Устройство формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по уолшу-хармуту

Авторы патента:

G06F17/14 - преобразования Фурье, Уолша или аналогичные преобразования

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована в качестве блока в устройствах для обработки сигналов различной природы. Предлагаемая полезная модель позволяет формировать многоуровневое грубо-точное представление цифрового сигнала произвольной длины с помощью фильтров Уошла с упорядочением по Хармуту.

Поставленная задача решается за счет разбиения исходного сигнала на сегменты заданной длины с последующим формированием разложения Хармута каждого сегмента. Количество уровней разложения соответствует количеству различных длин сегментов.

Полезная модель относится к вычислительной технике и может быть использована для обработки сигналов разнообразной природы.

Известно устройство быстрого преобразования сигналов по Уолшу с упорядочением по Адамару (патент Российской Федерации 2072554, кл. G06F 17/14, публ. 27.01.1997), содержащее блок регистров, блок управления и группу процессорных элементов.

Однако данное устройство обладает значительной сложностью и невозможностью формирования многоуровневого представления сигнала.

Известно устройство для обработки цифрового сигнала (патент Российской Федерации 2033637, кл. G06F 17/14, публ. 20.04.1995), содержащее матрицу вычислительных ячеек, вход, выход и связи между вычислительными ячейками. Вычислительная ячейка содержит арифметические устройства и имеет два входа и два выхода.

Недостатком устройства является невозможность формирования многоуровневого представления сигнала.

Предлагаемая полезная модель не имеет аналогов.

Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства.

Технической задачей полезной модели является вычисление грубо-точного разложения сигнала на основе фильтров Уолша системы Хармута.

Рассмотрим алгоритм формирования многоуровневого представления.

Введем следующие обозначения:

1) U - оператор U - преобразования, применяемый к дискретному сигналу;

2) D - результат разложения сигнала (дерево разложения): D=U(f), D={D_ij} где D_ij - j-ый спектр, находящийся на i-ом уровне разложения, i[0; J-1], J - количество уровней разложения, j[0; M_i-1], M_i, - количество элементов на i-ом уровне разложения, если формируется двоичное дерево разложения сигнала, то M_i=2ⁱ-1;

3) G - набор фильтров Уолша системы Хармута, используемых для построения разложения: G={G₁,,G_w}, где W - количество используемых фильтров, G_i(j) - j-ый отсчет i-го фильтра;

4) H_i={H_i1,,H_iMi} - множество сегментов, полученных из исходного сигнала f[t] с шагом L на j-ом уровне разложения, H_ij - j-ый сегмент сигнала на i-ом уровне разложения, H_ij(k) - k-ыи отсчет сегмента;

5) L_i- длина анализируемого сегмента сигнала на i-ом уровне разложения.

Алгоритм состоит из двух этапов:

1) сформировать представление сигнала f в виде дерева H, вершина дерева (нулевой уровень) - исходный сигнал f на i-ом уровне дерева находится 2ⁱ сегмента, каждый из которых представляет собой результат разбиения на две части сигнала (или его сегмента) находящегося на (i-1)-ом уровне;

2) вычислить разложение сигнала D с помощью фильтров Уолша системы Хармута по полученному дереву H.

Рассмотрим каждый из шагов алгоритма подробнее:

1.1) i=0,H_i1 =f(t),L_i=|f|, где |f| - количество отсчетов в сигнале f;

1.2) зная длину анализируемого сегмента L_i, сформируем набор фильтров G_i, длина каждого из которых (С_i) должна быть равна L_i; и вычисляется следующим образом:

Ci=W[L_i/W],

где [] - операция округления дробного числа в меньшую сторону.

Вследствие выполнения операции округления возможна ситуация, в которой длина фильтра будет больше длины анализируемого сегмента. В этом случае нужно дополнить сегмент до длины фильтра нулями или отсчетами, относящимися к следующему сегменту.

Примечания:

1. на нулевом уровне сегмент H₀₁ дополняется нулями, при этом, при генерации первого уровня добавленные нули из сегмента должны быть удалены;

2. если используется методика дополнения сегмента следующими отсчетами, то для последнего сегмента на i-ом уровне не существует отсчетов, которыми его можно дополнить, в этом случае координата начала сегмента в сигнале смещается назад на количество отсчетов, которые надо добавить к сегменту, т.е. отсчеты выбираются из предыдущего сегмента.

Выполним генерацию набора фильтров G_i, на основе G:

G_i=GEN_p(G_i),

где GEN_p() - оператор, который выполняет повтор Р раз каждого отсчета фильтра G_i{P=С_i/W).

Например, пусть G₀=[1 1 1 1], G₁=[-1 -1 1 1], G₂=[-1 1 1 -1], С₃ = [1 -1 1 -1] и Р=2, тогда G₀=[1 1 1 1 1 1 1 1], G₁=[-1 -1 -1 -1 1 1 1 1], G₂=[-1 -1 1 1 1 1 -1 -1],

С₃=[1 1 -1 -1 1 1 -1 -1].

1.3) k=1, i=1;

1.4) j [1;M_i-1]:

{H_ik,H_ik+1}=DIV(H_i-1j),

k=k+2;

DIV() - оператор деления сигнала на две части: {L,R}=DIV(E), L=E(1:t}, R=E{t+1:|H_i-1j|), t=[|H_i-1j|/2], где [] - операция округления дробного числа в меньшую сторону, запись S(A:B) обозначает взятие части сигнала S с отсчета номер А по отсчет номер В включительно;

1.5) генерация набора фильтров G_i;

1.6) i=i+1;

Шаги 1.4-1.6 должны выполняться до тех пор, пока не будут сгенерированы N уровней дерева разложения и соответствующие им фильтры.

Минимальный набор фильтров, который может использоваться для построения разложения включает четыре элемента. В связи с этим, построение дерева разложения сигнала должно быть остановлено, если значение С_i; станет равным четырем.

2) Вычисляется спектральное представление каждого сегмента полученного дерева Н:

В случае если не требуется вычислять обратное преобразование, коэффициент перед суммой можно опустить.

Обратное преобразование записывается следующим образом:

Результатом работы устройства является дерево разложения исходного сигнала, которое может быть использовано при решении различных задач обработки сигналов.

