Цифровой генератор ортогональных функций

Цифровой генератор ортогональных функций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистическин

Республик

< >932478 (6т) Дополнительное к авт. свил-ву М 809124 (22) Заивлено 23.05.80 (21) 2929157/18-24 с присоединением заявим М (23) Приоритет

Опубликовано 30,05.82. бюллетень М 20

Лата опубликования описания 30. 05. 82 (5t)M. Кл.

G 06 F 1/02

Гоеударетынный комнтет

СССР (53) Уд 681. .3(088.8) оо делам изобретений и открытнй (72) Автор изобретения

В. А. Зенцов (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина элек институт им. В.И. Ульянова (Л (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ОРТОГОНАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

Изобретение относи ся к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для спектрального и корреляционного анализа случайных процессов,в аппаратуре сжатия и уплотнения информации, фильтрации, по5 мехоустойчивого кодирования, для анализа и обработки звуковых видеосигналов.

По основному авт. св. Ю 809124

t0 известен цифровой генератор ортогональных функций, содержащий кольцевой регистр сдвига номера функции, регистр аргумента, регистр сдвига, элемент И, одноразрядный регистр сдвига, блок преобразования прямого кода в дополнительный, два триггера, сум" матор по модулю два и блок формирования пачек импульсов, причем .выход кольцевого регистра сдвига номера функции подключен к единичному входу первого триггера и первому входу сумматора по модулю два, выход которого подключен к единичному входу второго триггера, а второй вход и вход одноразрядного регистра сдвига подключены к выходу регистра сдвига, входы разрядов регистра сдвига подключены к .выходам одноименных разрядов регистра аргумента, а тактовый вход - к выходу элемента И, вход блока формирования пачек импульсов является тактовым входом генератора, первый выход подключен к тактовому входу кольцевого регистра сдвига номера функции, а второй выход к первому входу элемента И, второй вход элемента И подключен к единичному выходу первого триггера, выход одноразрядного регистра сдвига подключен к управлякщему, а выходы разрядов регистра сдвига - к входам одноименных разрядов блока преобразования прямого кода в дополнительный, выходы второго триггера, одноразрядного регистра сдвига и блока преобразования прямого кода в дополнительный являются выходами генератора Р1.

+1, при х е 9р

-1, при хЕ Ор;

О, при хб

Н„(х)=Н,. (х)= номер группы функций (порядок функ" ций); номер функции в группе р; сквозной номер функции;

% где р=1,2,...,МР-1

i=0 1,...,2 -1

Р-1

2 +i

3 93247

Недостатком известного генератора являются ограниченные функциональные возможности, так как он не может генерировать кусочно-квадратические функции. 5

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового генератора ортогональных функций, состоящее в воэможности генерирования кусочно-квадратических функций. tO

Поставленная цель достигается тем, что цифровой генератор ортогональных функций содержит дополнительный блок преобразования прямого кода в допол нительный и множительный. блок, при- 15 чем выходы разрядов регистра сдвига подключены к первой группе входов множительного блока и через дополни. тельный блок преобразования прямого кода в дополнительный - к второй рв группе входов множительного блока, выходы которого являются дополнительными выходами генератора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового генератора ор 2s тогональных функций; на Фиг. 2 показаны скстемы ортогональных функций

Шаудера (Sg) и кусочно-квадратических функций (V<).

Цифровой генератор ортогональных функций содержит кольцевой регистр сдвига номера функции, регистр 2 аргумента, регистр 3 сдвига, одноразрядный регистр 4 сдвига, блок 5 преобразования прямого кода в дополнительный, триггеры 6 и 7, суммматор 8 по модулю два, элемент И 9, блок 10 формирования пачек импульсов, тактовый вход 11 генератора, дополнительный блок 12 преобразования прямого кода в дополнительный, множительный блок 13, выходы 14-17 генератора.

Система ненормированных, трехзначных ортогональных функций Хаара H (x), - генерируемых в предлагаемом генераторе, определяется следующим образом:

Hp(xx) = 1; р1 - двоичный отрезок

1, Ь41). р; - двоичный отрезок

Ор1 - двоичный отрезок

Ii н }

Система треугольных кусочно-линейных функций Йаудера. состоит из функций с максимальным значением 1 и определяется следующим образом,.

