Адаптивный цифровой декоррелятор

Адаптивный цифровой декоррелятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике передачи и хранения цифровых сигналов обладающих статистической избыточностью . Повьшается быстродействие при высокой степени сжатия сигнала. Устройство содержит блок хпанения (БХ) 1 отсчетов входного сигнала, БХ 2 рекур рентных коэф., блок генерирования сиг налов аппроксимирующего полинома (БГСАП) 3, блок сравнения 4, ключ выдачи данных 5 и постоянный запоминающий блок (ИЗБ) 6. В БГСАП 3 одновременно поступают отсчеты входного сигнала, записанные в БХ 1, рекуррентные коэф. из БХ 2, и из ПЗБ 6 - весовые константы, на которые умножаются значения отсчетов и значения рекуррентных коэф. В БГСАП 3 вычисляются рекуррентные ксэф., поступающие в БХ 2, и значения аппроксимирующего полинома, поступающие в блок сравнения 4. Если разность сигналов на выходе блока сравнения 4 меньше допустимой заданной погрешности, то в ПЗБ 6 подается сигнал управления выбором совокупности весовых констант для следующего шага аппроксимации. с 9 (Л KD СО 4; ;о 00. (;0

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСГ!УБЛИН

А1

„„SU„„1234989 (51) 4 H 04 L 25/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3825513/24-09 (22) 10.12,84 (46) 30.05.86. Бюл. !! - 20 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. M.À. БончБруевич а

2) А. В. Серединский, А. И. Солонина .и Л. М. Хейф (53) 621.394.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 231350, кл. G 08 С )9/28, 1968.

Авторское свидетельство СССР

В 725261, кл. Н 04 L 25/16, 1977. (54) АДАПТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ДЕ КОРРЕЛЯТОР (57) Изобретение относится к технике передачи и хранения цифровых сигналов обладающих статистической избыточностью. Повьппается быстродействие при высокой степени сжатия сигнала. Устройство содержит блок хранения {БХ) 1 отсчетов входного сигнала, БХ 2 рекур рентных коэф., блок генерирования сиг налов аппроксимирующего полинома (БГСАП) 3, блок сравнения 4, ключ выдачи данных 5 и постоянный запоминающий блок (ПЗБ) 6.. В БГСАП Э одновременно поступают отсчеты входного сигнала, записанные в БХ 1, рекуррент. ные коэф. из БХ 2, и из ПЗБ 6 — весовые константы, на которые умножаются значения отсчетов и значения рекуррентных коэф. В БГСАП 3 вычисляются рекуррентные коэф., поступающие в

БХ 2, и значения аппроксимирующего полинома, поступающие в блок сравне.ния 4. Если разность сигналов на выходе блока сравнения 4 меньше допустимой заданной погрешности, то в

ПЗБ 6 подается сигнал управления вы" бором совокупности весовых констант для следующего шага аппроксимации.

Если эта разность сигналов больше допустимой заданной погрешности, то управляющий сигнал открывает ключ 5 и отсчет, поступающий из БХ 1, фиксируется в качестве опорного и пере1234989 дается на выход устройства вместе с информацией о количестве интервалов дискретизации между опорными отсчетами. Цель достигается за счет введения ПЗБ 6.3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике передачи и хранения цифровых сигналов, обладающих статистической избьгточностью и может использоваться для повышения эффективности использования цифровых каналов передачи информации, а также для сокращения требуемого объема памяти при хранении цифровых сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия при высокой степени сжатия сигнала.

На фиг. l представлена структур ная электрическая схема адаптивного цифрового декоррелятора; на фиг. 2 и 3 - примеры реализации соответственно блока хранения отсчетов входно" го сигнала и блока генерирования сигналов аппроксимирующего полинома.

Адаптивный цифровой декоррелятор содержит блок 1 хранения отсчетов входного сигнала, блок 2 хранения рекуррентных коэффициентов, блок 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, блок 4 сравнения, ключ 5 выдачи данных, а также посто" янный запоминающий блок 6. Блок 1 хранения отсчетов входного сигнала (фиг. 2) содержит демультиплексор 7, регистр 8 опорного отсчета, регистры (9-1)-(9-п), счетчик )О, мультиплексор 11, комбинационно-цифровой блок 12. Блок 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома (фиг. 3) .включает арифметические блоки (13-1)-(13-ц), каждый из которых содержит умножители (14-1)-(143) и сумматор 15.

Адаптивный цифровой декоррелятор работает следующим образом.

В постоянном запоминающем блоке 6 записаны весовые константы, пропорциональные весам, с которыми значения отсчетов входного сигнала и значения рекуррентных коэффициентов входят в выражение для аппроксимирующего полинома на текущем интервале аппроксимации, а также в выражение для рекуррентных коэффициентов следующего интервала аппроксимации. Количество весовых констант для аппроксимирулцего полинома определяется числом интерполируемых точек внутри интервала аппроксимации. Количество весовых констант для рекуррентных коэффициентов определяется степенью аппроксимирующего полинома (т.е. числом рекуррентных коэффициентов) .