Структурная схема устройства формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту, реализующая приведенный выше подход приведена на фиг.1, на фиг.2 показана структурная схема блока, который выполняет выборку очередного сегмента исходного сигнала для формирования его спектрального представления (блок 2), на фиг.3 показана структурная схема блока генерации фильтров (блок 3), на фиг.4 показана структурная схема блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1), на фиг.5 показана структурная схема блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5), на фиг.6 показана структурная схема блока определения длины сегмента (блок 2.5.2), на фиг.7 показана структурная схема блока деления с округлением (блок 2.5.3), на фиг.8 показана структурная схема блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5).

Нумерация входов и выходов блоков на фигуре начинается сверху. Устройство формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту содержит постоянное запоминающее устройство 1 (блок 1), блок выборки сегмента сигнала 1 (блок 2), блок генерации фильтров (блок 3), блок вычисления преобразования (блок 4), постоянное запоминающее устройство 2 (блок 5), блок управления и генерации адресов (блок 6), причем на вход постоянного запоминающего устройства 1 (блок 1) подается количество фильтров, которые будут использоваться при генерации разложения, первый выход постоянного запоминающего устройства 1 (блок 1) соединен с первым входом блока генерации фильтров (блок 3), на первый вход блока выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) поступает количество фильтров, которые будут использоваться при генерации разложения, на второй вход блока выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) подается анализируемый сигнал S, на третий вход блока выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) подается длина анализируемого сигнала L, причем второй выход блока выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) соединен со вторым входом блока вычисления спектральных коэффициентов (блок 4), первый выход блока выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) соединен с третьим входом блока вычисления преобразования (блок 4), на первый вход блока генерации фильтров (блок 3) поступают фильтры, которые будут использоваться при генерации разложения, на второй вход блока генерации фильтров (блок 3) подается количество фильтров, которые будут использоваться при генерации разложения, на третий вход блока генерации фильтров (блок 3) подается длина анализируемого сегмента сигнала, причем выход блока генерации фильтров (блок 3) соединен с первым входом блока вычисления преобразования (блок 4), на первый вход блока вычисления преобразования (блок 4) поступают фильтры, которые будут использоваться при генерации разложения, на второй вход блока преобразования (блок 4) поступает сегмент сигнала, по которому будет генерироваться спектральное представление, причем выход блока вычисления спектральных коэффициентов (блок 4) соединен с постоянным запоминающим устройством 2 (блок 5), на вход постоянного запоминающего устройства 2 (блок 5) поступают результаты вычисления спектральных коэффициентов, выход постоянного запоминающего устройства является выходом устройства формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту, на первый вход блока управления и генерации адресов (блок 6) поступает количество генерируемых уровней разложения (N), причем блок управления и генерации адресов (блок 6) соединен со всеми вышеперечисленными блоками.

Блок выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) содержит блок вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1), блок добавления нулей (блок 2.2), устройство сложения 1 (блок 2.3), устройство вычитания 1 (блок 2.4), блок выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5), ключ 1 (блок 2.6), причем на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) подается длина анализируемого сигнала (L), на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) подается количество используемых фильтров (F), выход вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) соединен с первым входом блока добавления нулей (блок 2.2) и вторым входом устройства сложения 1 (блок 2.3), на первый вход блока добавления нулей (блок 2.2) поступает количество добавляемых нулей, на второй вход блока добавления нулей (блок 2.2) поступает исходный сигнал S, выход блока добавления нулей (блок 2.2) соединен со вторым входом ключа 1 (блок 2.6), на первый вход устройства сложения 1 (блок 2.3) поступает длина исходного сигнала, на второй вход устройства сложения 1 (блок 2.3) поступает количество добавляемых нулей, выход устройства сложения 1 (блок 2.3) соединен с первым входом устройства вычитания 1 (блок 2.4), на первый вход устройства вычитания 1 (блок 2.4) поступает сумма длины исходного сигнала и количества нулей, добавляемых к сигналу, на второй вход устройства вычитания 1 (блок 2.4) поступает постоянная единица, выход устройства вычитания 1 (блок 2.4) соединен с первым входом ключа 1 (блок 2.6), на первый вход блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) поступает постоянная величина 1, на второй вход блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) поступает количество используемых фильтров F, на третий вход блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) поступает исходный сигнал S, на четвертый вход блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) поступает длина исходного сигнала L, первый выход блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) соединен с третьим входом ключа 1 (блок 2.6), второй выход блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) соединен с четвертым входом ключа 1 (блок 2.6), на первый вход ключа 1 (блок 2.6) поступает длина сигнала, к которому добавили вычисленное количество нулей, на второй вход ключа 1 (блок 2.6) поступает исходный сигнал, к которому добавили вычисленное количество нулей, на третий вход ключа 1 (блок 2.6) поступает длина сегмента, выбранного из исходного сигнала, на четвертый вход ключа 1 (блок 2.6) поступает сегмент, выбранный из исходного сигнала, первый выход ключа 1 (блок 2.6) является первым выходом блока выборки очередного сегмента сигнала, второй выход ключа 1 (блок 2.6) является вторым выходом блока выборки очередного сегмента сигнала.

Блок генерации фильтров (блок 3) содержит устройство деления 2 (блок 3.1), блок повтора отсчета (блок 3.2), постоянное запоминающее устройство 3 (блок 3.3), причем на первый вход устройства деления 2 (блок 3.1) поступает фильтр с постоянного запоминающего устройства 1 (блок 1), на второй вход устройства деления 2 (блок 3.1) поступает количество используемых фильтров при построении разложения (блок 3.2), выход устройства деления 2 (блок 3.1) соединен с первым входом блока повтора отсчета (блок 3.2), на первый вход блока повтора отсчета (блок 3.2) поступает величина с выхода устройства деления 2 (блок 3.1), на второй вход блока повтора отсчета (блок 3.2) поступает величина с первого выхода выборки сегмента сигнала 1 (блок 2), выход блока повтора отсчета (блок 3.2) соединен со входом постоянного запоминающего устройства 3 (блок 3.3), на вход постоянного запоминающего устройства 3 (блок 3.3) поступает величина с выхода блока повтора отсчета (блок 3.2), выход постоянного запоминающего устройства 3 (блок 3.3) является выходом блока генерации фильтров (блок 3).

