Энтропиметр

Энтропиметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Oll ИИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик (<>) 542195

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено06.10.75 (21) 2178686/24 с присоединением заявки № (23} Приоритет— (43) Опубликовано05.01.77.Бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания 30.03.77 (51) М. Кл,о

G 06 F 15/36

Государственный квинтет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК

681.323 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Лазаретин, Ю. E. Садомов, Л. М. Хохлов, А. П. Шевяков и В. А. Шувалов (71) заявители

Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию счетных машин и Опытный завод (54) ЗНТРОПИМ ЕТР

Знтропиметр предназначен для измерения условной энтропии стационарных последовательностей как с независимыми, так и с зависимыми отсчетами; может быть использован для информационного анализа систем связи и управления, Известно устройство, измеряющее энтропию стационарных случайных последоватепьносте и (1) .

При недостаточно высокой точности изме- 10 рения это устройство не дает возможности оценивать условия энтропии.

Наиболее близок к предлагаемому знтро иметр )2j, содержащий сумматор, первый суммирующий счетчик, блок управления, выходы которого соединены с соответствующими входами селектора отсчетов, вход которого является входом устройства, трех блоков элементов "И", счетчика числа от счетов, и блок памяти, вход которого через четвертый блок элементов И соединен с выходами счетчика числа отсчетов и первого суммирующего счетчика., а выход.с:о входами сумматора.

Этот энтропиметр обладает ограничен2 ными функциональными возможностями, так как он не измеряет условную энтропию стационарных случайных последовательностей с зависимыми отсчеталзи, цепь изобретения — расширение функциональных возможностей, достигается тем, что в энтропиметр введены дешифратор, блок оперативной памяти и второй и третий суммируюшие счетчики. выходы которых через первый и второй блоки элементов И соответственно подключены к адресному входу блока оперативной памяти, выход второго суммирующего счетчика через дешифратор и третий блок элементов И соединен с одним из входов третьего суммирующего счетчика; другой вход третьего и вход второго суммирующих счетчиков соединены с одним из выходов блока управления; первый суммирующий счетчик подключен между входом и выходом блока оперативной памяти, а выход блока селектора отсчетов соединен со входом блока управления.

На чертеже представлена блок- =хема энтропиметра.

5421 95,Энтропиметр содержит селектор отсчета 1, блок управления 2, суммирующие счетчики 3 и 4, блоки элементов И 5-8, блок оперативной памяти 9, дешифратор 10, суммирующий счетчик 11, счетчик числа отсчетов 12, блок памяти 13, сумматор

14.

Энтропиметр измеряет энтропию в соответствии с формулой. к к к

Н® =Z. Z.P Jog P +Z Р LOg P 1О

2 "1 - " 2 где Н(Х) — условная энтропия — число уровней квантования (амплитудных интервалов) — вероятность попадания отсчета !5 случайной последовательности в t — тый амплитудный интервал:

Р,- — вероятность попадания отсчетов

1J в р -ый и t. -тый амплитудный интервалы соответственно. 20

В случае последовательности с независимыми отсчетами условная энтропия вычисленная по данной формуле совпадает с безусловной, Измерение условной энтропии основано на определении вероятностей P u P. 1 по выборочному массиву исследуемой случайной последовательности. Вероятности формируктся в блоке оперативной памяти

9, путем подсчета количества отсчетов, попавших в соответствующие амплитудные интервалы. Блок оперативной памяти имеет К ячеек для формирования вероятностей

2 и К ячеек — для вероятностей Р;, Первые К ячеек отведень1 для вероятностей

Адреса этих ячеек совпадают с номерами соответствуощих амплитудных интервалов.

Адреса ячеек определяются при помощи суммирукших счетчиков 3 и 4 т дешифратора 40.

Адрес ячейки для Р„определяется следующим образом. При помещении отсчета случайной последовательности в селек45 торс отсчетов блок управления 2 начинает вырабатывать тактовые импульсы. По каждому Ь -тому импульсу отсчет анализируется на принадлежность 1. -тому амплитудному интервалу. Кроме того, к содерЯ} жимому суммирующих счетчиков 3 и 4 прибавляется единица, При совпадении величины отсчета с соответствующим амплитудным интервалом в счетчике 3 формируется адрес ячейки для вероятности Pqj и на выходе селектора отсчетов появляется сигнал, по которому блок управления

2 через блок элементов И 6 передает содержимое счетчика 3 на адресный вход блока оперативной памяти 9, а к содер- бр жимому ячейки с этим адресом на суммирующем счетчике 11 прибавляется единица.