При поступлении на вход устройства очередного отсчета входного сигнала генерируются значения аппроксимирующего полинома путем умножения значений опорного отсчета предыдуще:".о интервала аппроксимации, текущего отсчета входного сигнала и значений рекуррентных коэффициентов на весовые константы, поступающие из постоянного запоминающего блока 6. Если разность между значениями аппроксимирующего полинома и отсчетами входного сигнала в промежуточных точках текущего интервала аппроксимации не превосходит допустимой заданной погрешности 8, интервал аппроксимации увеличивается на один отсчет входного сигнала и вся процедура повторяется.

В противном случае значение предыдущего отсчета входного сигнала фиксируется в качестве опорного и передается на выход устройства вместе с информацией о количестве интервалов ди- скретизации входного сигнала между соседними опорными отсчетами. Затем до прихода очередного отсчета входного сигнала определяются значения рекуррентных коэффициентов для следующего интервала аппроксимапии путем умножения значений соседних опорных отсчетов и значений рекуррентных коэффициентов текущего интервала, тю) 23 98) ступающих из постоянного запоминающего блока 6.

Отсчеты входного сигнала f(x,) и

Е(х + k) записываются в блок 1 хранения отсчетов входного сигнала, затем поступают в блок 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, куда в это же время из блока 2 хранения рекуррентных коэффициентов подаются рекуррентные коэффициенты, постоянные для текущего интервала аппроксимации, вычисленные до начала процедуры аппроксимации на текущем интервале, .и из постоянного запоминающего блока 6 - весовые константы, на которые умножаются значения отсчетов Е(х ) и f(x; + k) и значения рекуррентных коэффициентов. Количество весовых констант (k-1) равЛо числу отсчетов входного сигнала в промежутке между f(õ)) и Е(х + k) отсчетами. С выхода блока 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома снимается электрический сигнал, соответствующий значениям аппроксимирующего полинома н дискретные моменты времени в промежуточных (интерполируемых) точках интервала аппроксимации между отсчетами f(x) ) и f(x) + k). Получение на первом выходе блока 3 значения аппроксимирующего полинома подаются на блок

4 сравнения, на второй вход которого подаются промежуточные отсчеты входного сигнала от f(х,„ ) до f(х,,„,), хранящиеся н блоке I хранения отсчетов входного сигнала. Если н результате сравнения разносту между отсчетами аппроксимирующего полинома и отсчетами входного сигнала оказывается, что но всех (k-!) точках разность меньшей допустимой заданной погрешности, то со второго выхода блока 4 сравнения н постоянный запоминающий блок 6 подается сигнал управления выбором совокупности весовых констант для следующего шага аппроксимации — на интервале между

f(x;) и Г(х., ) отсчетами входного сигнала. Количество весовых констант стайет равным k . .При этом на первом выходе блока 4 сравнения управляющий сигнал отсутствует. С приходом следующего отсчета входного сигнала

f(x;,„+, ) операции вычисления дискретных отсчетов аппроксимирующего полинома и сравнения их с отсчетами

45

50;блок 2 хранения рекуррентных коэффициентов. Таким образом, блок 3 гене55

1О

25 входного сигнала повторяются заново для двух отсчетов Й(х;) и f(х,, )

Если разность между аппроксим-1ру ющим полиномом и отсчетами входного сигнала хотя бы в одной из (k-)) промежуточных точек оказывается больше допустимой заданной погрешности, то на первом выходе блока 4 сравнения появляется управляющий сиг. нал, который подается на управляющий вход ключа 5 выдачи данных. Ключ 5 выдачи данных открывается и отсчет

f(x; „, ), поступающий из блока 1, фиксируется в качестве опорного и передается на выход устройства вместе с информацией о количестве интер. валов дискретизации между опорными

f(х,) и f(х;,„,) отсчетами. Отсчет

f(х;,„, ) становится исходным для следующего интервала аппроксимации.

Одновременно с первого выхода блока

4 сравнения подается сигнал на допол. нительный вход блока 1 хранения отсчетов входного сигнала для фиксирования конца текущего и начала следующего интервалов аппроксимации.