Блок вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) содержит устройство деления 1 (блок 2.1.1), устройство округления 1 (блок 2.1.2), устройство сложения 2 (блок 2.1.3), устройство умножения 1 (блок 2.1.4), устройство вычитания 2 (блок 2.1.5), причем на первый вход устройства деления 1 (блок 2.1.1) поступает длина исходного сигнала (L), на второй вход устройства деления 1 (блок 2.1.1) поступает количество используемых фильтров (F), выход устройства деления 1 (блок 2.1.1) связан со входом устройства округления (блок 2.1.2), на вход устройства округления (блок 2.1.2) поступает результат деления длины сигнала на количество используемых фильтров, выход устройства округления 1 (блок 2.1.2) соединен со вторым входом устройства сложения 2 (блок 2.1.3), на первый вход устройства сложения 2 (блок 2.1.3) поступает постоянная величина, равная 1, на второй вход устройства сложения 2 (блок 2.1.3) поступает результат округления отношения L/F в меньшую сторону, выход устройства сложения 2 (блок 2.1.3) соединен с первым входом устройства умножения 1 (блок 2.1.4), на первый вход устройства умножения 1 (блок 2.1.4) поступает величина с выхода устройства сложения 2 (блок 2.1.3), на второй вход устройства сложения поступает количество используемых фильтров (F), выход устройства умножения 1 (блок 2.1.4) связан с первым входом устройства вычитания 2 (блок 2.1.5), на первый вход устройства вычитания 2 (блок 2.1.5) поступает величина с выхода устройства умножения 1 (блок 2.1.4), на второй вход устройства вычитания 2 (блок 2.15) поступает длина анализируемого сигнала (L), выход устройства вычитания 2 (блок 2.1.5)является выходом блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1).

Структура блока вычисления дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) полностью эквивалентна структуре блока вычисления дополнительных отсчетов 12 (блок 2.5.4) и блока вычисления дополнительных отсчетов 3(блок 2.5.7).

Блок выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5) содержит ключ 2 (блок 2.5.1), блок вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2), блок деления с округлением (блок 2.5.3), блок вычисления числа дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4), блок определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), устройство вычитания 3 (блок 2.5.6), блок вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блок 2.5.7), блок сравнения (блок 2.5.8), устройство сложения 3 (блок 2.5.9), устройство сложения 4 (блок 2.5.10), устройство вычитания 4 (блок 2.5.11), ключ 3 (блок 2.5.12), блок выборки части сигнала (блок 2.5.13), блок вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.14), постоянное запоминающее устройство 4 (блок 2.5.15), ключ 4 (блок 2.5.16), причем на первый вход ключа 2 (блок 2.5.1) поступает величина со второго выхода постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15), на второй вход ключа 2 (блок 2.5.1) поступает величина с первого выхода постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15), на третий вход ключа 2 (блок 2.5.1) поступает постоянная единица, на четвертый вход ключа 2 (блок 2.5.1) поступает длина анализируемого сигнала, первый выход ключа 2 (блок 2.5.1) соединен с первым входом блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2), с первым входом блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), с первым входом устройства сложения 3 (блок 2.5.9), второй выход ключа 2 (блок 2.5.1) соединен со вторым входом блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2), с первым входом блока сравнения (блок 2.5.8), на первый вход блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2) поступает координата начала сегмента в сигнале с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2) поступает координата конца сегмента в сигнале со второго выхода ключа 2 (блок 2.5.1), выход блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2) соединен со вторым входом блока деления с округлением (блок 2.5.3), с первым входом устройства вычитания 3 (блок 2.5.6), на первый вход блока деления с округлением (блок 2.5.3) поступает постоянная величина два, на второй вход блока деления с округлением (блок 2.5.3) поступает величина длины анализируемого сегмента с выхода блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2), выход блока деления с округлением (блок 2.5.3) соединен с первым входом блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4), с третьим входом блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), со вторым входом устройства сложения 3 (блок 2.5.9), со вторым входом устройства вычитания 3 (блок 2.5.6), на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4) поступает величина с выхода блока деления с округлением (блок 2.5.3), на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4) поступает количество используемых фильтров (F), выход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4) соединен со вторым входом блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), на первый вход блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5) поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5) поступает величина с выхода блока вычисления числа дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4), на третий вход блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5) поступает величина с выхода блока деления с округлением (блок 2.5.3), первый выход блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5) соединен с первым входом ключа 4 (блок 2.5.16), второй выход блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5) соединен со вторым входом ключа 4 (блок 2.5.16), на первый вход устройства вычитания 3 (блок 2.5.6) поступает величина со второго выхода блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2), на второй входустройства вычитания 3 (блок 2.5.6) поступает величина с выхода блока деления с округлением (блок 2.5.3), выход устройства вычитания 3 (блок 2.5.6) соединен с первым входом блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блока 2.5.7), на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блока 2.5.7) поступает величина с выхода устройства вычитания 3 (блок 2.5.6), на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блока 2.5.7) поступает количество используемых фильтров F, выход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блок 2.5.7) соединен со вторым входом блока сравнения (блок 2.5.8), с первым входом устройства сложения 4 (блок 2.5.10), на первый вход блока сравнения (блок 2.5.8) поступает величина со второго выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока сравнения (блок 2.5.8) поступает величина с выхода блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блок 2.5.7), на третий вход блока сравнения (блок 2.5.8) поступает длина анализируемого сигнала (L), первый выход блока сравнения (блок 2.5.8) соединен с третьим входом ключа 3 (блок 2.5.12), второй выход блока сравнения (блок 2.5.8) соединен с пятым входом ключа 3 (блок 2.5.12), третий выход блока сравнения (блок 2.5.8) соединен со вторым входом устройства вычитания 4 (блок 2.5.11), со вторым входом устройства сложения 4 (блок 2.5.10), на первый вход устройства сложения 3 (блок 2.5.9) поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход устройства сложения 3 (блок 2.5.9) поступает величина с выхода блока деления с округлением (блок 2.5.3), выход устройства сложения 3 (блок 2.5.9) соединен со вторым входом ключа 3 (блок 2.5.12), с первым входом устройства вычитания 4 (блок 2.5.11), на первый вход устройства сложения 4 (блок 2.5.10) поступает величина с выхода блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блок 2.5.7), на второй вход устройства сложения 4 (блок 2.5.10) поступает величина с третьего выхода блока сравнения (блок 2.5.8), выход устройства сложения 4 (блок 2.5.10) соединен с первым входом ключа 3 (блок 2.5.12), на первый вход устройства вычитания 4 (блок 2.5.11)поступает величина с выхода устройства сложения 3 (блок 2.5.9), на второй вход устройства вычитания 4 (блок 2.5.11) поступает величина с третьего выхода устройства сравнения (блок 2.5.8), выход устройства вычитания 4 (блок 2.5.11) соединен с четвертым входом ключа 3 (блок 2.5.12), на первый вход ключа 3 (блок 2.5.12) поступает величина с выхода устройства сложения 4 (блок 2.5.10), на второй вход ключа 3 (блок 2.5.12) поступает величина с выхода устройства сложения 3 (блок 2.5.9), на третий вход ключа 3 (блок 2.5.12) поступает величина с первого выхода устройства сравнения (блок 2.5.8), на четвертый вход ключа 3 (блок 2.5.12) поступает величина с выхода устройства вычитания 4 (блок 2.5.11), на пятый вход ключа 3 (блок 2.5.12) поступает величина со второго выхода устройства сравнения (блок 2.5.8), выход ключа 3 (блок 2.5.12) соединен с третьим входом ключа 4 (блока 2.5.16), с первым входом блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.14), второй выход ключа 4 (блок 2.5.12) соединен с четвертым входом ключа 4 (блок 2.5.16), со вторым входом блока вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.14), на первый вход ключа 4 (блок 2.5.16) поступает величина с первого выхода блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), на второй вход ключа 4 (блок 2.5.16) поступает величина со второго выхода блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), на третий вход ключа 4 (блок 2.5.16) поступает величина с первого выхода ключа 3 (блок 2.5.12), на четвертый вход ключа 4 (блок 2.5.16) поступает величина со второго выхода ключа 3 (блок 2.5.12), первый выход ключа 4 (блок 2.5.16) соединен с первым входом блока выборки (блок 2.5.13), со вторым входом постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15), второй выход ключа 4 (блок 2.5.16) соединен со вторым входом блока выборки (блок 2.5.13), с первым входом постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15), на первый вход постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15) поступает величина со второго выхода ключа 4 (блок 2.5.16), на второй вход постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15) поступает величина с первого выхода ключа 4 (блок 2.5.16), первый выход постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15) соединен со вторым выходом ключа 2 (блок 2.5.1), на второй выход постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15) соединен с первым выходом ключа 2 (блок 2.5.1), на первый вход блока выборки части сигнала (блок 2.5.13) поступает величина с первого выхода ключа 4 (блок 2.5.16), на второй вход блока выборки части сигнала (блок 2.5.13) поступает величина со второго выхода ключа 4 (блок 2.5.16), на третий вход блока выборки части сигнала (блок 2.5.13) поступает анализируемый сигнал S, выход блока выборки части сигнала (блок 2.5.13) является первым выходом блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5), на первый вход блока вычисления длины сегмента 2 (блок 2.5.14) поступает величина с первого выхода ключа 3 (блок 2.5.12), на второй вход блока выборки части сигнала (блок 2.5.14) поступает величина со второго выхода ключа 3 (блок 2.5.12), выход блока вычисления длины сегмента (блок 2.5.14) является вторым выходом блока выборки сегмента сигнала 2 (блок 2.5).