Адреса ячеек для хранения вероятностей

P определяются по совокупности двух соседних отсчетов ячейки блока оперативной памяти 9, отведенные для хранения вероятностей Р„разбиты на К зон, по )}

К ячеек в каждой зоне. Адрес конкретной ячейки определяется как сумма номера зоны и номера ячейки внутри зоны.

Номер L -той зоны П „определяется по первому отсчету из совокупности двух отсчетов и является функцией от номера амплитудного интервала, к которому принадлежит данный отсчет д = k + k ..г номер а 1.7 ячейки внутри зоны }Ъ" — по второму от3 счету (равен номеру амплитудного материала, к которому принадлежит второй отсчет) . йля определения номера =-оны содержимое суммирующего счетчика 3, после того как определен адрес ячейки для вероятности P< } через дешифратор 10 и блок элементов "И" 5 пересылается в суммирующий счетчик 4. Йешифратор 10 преобразует помер амплитудного интервала к которому относится TBpBB1Й AT:чет B 110мер зоны.

При анализе следующего отсчета содержимое счетчиков 3 и 4 в каждом такте увеличивается на единицу., и к концу анализа в счетчике 3 формируется адреес ячейки для g<, а в счетчике 4 — адрес для

Р,, По этим адресам последовательно через блоки элементов "И" 6 и 7 содержимое соответству1оших ячеек блока опеР а И1ВНО Й ПаМЯти «х у ВЕ Л1нт1ИВагх СЯ На Е ДИНИ цу. Затем содержимое счетчика 3 через дешифратор 10 и блок элементов "И 5 переписывается в счетчик 4, и данный отсчет является первым о" четом для следующей пары, т.е. определяет номер =-о 1ы . Аналогичным образом. обрабать1ваются Bcp. ATc четы, Количество отсчетов Ж подсчитывается счетчиком 11. Чтобы избежать деления на К при определении ьероятностей Р; и Р число отсчетов выбирают равнь1м це1$) лой степени основания системы счисления, в котором подсчитывается число отсчетов, попавших на соответству1ощий амплитудный интервал. Кроме того, количество отсчетов должно удовлетворять требуемой точности измерения энтропии.

При переполнении счетчика 11 открывается блок элементов И 8, и содержимое всех ячеек блока оперативной памяти 9 последовательно поступаст на блок памяти

13, гае хранятся значения — Plage = g y

542195

Составитель В. новинский

Редактор Б. Федотов Техред Н. Андрейчук Корректор A. Лакида

Заказ 5983/31 Тираж 864

1ЛНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и

113035, Москва, Ж-35, Раушская

Подписное

Совета Министров СССР открытий наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 являясь адресом для соответствующих зна чений . Считанные значения rf поступает на сумматор 14, где складываются с учетом знаков. В результате в сумматоре фиксируется значение Н (х) энтропии.

Описанное устройство может измерять энтропию случайных последовательностей, что значительно расширяет сферу его применения.

Формула изобретения

Энтропиметр, содержащий сумматор, первый суммирующий счетчик, блок управления, выходы которого соединены с соответствующими входами селектора отсчетов, вход которого является входом устройства, трех блоков элементов И, счетчика числа отсчетов, и блок памяти вход которо- рр го через четвертый блок элементов И соединен с выходами счетчика числа отсчетов и первого суммирующего счетчика, а выход — со входами сумматора, о т л и— ч аю щи йс я тем, что. с целью рас- 2Ь шения функциональных возможностей, в

6 устройство введены дешифратор, блок оперативной памяти и второй и третий суммирующие счетчики, выходы которых через первый и второй блоки элементов И соответственно подклкчень: к адресному входу блока оперативной памяти, выход второго суммирующего счетчика через дешифратор и третий блок элементов И соединен с одним из входов третьего суммирующего счетчика, другой вход третьего и вход второго суммирующих счетчиков соединены с одним из входов блока управления, первый суммируюший счетчик включен между входом и выходом блока оперативной памяти, а выход блока селектора отсчетов соединен со входом блока угравпения.

Источники информации tk.. 0 ьзо апные при экспертизе:

1, Солопченкс Г, Н„ ;-ул;а: —,о R М, Энтропиметр. Кибер..етцка в :.з-,: .ерцтепьной технике. Материалы коцфере:;цип- Е;НПИТЭИ приборостроения, средств автоматц::.ац .и и систем управления, М., 1968.

2. Авторское свидетельство X- 510718. кп. g 06 F 15/36, 00,00.74.