5оо(х) = Но(х) = 1;

So(x) = "

2 (х р p) при xEPð

S (x)=S . (х)= Р i 1 с Р1 2 (P P„-х) при хЕОр при хабр, Обе системы функций строятся группами, каждая р-ая группа содержит

2 " функций °

Система кусочно- квадратических функФ ций ((х) строится группами с 2 функциями в каждой группе с номером р:

{х) = Ho(x) = 1;, Ч,() = Sa(x) - x;

VZ(x) = „" (x)

4 (х - — р=.g) (2р 1 х); xE fp<, p-a i i <1

О x6 Pp

P-1 р = 1,2,...,й; i = 0,1,...,2 -I, < = 2 "+ i

Первые девять функций системы кусочно-квадратических функций приведены на фиг. 2.

В рассматриваемом генераторе номер d кодируется целым двоичным числом с(1, с,...,с(, Аргумент х представлен двоичным кодом х,,х,,...,х при этом в общем случае m7, и.

Алгоритмы вычисления значений функций Хаара и Шаудера с номером aL для аргумента х сводятся к следующим действиям.

1. Для функций Хаара.

Осуществляется поиск первой слева единицы в коде d., Если единица не обнаружена, то р = О, Н((х) = 1, и вычисления прекращаются.

5 93247

Если в разряде с номером q обнаружена единица, то вычисляется логическая функция

0п1и q,=п;

9

" . " 4Р ® " -- с пе п; ООРа.

В ЯЯР фр

Если Q = 1, то Н, (х) - "О, и вычисления заканчиваются. Если О О, то !0 .анализируется разряд хР кода аргумента . ка 10 на тактовый вход регистра 1, вызывают циклический сдвиг вго содер" жимого влево. Пока по цепи циклического переноса циркулируют нули, триггер 6 остается в положении О, а эле-. мент И 9 остается закрытым.

Ha q-ом такте первая единица кода номера функции переписывается из крайнего левого разряда регистра 1 в крайний правый разряд, а триггер 6 переводится в положение "1". Открывается элемент И 9. Теперь управляющие импульсы с второго выхода блока 10, пройдя открытый элемент И 9; поступают на тактовый вход регистра 3 и вызывают сдвиг влево его содержимого.

Каждый управляющий импульс вызывает теперь поступление на входы сумматора 8 по модулю два значений соотXB Ор;

+1 при хР= О

H (x)

-1 при хр= 1 13 и на этом вычисления заканчиваются.

2. Дпя функции Ваудера.

Осуществляется поиск первой слева единицы в коде cl. .Если единица не обнаружена, то р О, Sg(x) = х, и вычисления прекращаются.

Если в разряде q обнаружена единица, то вычисляется логическая функция О.. Если О = 1, то S<(x) = О, и вычисления прекращаются. Если Q = 0, 23 то анализируется разряд хр кода аргумента: при x> = О значение Sg(x) получается сдвигом кода аргумента на р .разрядов влево и считыванием резуль тата в прямом коде, при x> = 1 зна- 30 чение Ьд (х) получается сдвигом кода аргумента на р разрядов влево и считыванием результата в дополнительном коде.

3. Для системы кусочно-квадратических функций.

3S

Значение функции ЯР, (х) на отрезке Ор. монет быть получено перемножением прямого и дополнительного кодов аргумента х, сдвинутых влево на р — 1 разрядов: ! 40

Можно предложить следующий алгоритм вычислений. Осуществляется поиск слева единицы в коде cL. Если еди50 ница не обнаружена, то р О, Vg(x)=

= х, и вычисления прекращаются.

Если в разряде q обнаружена единица, то вычисляется логическое значение 11. Если Q = I, то 9g(x) = О, хЕ В ., и вычисления прекращаются.

SS

Рi °

Если Q = О, то независимо от значения х р-го разряда кода аргумента х он сдвигается на р - 1 разрядов, результат считывается одновременно как в прямом, так и в дополнительном кодах, которые перемножаются как двоичные коды. В результате умножения no"" лучается искомое значение Vg(x).

