Процессор для обработки и анализа сигналов

Процессор для обработки и анализа сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!!! (gg) 5 С 06 F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4471763/24 (22) 31,05,88 (46) 15.03.91. Бюл, № 10 (71) Научно-исследовательский физикотехнический институт при Горьковском государственном университете им. Н.И.Лобачевского и Институт элек- тронных управляющих машин (72) Е,А.Солдатов, Б.Я.Фельдман, la.Р.Фидельман, В.Н.Баранов, Н.С.Будников, М.H.Ôåäîòîâñêèé и М,Б.Фельдман (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1249534, кл. G 06 F 15/332, 1987.

Кэй С,М., Марил С,Л, Современные методы спектрального анализа. ТИИЭР. .1981, т. 69. № 11, с ° 5-51.

2 (54 ) ПРОЦЕССОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к обработке сигналов и может быть использовано для разделения и анализа спектральных компонент. Цель изобретения— повышение разрешающей способности.

Поставленная цель достигается эа счет того, что в процессор входят блок 1 вычис ления свертки, блок 4 вычисления логарифма, блоки 5 и 6 вычисления свертки, и блок 7 вычисления экспоненты. 1 ил °

1635194 е

11л

=K Sя 1nS0

Е) =О

Ix 2п х — mn)

+, g S> exp() x

ШхМ (3) или тогда

Я -1

Яш= — ехр(-j

n =() 2л х ехр(-j --pn) N

М

--тпп).1n N + R x ш--М (7) (2) Изобретение относится к обработк сигналов и может быть использовано для разделения и анализа спектральнь компонент.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности °

На чертеже представлена блок-схема процессора для обработки и анализа сигналов. 10

Процессор для обработки и анализа сигналов, содержит блок 1 вычисления свертки, информационный вход 2, тактовый вход 3, блок 4 вычисления логарифма, блок 5 вычисления свертки, блок 6 вычисления свертки, блок 7 вычисления экспоненты и информационный выход 8.

При описании работы устройства использованы следующие обозначения:

К вЂ” отсчеты корреляционной функции;

R = 1 — условие нормировки; о

S — спектральная плотность мощи ности 25

f — энтропия; — множители Лагранжа;

P вектор (R (р ° ° ° р к,р,р ° ° м) где af = -М, ... 0,1 ...M; вектор (.. .° .% p ); 30 (! f Ц вЂ” матрица ((ехр(1j 27(./N тпп !1 размерностью (2М+ 1) N, где и = 0 1, ..., N-1;

+ ((f (1 — матрица, псевдообратная к

frf (1; () — единичная матрица, X — неизвестная матрица, Особенность приводимого алгоритма заключается в прямом вычислении неопределенных множителей Лагранжа при решении задач спектрального оценивания методом максимальной энтропии (ММЭ).

Использованы соотношения н- л

Rm = — о Я „exp(j--mn) )) =-о и выражение для энтропии в форме

N-4

Fi = — К 8„1пБ „

n=o

Поскольку функционал (3) строго выпуклый, то решение единственно и достаточно для нахождения максимума, ьислим dL()/BS „= О, откуда с точностью до постоянного слагаемого

$, = ехр - - Q Q>exp(j -- mn) . е)=-М (4) Для получения окончательного вида

S „ определимЯ„„. Обычно подставляют (4) и (1), получают систему 2М+1 нелинейных уравнений и решают какимлибо итерационным способом.

Для непосредственного определения (() „„ запишем (4) и (1) в матричной

AopMe:

llNll = ехр (- — II(II II ) III (1)

° =.- *1((II (* ll ехр (— — II(II ° II ) II) (6) откуда ((Е" II II к II = — ехр (- — ((Е(()(р)() II((! II$Il= -Nln(N II(*lI ((ее()))

Аналогично, домножая последнее вы+ ражение на 11 f 1l, получим

II (Il ° )е(р II <* II ((х () )

Можно показать, что для ff ехр х

2 х (j — mn )t размером N (2М+1) псевдоN И обратной будем матрица — (ехр(-1 — It

Существует вариант представления для э нтр опии

Н-4

E = — 1п8„, ))-о

Приме не ни е м е т ода Лагр а нжа да е т из (1) и (2) L.(9) - F., - S„R = ш=-И

Свойство сопряженности корреляционной функции R делает целесообразным использование в выражениях (3), 55 (4), (7) и последующих суммы с симметричными пределами, При этом часто удобно, используя конкретные свойства функций, представляемых суммой Фурье, рассматривать

1635194 суммы не только с нулевыми, но и с ненулевыми нижними значениями, т. е, .

"макс р(мс кс

> с и т.д °, в том числе по tn то м и в--м

Из выражения (7) Бе = ехр (- — ф ехр((— mm))

1 2(( (8) Вычисления в предлагаемом устройстве осуществляются следующим образом

° 15

На вход блока 1 по входу 2 подаются значения автокорреляционной функции R, по входу 3 поступает для настройки величина М. Блок 1 выполняет вычисление сумм 2М+1 парных произведений

Результат с учетом нормировки и знака определяет значения 2М+1 множителей Лагранжа, которые поступают в блок 6, выполняющий вычисление N сумм из 2М+1 парных произведений

° 2 ф exp(j — mn) .

Составитель А. Баранов

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор М.Шароши

Редактор А.Лежнина

Заказ 757 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

2и

R ехр(-j — pn), Р Г

Всего таких сумм вычисляется N. С (выхода блока 1 набор из N полученных е результатов поступает на вход блока

4, в котором выполняется масштабирование и функциональное преобразование (логарифмирование . Результирующий N ìåðíûé вектор (Bn поступает в блок 5, в котором вычисляются 2М+1 сумм из N парных произведений

2 i

В ехр(-j — mn) . h N

Результирующий N-мерный вектор поступает на вход блока 7 вычисления- экспоненты (потенцирования), на выходе

8 которого формируется N-мерный век ; тор спектральной плотности мощности S . При использовании выражения для п энтропии Я = -1nS выкладки провоИ дятся аналогично и соответствуют функциональному преобразованию второго варианта — вычислению обратной вели-. чины: н-<

2((Л,„= N (— -) ехр(-j — nm);

n=o м 2п

=(Л ехр(j — те ь.-м

Формула изобретения

Процессор для обработки и анали20 эа сигналов, содержащий первый блок вычисления свертки, информационный вход которого является информационным входом процессора, тактовым входом которого является тактовый вход

25 первого блока вычисления свертки, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, в него введены бЛок вычисления логарифма, второй и третий блоки вычисления свертки и блок вычисления экспоненты, информационный вход которого подключен к выходу второго блока вычисления свертки, информационный вход которого подклю35 чен к выходу блока вычисления логарифма, информационный вход которого подключен к выходу первого блока вычисления свертки, тактовые входы второго и третьего блоков .вычисления

40 свертки, блока вычисления логарифма и блока вычисления экспоненты подключены к тактовому входу процессора, выходом которого является выход блока вычисления экспоненты.