Блок вычисления длины сегмента 1 (блок 2.5.2) содержит устройство вычитания 5 (блок 2.5.2.1), устройство сложения 5 (блок 2.5.2.2), причем на первый вход устройства вычитания 5 (блок 2.5.2.1) поступает величина со второго выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход устройства вычитания 5 (блок 2.5.2.1) поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), выход устройства вычитания 5 (блок 2.5.2.1) соединен со вторым входом устройства сложения 5 (блок 2.5.2.2), на первый вход устройства сложения 5 (блок 2.5.2.2) поступает постоянная величина равная единице, на второй вход устройства сложения 5 (блок 2.5.2.2) поступает величина с выхода устройства вычитания 5 (блок 2.5.2.1), выход устройства сложения 5 (блок 2.5.2.2) является выходом блока вычисления длины сегмента (блок 2.5.2).

Блок деления с округлением (блок 2.5.3) содержит устройство деления 3 (блок 2.5.3.1), устройство округления 2 (блок 2.5.3.2), причем на первый вход устройства деления 3 (блок 2.5.3.1) поступает величина с выхода блока вычисления длины сегмента (блок 2.5.2), на второй вход устройства деления 3 (блок 2.5.3.1) поступает постоянная величина, равная двум, выход устройства деления 3 (блок 2.5.3.1) соединен с входом устройства округления 2 (блок 2.5.3.2), выход устройства округления 2 (блок 2.5.3.2) является выходом блока деления с округлением (блок 2.5.3).

Блок определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5) содержит устройство сложения 6 (блок 2.5.5.1), устройство сложения 7 (блок 2.5.5.2), устройство вычитания 6 (блок 2.5.5.3), причем, на первый вход устройства сложения 6 (блок 2.5.5.1) поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход устройства сложения 6 (блок 2.5.5.1) поступает величина с выхода устройства деления с округлением (блок 2.5.3), выход устройства сложения 6 (блок 2.5.5.1) соединен с первым входом устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2), на первый вход устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2) поступает величина с выхода устройства сложения 6 (блок 2.5.5.2), на второй вход устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2) поступает величина с выхода блока вычисления количества отсчетов, добавляемых к сегменту 2 (блок 2.5.4), выход устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2) соединен с первым входом устройства вычитания 6 (блок 2.5.5.2), на первый вход устройства вычитания 6 (блок 2.5.5.3) поступает величина с выхода устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2), на второй вход устройства вычитания 6 (блок 2.5.5.1) поступает постоянная величина равная единице, выход устройства вычитания 6 (блок 2.5.5.3) является выходом блока определения конечной координаты сегмента (блок 2.5.5).

Устройство формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту работает следующим образом.

По сигналу общей инициализации на входы всех устройств подаются нулевые значения.

По сигналу загрузки данных на первый вход постоянного запоминающего устройства 1 (блок 1) поступает количество фильтров, которые будут использованы при генерации разложения. Данное устройство по синхронизирующему сигналу выдачи данных отправляет на свой выход отсчеты фильтров, которые будут использоваться при построении разложения сигнала.