Рассмотренные алгоритмы вычисления значений трех функций с одинаковым значением номера функции с(соемещаются.

Генератор работает следующим образом..

Три значения ффкций Н 1(х), 8,1(х) и Ц,1(х) вычисляются за и + 1 тактов работы генератора. При фиксированном значении кольцевого регистра сдвига номера функции сЬ вычисляются одновременно все три значения функций.

Затем содержимое регистра 1 увеличи- вается на единицу и вновь повторяется цикл вычисления очередных трех значений функций. После вычисления всех

2 значений функций можно изменить содержимое регистра 2 аргумента и начать вычисления для этого нового значения.

В исходном состоянии на регистре 1 установлен код номера функции, на регистре 2 - код аргумента, на регистре 4 и триггерах 6 и 7 установлен нулевой код.

На вход 11 начинают поступать тактовые импульсы. Содержимое регистра 2 па первому тактовому импульсу переписывается в регистр 3. С первого выхода блока 10 на тактовый вход регистра

1 поступает серия из и импульсов. С второго выхода блока 10 на,вход элемента И 9 поступает серия из и + импульсов.

Импульсы, поступающие с выхода бло78

Формула изобретения

7 9324 ветствующих разрядов кода номера функI ции и кода аргумента, а на его выходе вычисляется логическое значение Q, запоминаемое триггером 7.

При Q 1 (после и-го управляющего импульса) все три функции имеют нулевое значение, что определяется состоянием выхода 14, независимо от состояний выходов 15-.17.

После прекращения подачи управ- 0 ляющих импульсов на тактовый вход регистра 1 на нем находится прежнее значение кода номера функции. Управляющие импульсы с (q + 1)-ro по п-ый, поступившие с второго выхода блока 15

10 через открытый элемент l1 9 на тактовый вход регистра 3, вызывают сдвиг влево его содержимого на р - 1 разрядов °

На и-ом такте в множительном бло- zp ке 13 производится умножение содержимого регистра 3 (xp...х 0,0) иа

Р-1 дополнительный код (1 вЂ,х ...х 00...0), р-т содержимого регистра 3, поступающий с выходов блока 12. В этот момент на выходы 17 появляется значение функции Цс1 (х ) .

Последний п+1-ый импульс вызывает еще один сдвиг содержимого регистра 3 зо и на одноразрядном регистре 4 сдвига оказывается разряд х кода аргумента.

Если на выходе регистра 4 отсутствует сигнал, то значение функции

Хаара равно +1, а если сигнал имеет- з5 ся, то значение функции равно -1. Одновременно выход регистра 4 управляет работой блока 5 преобразования прямого кода в дополнительный: если на выходе регистра 4 сигнал отсутст- 40 вует, то на выходах 16 блока 5 устанавливается прямой код х х ...хОО...О х.1 P.L р содержимое регистра 3, а если на выходе регистра 4 имеется сигнал, то на выходах 16 устанавливается дополнительный код

1 -, х х ...х00...0

Р11 Р+тс р содержимого регистра 3. Таким образом, на выходах 15, 16 формируются значения функций Хаара и Шаудера.

Предлагаемый генератор имеет более широкие функциональные возможности по сравнению с прототипом, так как он вычисляет наряду с значениями кусочно-постоянных функций Хаара и кусочно"линейных функций Шаудера и зна" чения кусочно-квадратических функций, имеющих значительно лучшие . аппроксимационные свойства.

Цифровой генератор ортогональных функций по авт. св. h 809124, о т л и ч а ю шийся -тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, состоящего в возможности генерирования кусочно-квадратических функций, он содержит дополнительный блок преобразования прямого кода в дополнительный и множительный блок, причем выходы разрядов регистра сдвига подключены к первой группе входов множительного блока и через дополнительный блок преобразования прямого кода в дополнительный — к второй группе входов множительного блока, выходы которого являются дополнительными выходами генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 809124, кл. G 06. F 1/02, 1979 (прототип), 932438

Заказ 3784/68

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

413035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Байков

Редактор Е. Папп Техред Е. Харитонцик Корректор И. Муска