До прихода очередного отсчета входного сигнала f(х ) нычисля14k+ < ются реку)5рентные коэффициенты следующего интервала аппроксимации > которые будут постоянными для этого интервала. С этой целью с выхода клю. ча 5 выдачи данных на вход постоянного запоминающего блока 6 поступает сигнал, управляющий выбором совокупности весовых констант рекуррентных коэффициентон следующего интервала аппроксимации. Необходимые весоВые константы из блока 6 поступают на вход блока 3 генерирования сигналон аппроксимирующего полинома, куда одновременно подаются значения рекуррентных коэффициентов текущего интер" вала аппроксимации (интервал между.отсчетами f(x;) и f(x;,„ )) иэ блока 2 хранения рекуррентных коэффициентов. С выхода блока 3 вычисленные рекуррентные коэффициенты подаются н рирования сигналов аппроксимирующего полинома используется и для вычисления значений аппроксимирующего полинома, и для вычисления рекуррентных коэффициентов.С приходом очередного отсчета входного сигнала f(x ) весь описанный процесс повторяется.

1234989

Выход блока 12

Выход счетч

f(х; ) (" г)

f(x., ) Х(х, )

f(х ° ) f(х. ) f(õ,, ) f(х, ) f(х ) Пример реализации блока I хране,ния отсчетов входного сигнала для случая использования кубического сплайна в качестве аппроксимирующего полинома приведен на фиг, 2.

Блок хранения отсчетов входного сигнала (фиг. 2) работает следующим образом.

После определения опорного отсчета

f(х,:), поступающего на передачу, с ,выхода блока сравнения 4 (фиг. 1) поступает управляющий сигнал, который устанавливает в "0" счетчик 10 и разрешает запись в регистр 8 опорного отсчета. Отсчеты входного сигнала по мере их поступления записываются через демультиплексор 7 в регистры 9-1, Пример реализации блока 3 генерирования сигналов аппроксимирующего полинома изображен на фиг. 3, он состоит из совокупности однотипных арифметических блоков (!3-1)-(13-и) из которых первый предназначен для вычисления коэффициента b кубичесt кого сплайна i-го интервала, а остальные - для вычисления значений промежуточных отсчетов аппроксимирующего полинома. Такое распараллеливание вычислений принято для повышения быстродействия декоррелятора.

Выходной сигнал каждого арифметического блока является суммой произведений значений о гсчетов входного сигнала и рекуррентного коэффициенга на весовые кс нстанты. В соответствии

9-2,...,9-k,... соответственно. Количество регистров определяется максимальным коэффициентом сжатия по числу интервалов дискретизации на текущем интервале аппроксимации п . Мультиплексор 11 обеспечивает выделение из множества поступающих íà его входы отсчетов входного сигнала f(õ;,„ ), l0 f (х, ) ...f (х;+, ) последнего

f(x;,„)-го отсчета. Мультиплексор 11 используется также для перезаписи предпоследнего иэ них Е(х 1, ) в регистр 8 опорного отсчета.

Комбинационно-цифровой блок 12 синтезирован в соответствии со следующей таблицей истинности.

0 0 0 0

0 0 0 0

О О О

С1 О О 0

f(x1 ) О О с этим структура каждого из этих блоков представлена в виде умножителей (14-i)-(14"3) и сумматора 15.

Предложенный адаптивный цифровой

45 декоррелятор по сравнению с прототипом обладает значительно большим быстродействием при одинаковой эффективности сжатия обрабатываемых сигналов за счет использования постоянного запоминающего блока, в котором хранятся весовые константы для вычисления аппроксимирующего полинома, вместо выполнения большого количестSS ва арифметических операций над переменными величинами.

Формула и э о б р е т е н и я

Адаптивный цифровой декоррелятор, содержащий блок хранения "гсчетов!

2349

Nr Югрф ащ Ф у(Ц

Ус яма с А2 +

Фис. 2

Составитель В. Зенкин

Редактор К. Волощук Техред И.Попович Корректор Г.Решетник

Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 299)/59

П оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Уж р д, у . р

У ro o л. П оектная, 4

P входного сигнала, блок хранения рекуррентных коэффициентов, блок генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, блок сравнения и ключ выдачи данных, управляющий и информационный входы которого соединены с первыми выходами соответственно блока сравнения и блока хранения отсчетов входного сигнала, информационный и тактовый входы которого являются ин- iO формационным и тактовым входами адаптивного цифрового декоррелятора, при этом входы блока сравнения подключены к второму выходу блока хранения отсчетов входного сигнала и к первому выходу блока генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, а выход ключа выдачи данных является выходом адаптивного цифрового декоррелятора, отличающийся тем, щ

89 8 что, с целью повышения быстродействия при высокой степени сжатия сигнала, в него введен постоянный запоминающий блок, входы которого соединены с выходом ключа выдачи данных и с вторым выходом блока сравнения, выход постоянного запоминающего блока подключен к первому входу блока генерирования сигналов аппроксимирующего полинома, вторые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом блока хранения рекуррентных коэффициентов, причем третий вход блока генерирования сигналов аппроксимирующего нолинома подключен к третьему выходу блока хранения отсчетов входного сигнала, дополнительный вход которого соединен с первым выходом блока сравнения.