После этого, управление передается блоку выборки сегмента сигнала для формирования его спектрального представления (блок 2).

По сигналу загрузки данных на первый вход блока выборки сегмента сигнала 1 (блок 2) для формирования его спектрального представления поступает количество фильтров, которые будут использованы при генерации разложения, на второй вход блока 2 подается анализируемый сигнал S, на третий вход - длина сигнала L. По сигналу выдачи сегмента, поступающему с блока управления и генерации адресов (блок 6) данный блок выполняет выборку j-го сегмента сигнала, находящегося на i-ом уровне разложения, также результатом работы блока является длина выбранного сегмента сигнала. Длина сегмента подается на третий вход блока формирования фильтров (блок 3), выбранный сегмент сигнала подается на блок вычисления спектральных коэффициентов (блок 4).

По синхронизирующему сигналу выдачи данных на первый вход блока генерации фильтров (блок 3) с выхода постоянного запоминающего устройства 1 (блок 1) подается очередной отсчет фильтра, на второй вход подается количество используемых фильтров, на третий вход блока 3 подается длина сегмента, которая определяет длину фильтров, генерируемых для формирования разложения. По сигналу генерации, данный блок генерирует набор фильтров для формирования спектрального представления сегмента сигнала.

По синхронизирующему сигналу выдачи данных блок 3 отправляет сформированные фильтры на первый вход блока вычисления преобразования (блок 4), блок 2 отправляет на второй вход блока 4 выбранный сегмент сигнала. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 4 выполняет формирование четырех спектральных коэффициентов по сигналу.

По синхронизирующему сигналу загрузки данных постоянное запоминающее устройство 2 (блок 5) записывает в определенную область памяти результат спектрального разложения j-ro сегмента сигнала, находящегося на i-ом уровне разложения.

После обработки всех сегментов на одном уровне блок управления и генерации адресов (блок 6) выполняет переход к формированию следующего уровня: управление передается блоку 2. Если обработаны все сегменты сигнала (для указанного числа уровней разложения), блок управления и генерации адресов (блок 6) отправляет на постоянное запоминающее устройство 2 (блок 5) сигнал выдачи данных.

Блок 2 работает следующим образом.

Если выполняется формирование спектрального представления исходного сигнала (т.е. вычисляется нулевой уровень разложения) то управление передается блоку 2.1, если выполняется формирование разложения при i1, то управление передается блоку 2.5.

Допустим, что формируется нулевой уровень разложения, тогда управление передается на блок 2.1.

На первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) поступает длина анализируемого сигнала L, на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 (блок 2.1) поступает количество используемых фильтров F. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.1 определяет количество отсчетов, дополнительных к сигналу. После этого управление передается блоку добавления нулей к сигналу (блок 2.2).

По синхронизирующему сигналу загрузки на первый вход блока добавления нулей к сигналу (блок 2.2) поступает количество нулевых отсчетов, которые нужно добавить к сигналу. На второй вход блока 2.2 поступает исходный сигнал S. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.2 добавляет заданное количество нулей к исходному сигналу.

После этого управление передается устройству сложения 1 (блок 2.3). На первый вход устройства сложения 1 (блок 2.3) поступает длина анализируемого сигнала, по синхронизирующему сигналу загрузки данныхна второй вход устройства сложения 1 (блок 2.3) поступает количество добавляемых к исходному сигналу нулевых отсчетов. По синхронизирующему сигналу сложения блок 2.3 выполняет сложение величины, поступающей на его первый вход, с величиной, поступающей на его второй вход. Результат работы блока поступает на первый вход устройства вычитания 1 (блок 2.4).

Далее управление передается на устройство вычитания 1 (блок 2.4).

На первый вход устройства вычитания 1 (блок 2.4) по синхронизирующему сигналу загрузки данных поступает величина с выхода устройства сложения 1 (блок 2.3), на второй вход устройства вычитания 1 поступает постоянная величина равная единице. По синхронизирующему сигналу вычитания блок 2.4 выполняет вычитание из значения величины, поступающей на его первый вход, значение величины, поступающей на его второй вход. Результат работы блока поступает на первый вход ключа 1 (блок 2.6).

Далее управление передается на ключ 1 (блок 2.6).

Допустим, что формируется i-ый уровень разложения, причем, i1, тогда управление передается на блок 2.5.

На первый вход блока 2.5 поступает постоянная величина, равная единице, на второй вход - количество используемых фильтров F, на третий вход - анализируемый сигнал S, на четвертый вход - длина анализируемого сигнала L.

По синхронизирующему сигналу выдачи данных блок 2.5 выполняет выборку j-го сегмента сигнала S, находящегося на i-ом уровне разложения, а также длину сегмента.

Далее управление передается на ключ 1 (блок 2.6).

В зависимости от вычисляемого уровня разложения ключ 1 (блок 2.6) отправляет на свои выходы данные с определенных входов. Если формируется нулевой уровень разложения, на первый выход ключа отправляется величина с первого входа ключа, на второй выход - величинасо второго входа ключа. При i1 на первый выход ключа отправляется величина с третьего входа ключа, на второй выход - величина с четвертого входа ключа.

Блок 3 работает следующим образом.

По сигналу загрузки данных на первый вход устройства деления 3 (блок 3.1) поступает величина с первого выхода блока 2 (длина сегмента), на второй вход устройства деления 3 (блок 3.1) поступает количество используемых фильтров (F). По синхронизирующему сигналу деления устройство деления 3 (блок 3.1) выполняет деление, величины поступающей на первый вход на величину, поступающую на второй вход блока. Результат работы блока 3.1 поступает на первый вход блока 3.2.

По сигналу загрузки данных на первый вход блока повтора (блок 3.3) поступает величина с первого выхода блока 3.1, на второй блока повтора (блок 3.2) с выхода постоянного запоминающего устройства 1 (блок 1) поступает k-ый отсчет фильтра под номером р. По синхронизирующему сигналу повтора блок 3.2 выполняет повтор отсчета фильтра указанное количество раз. Количество повторов определяет величина поданная на первый вход блока. Повторяемые отсчеты накапливаются во внутреннем регистре блока. Результат работы блока отправляется на вход ПЗУ 3 (блок 3.3).

