества

1 " = — Е „через коммутатор 7 поступает на блок 8.

Кроме того,на блок 8 через коммутатор 7 поступают от блока 6.значения двумерной энтропии Н (7 ) и от блока 9 значения текущего энтропийного коэффициента g„,, Положительный эффект достигается за счет введения в известное устройство для определения энтропийных характеристик случайных сигналов счетчика 10.кода задержки, блока 11 управляемой задержки. счетчика 12 и блока 13 усреднения которые обеспе7 чивают опоепелеиие двумерной энтропии Н { l„), текущего двумерного энтропийного коэффициента $ > и усредненного двумерного энтропийного коэффициента g . Эти характеристики являются эффективными числовыми критериями качества случайных сигналов, отражающими как вип распределения, так и корреляционно-спектральные свойства сигналов.

Технические испытания предлагаемого устройства показали его дополнительные функциональные возможности при оценке качества коррепированного шума.

1 130878

Составитель 3.Сечина

РедактоР С.ПатРУшева ТехРед 3. Палий.

Корректор M.Розман

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9612/36 .Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5