По сигналу загрузки данных на вход ПЗУ 3 (блок 3.3) отправляется очередной фильтр, сформированный в блоке 3.2. Выход ПЗУ 3 (блок 3.3) является выходом блока 3.

Блок 2.1 работает следующим образом.

На первый вход блока устройства деления 1 (блок 2.1.1) поступает длина анализируемого сигнала L, на второй вход блока 2.1.1 поступает количество используемых фильтров F. По синхронизирующему сигналу деления блок 2.1.1 выполняет деление величины, поступающей на его первый вход на величину, поступающую на его второй вход.

Далее управление передается устройству округления (блок 2.1.2). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на вход данного блока поступает величина с выхода устройства деления 1 (блок 2.1.1). По синхронизирующему сигналу округления данный блок выполняет округление величины, поступившей на его первый вход до ближайшего меньшего целого.

Результат работы блока поступает на второй вход устройства сложения 2 (блок 2.1.3).

Далее управление передается устройству сложения 2 (блок 2.1.3). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход данного блока поступает постоянная величина, равная единице, на второй вход данного блока поступает величина с выхода устройства округления (блок 2.1.2). По синхронизирующему сигналу сложения блок 2.1.3 выполняет сложение величины, поступающей на его первый вход, с величиной, поступающей на его второй вход. Результат работы блока поступает на первый вход устройства умножения 1 (блок 2.1.4).

Далее управление передается устройству умножения 1 (блок 2.1.4). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на второй вход данного блока поступает количество используемых фильтров F, на первый вход данного блока поступает величина с выхода устройства сложения 2 (блок 2.1.3). По синхронизирующему сигналу умножения блок 2.1.4 выполняет умножение величины, поступающей на его первый вход, на величину, поступающую на его второй вход.

Результат работы блока поступает на первый вход устройства вычитания 2 (блок 2.1.5).

Далее управление передается на устройство вычитания 2 (блок 2.1.5).

На первый вход устройства вычитания 2 (блок 2.1.5) по синхронизирующему сигналу загрузки данных поступает величина с выхода устройства умножения 2 (блок 2.1.4), на второй вход устройства вычитания 2 поступает длина анализируемого сигнала. По синхронизирующему сигналу вычитания блок 2.1.5 выполняет вычитание из значения величины, поступающей на его первый вход, величины, поступающей на его второй вход. Результат работы блока поступает на первый вход блок добавления нулей (блок 2.2) и на второй вход устройства сложения 1 (блок 2.3).

Блок 2.5 работает следующим образом.

Управление передается на ключ 2 (блок 2.5.1). Если выполняется формирование спектрального представления первого уровня разложения то на первый выход ключа отправляется величина, поступающая на его третий вход, на второй выход ключа - величина, поступающая на его четвертый вход, если уровень разложения больше первого, то на первый выход ключа отправляется величина, поступающая на его первый вход, на второй выход ключа - величина, поступающая на его второй вход.

На первый вход блока 2.5.1 по синхронизирующему сигналу выдачи данных поступает величина со второго выхода ПЗУ 4 (блок 2.5.15), на второй вход блока 2.5.1 по синхронизирующему сигналу выдачи данных поступает величина с первого выхода ПЗУ 4 (блок 2.5.15).

На первый вход блока 2.5.2 по синхронизирующему сигналу загрузки данных поступает величина с первого выхода ключа 2, на второй вход - со второго выхода ключа 2. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.2 выполняет вычисление длины сегмента. Результат работы блока поступает на второй вход устройства деления (блок 2.5.3).

Управление передается на устройство деления (блок 2.5.3). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на второй вход блока 2.5.3 поступает величина с выхода блока 2.5.2, на первый вход поступает постоянная величина равная двум. По синхронизирующему сигналу деления блок 2.5.3 выполняет деление величины, поступившей на его второй вход на величину, поступившую на его первый вход. Результат работы блока отправляется на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4), на третий вход блока вычисления конечной координаты сегмента (блок 2.5.5), на второй вход устройства сложения 3 (блок 2.5.9), на второй вход устройства вычитания 3 (блок 2.5.6).

Управление передается на блок вычисления количества дополнительных отсчетов 2 (блок 2.5.4). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.4 поступает величина с выхода блока 2.5.3, на второй вход поступает количество используемых фильтров. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.4 выполняет вычисление количества отсчетов, добавляемых к сигналу. Результат работы блока поступает на вход блока вычисления конечной координаты сегмента (блок 2.5.4).

Управление передается на блок вычисления конечной координаты сегмента (блок 2.5.5). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.5 поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход - величина с выхода ключа блока 2.5.4, на третий вход - величина с выхода устройства деления 2 (блок 2.5.3). По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.5 выполняет вычисление конечной координаты сегмента. Результат работы блока поступает на второй вход ключа 4 (блок 2.5.15). Величина, поступающая на первый вход блока, передается на его первый выход и, далее, на первый вход ключа 4 (блок 2.5.15).

Управление передается на устройство вычитания 3 (блок 2.5.6). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.6 поступает величина с выхода блока 2.5.2, на второй вход - величина с выхода блока 2.5.3. По синхронизирующему сигналу вычитания блок 2.5.6 выполняет вычитание из величины, поданной на первый вход блока, величину, поданную на второй вход блока. Результат работы блока 2.5.6 передается на блок вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блок 2.5.7).

Управление передается на блок вычисления количества дополнительных отсчетов 3 (блок 2.5.7). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.7 поступает величина с выхода блока 2.5.6, на второй вход поступает количество используемых фильтров. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.7 выполняет вычисление количества отсчетов, добавляемых к сигналу. Результат работы блока поступает на второй вход устройства сравнения (блок 2.5.8), на первый вход устройства сложения 4 (блок 2.5.10).

Управление передается на устройство сравнения (блок 2.5.8). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.8 поступает величина со второго выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока 2.5.8 поступает величина со второго выхода блока 2.5.7, на третий вход поступает длина анализируемого сигнала L. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.8 выполняет сравнение суммы величин, поступающих на первый и второй входы, и величины, поступающей на третий вход блока. Если результат сравнения равен 1, то на первый выход отправляется 1, в противном случае - 0. На второй выход блока независимо от результата сравнения отправляется величина, поступившая на первый вход блока 2.5.8, на третий выход блока поступает величина, поступившая на второй вход блока. Величина с первого выхода блока 2.5.8 подается на третий вход ключа 3.

Управление передается на устройство сложения 3 (блок 2.5.9). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.9 поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока 2.5.8 поступает величина с выхода блока 2.5.3. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.9 вычисляет сумму величин, поступивших на первый и второй вход. Результат работы блока подается на первый вход устройства вычитания 4 (блок 2.5.11), на второй вход ключа 3 (блок 2.5.12).

Управление передается на устройство сложения 4 (блок 2.5.10). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.10 поступает величина с выхода блока 2.5.7, на второй вход блока 2.5.1023 поступает величина со второго выхода блока 2.5.8. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.10 вычисляет сумму величин, поступивших на первый и второй вход. Результат работы блока подается на первый вход ключа 3 (блок 2.5.12).

Управление передается на блок 2.5.11. По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.11 поступает величина с выхода блока 2.5.9, на второй вход блока 2.5.11 поступает величина с третьего выхода блока 2.5.8. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.11 вычитает из величины, поступившей на его первый вход, величину, поступившую на его второй вход. Результат работы блока подается на четвертый вход ключа 3 (блок 2.5.12).

Управление передается на блок 2.5.12. По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.12 поступает величина с выхода блока 2.5.10, на второй вход блока 2.5.12 поступает величина с выхода блока 2.5.9, на третий вход блока 2.5.12 поступает величина с первого выхода блока 2.5.8, на четвертый вход блока 2.5.12 поступает величина с выхода блока 2.5.11, на пятый вход блока 2.5.12 поступает величина со второго выхода блока 2.5.8.

По синхронизирующему сигналу переключения, если на третий вход блока поступает единица, то на первый выход блока отправляется величина, поступившая на первый вход, на второй выход блока - величина, поступившая на второй вход, если на третий вход блока поступает ноль, то на первый выход блока отправляется величина, поступившая на четвертый вход, на второй выход блока - величина, поступившая на пятый вход.

Управление передается на блок 2.5.16. Если выполняется выборка первого сегмента сигнала, то на первый выход ключа 4 подается величина, поступающая на его первый вход, на второй выход - величина, поступающая на его второй вход. Если выполняется выборка второго сегмента сигнала, то на первый выход ключа 4 подается величина, поступающая на его третий вход, на второй выход - величина, поступающая на его четвертый вход.

Управление передается на блок 2.5.15. По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.15 поступает величина со второго выхода блока 2.5.16, на второй вход блока 2.5.15 поступает величина с первого выхода блока 2.5.16. По синхронизирующему сигналу записи данных выполняется сохранение данных, поступивших на вход постоянного запоминающего устройства 4 (блок 2.5.15).

Управление передается на блок 2.5.14. По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.14 поступает величина с первого выхода блока 2.5.12, на второй вход блока 2.5.12 поступает величина со второго выхода блока 2.5.12. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.14 вычисляет длину второго сегмента (исходный сегмент или сигнал разбивается на две части). Результат работы блока отправляется на четвертый вход ключа 1 (блок 2.6).

Управление передается на блок 2.5.13. По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.13 поступает величина с первого выхода блока 2.5.16, на второй вход блока 2.5.13 поступает величина со второго выхода блока 2.5.16, на третий вход блока 2.5.13 поступает анализируемый сигнал S. По синхронизирующему сигналу выдачи данных на выход блока отправляется сегмент сигнала, начальная координата которого поступает на первый вход блока, а конечная - на второй.

Блок 2.5.2 работает следующим образом.

Управление передается на устройство вычитания 5 (блок 2.5.2.1). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.2.1 поступает величина со второго выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока 2.5.2.1 поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1). По синхронизирующему сигналу вычитания блок 2.5.2.1 вычитает из величины, поступающий на первый вход на величину, поступающую на второй вход. Результат работы блока 2.5.2.1 отправляется на вход устройства сложения 5 (блок 2.5.2.2).

Управление передается на устройство сложения 5 (блок 2.5.2.2). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на второй вход блока 2.5.2.2 поступает величина с выхода блока 2.5.2.1, на первый вход блока 2.5.2.2 поступает постоянная величина 1.

По синхронизирующему сигналу сложения устройство сложения 5 (блок 2.5.2.2) выполняет сложение величины, поступающий на его первый вход и величины, поступающей на его второй вход. Результат работы блока 2.5.2.2 отправляется на второй вход блока деления с округлением (блок 2.5.3) и на первый вход устройства вычитания 3 (блок 2.5.6).

Блок 2.5.3 работает следующим образом.

Управление передается на устройство деления 3 (блок 2.5.3.1). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.3.1 поступает величина с выхода блока 2.5.2, на второй вход блока 2.5.3.1 поступает постоянная величина 2. По синхронизирующему сигналу вычисления блок 2.5.3.1 выполняет деление величины, поступающий на первый вход на величину, поступающую на второй вход. Результат работы блока 2.5.3.1 отправляется на вход блока округления (блок 2.5.3.2).

Управление передается на блок округления (блок 2.5.3.2). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на вход блока 2.5.3.2 поступает величина с выхода блока 2.5.3.1. По синхронизирующему сигналу округления блок 2.5.3.2 выполняет округление величины, поступающий на его вход. Результат работы блока 2.5.3.1 отправляется на первый вход блока 2.5.4.

Блок 2.5.5 работает следующим образом.

Управление передается на устройство сложения 6 (блок 2.5.5.1). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.5.1 поступает величина с первого выхода ключа 2 (блок 2.5.1), на второй вход блока 2.5.5.1 поступает величина с выхода устройства деления с округлением (блок 2.5.3). По синхронизирующему сигналу сложения блок 2.5.5.1 выполняет сложение величины, поступающий на первый вход и величины, поступающей на второй вход. Результат работы блока 2.5.5.1 отправляется на первый вход устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2).

Управление передается на устройство сложения 7 (блок 2.5.5.2). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на второй вход блока 2.5.2.2 поступает величина с выхода блока 2.5.4, на первый вход блока 2.5.5.2 поступает величина с выхода устройства сложения 6 (блок 2.5.5.1).

По синхронизирующему сигналу сложения устройство сложения 7 (блок 2.5.5.2) выполняет сложение величины, поступающий на его первый вход и величины, поступающей на его второй вход. Результат работы блока 2.5.5.2 отправляется на первый вход устройства вычитания 6 (блок 2.5.5.3).

Управление передается на устройство вычитания 6 (блок 2.5.5.3). По синхронизирующему сигналу загрузки данных на первый вход блока 2.5.5.3 поступает величина с выхода устройства сложения 7 (блок 2.5.5.2), на второй вход блока 2.5.5.3 поступает постоянная величина 1. По синхронизирующему сигналу вычитания блок 2.5.5.3 вычитает из величины, поступающий на первый вход на величину, поступающую на второй вход. Результат работы блока 2.5.5.3 отправляется на второй выход блока 2.5.5.

Величина, поступающая на первый вход блока 2.5.5, поступает на его первый выход.

Таким образом, устройство формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту позволяет сформировать грубо-точное многоуровневое представление анализируемого сигнала.

Устройство формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту, характеризующееся тем, что содержит постоянное запоминающее устройство 1, блок выборки сегмента сигнала 1, блок генерации фильтров, блок вычисления преобразования, постоянное запоминающее устройство 2, блок управления и генерации адресов, причем на вход постоянного запоминающего устройства 1 подается количество фильтров, которые будут использоваться при генерации разложения, первый выход постоянного запоминающего устройства 1 соединен с первым входом блока генерации фильтров, на первый вход блока выборки сегмента сигнала 1 поступает количество фильтров, которые будут использоваться при генерации разложения, на второй вход блока выборки сегмента сигнала 1 подается анализируемый сигнал, на третий вход блока выборки сегмента сигнала 1 подается длина анализируемого сигнала L, причем второй выход блока выборки сегмента сигнала 1 соединен со вторым входом блока вычисления спектральных коэффициентов, первый выход блока выборки сегмента сигнала 1 соединен с третьим входом блока вычисления преобразования, на первый вход блока генерации фильтров поступают фильтры, которые будут использоваться при генерации разложения, на второй вход блока генерации фильтров подается количество фильтров, которые будут использоваться при генерации разложения, на третий вход блока генерации фильтров подается длина анализируемого сегмента сигнала, причем выход блока генерации фильтров соединен с первым входом блока вычисления преобразования, на первый вход блока вычисления преобразования поступают фильтры, которые будут использоваться при генерации разложения, на второй вход блока преобразования поступает сегмент сигнала, по которому будет генерироваться спектральное представление, причем выход блока вычисления спектральных коэффициентов соединен с постоянным запоминающим устройством 2, на вход постоянного запоминающего устройства 2 поступают результаты вычисления спектральных коэффициентов, выход постоянного запоминающего устройства является выходом устройства формирования многоуровневого представления цифрового сигнала по Уолшу-Хармуту, на первый вход блока управления и генерации адресов поступает количество генерируемых уровней разложения, причем блок управления и генерации адресов соединен со всеми вышеперечисленными блоками, причем блок выборки сегмента сигнала 1 содержит блок вычисления количества дополнительных отсчетов 1, блок добавления нулей, устройство сложения 1, устройство вычитания 1, блок выборки сегмента сигнала 2, ключ 1, причем на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 подается длина анализируемого сигнала, на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1 подается количество используемых фильтров, выход вычисления количества дополнительных отсчетов 1 соединен с первым входом блока добавления нулей и вторым входом устройства сложения 1, на первый вход блока добавления нулей поступает количество добавляемых нулей, на второй вход блока добавления нулей поступает исходный сигнал, выход блока добавления нулей соединен со вторым входом ключа 1, на первый вход устройства сложения 1 поступает длина исходного сигнала, на второй вход устройства сложения 1 поступает количество добавляемых нулей, выход устройства сложения 1 соединен с первым входом устройства вычитания 1, на первый вход устройства вычитания 1 поступает сумма длины исходного сигнала и количества нулей, добавляемых к сигналу, на второй вход устройства вычитания 1 поступает постоянная единица, выход устройства вычитания 1 соединен с первым входом ключа 1, на первый вход блока выборки сегмента сигнала 2 поступает постоянная величина 1, на второй вход блока выборки сегмента сигнала 2 поступает количество используемых фильтров, на третий вход блока выборки сегмента сигнала 2 поступает исходный сигнал, на четвертый вход блока выборки сегмента сигнала 2 поступает длина исходного сигнала, первый выход блока выборки сегмента сигнала 2 соединен с третьим входом ключа 1, второй выход блока выборки сегмента сигнала 2 соединен с четвертым входом ключа 1, на первый вход ключа 1 поступает длина сигнала, к которому добавили вычисленное количество нулей, на второй вход ключа 1 поступает исходный сигнал, к которому добавили вычисленное количество нулей, на третий вход ключа 1 поступает длина сегмента, выбранного из исходного сигнала, на четвертый вход ключа 1 поступает сегмент, выбранный из исходного сигнала, первый выход ключа 1 является первым выходом блока выборки очередного сегмента сигнала, второй выход ключа 1 является вторым выходом блока выборки очередного сегмента сигнала, причем блок генерации фильтров содержит устройство деления 2, блок повтора отсчета, постоянное запоминающее устройство 3, причем на первый вход устройства деления 2 поступает фильтр с постоянного запоминающего устройства 1, на второй вход устройства деления 2 поступает количество используемых фильтров при построении разложения, выход устройства деления 2 соединен с первым входом блока повтора отсчета, на первый вход блока повтора отсчета поступает величина с выхода устройства деления 2, на второй вход блока повтора отсчета поступает величина с первого выхода выборки сегмента сигнала 1, выход блока повтора отсчета соединен со входом постоянного запоминающего устройства 3, на вход постоянного запоминающего устройства 3 поступает величина с выхода блока повтора отсчета, выход постоянного запоминающего устройства 3 является выходом блока генерации фильтров, причем блок вычисления количества дополнительных отсчетов 1 содержит устройство деления 1, устройство округления 1, устройство сложения 2, устройство умножения 1, устройство вычитания 2, причем на первый вход устройства деления 1 поступает длина исходного сигнала, на второй вход устройства деления 1 поступает количество используемых фильтров, выход устройства деления 1 связан со входом устройства округления, на вход устройства округления поступает результат деления длины сигнала на количество используемых фильтров, выход устройства округления 1 соединен со вторым входом 30 устройства сложения 2, на первый вход устройства сложения 2 поступает постоянная величина, равная 1, на второй вход устройства сложения 2 поступает результат округления отношения длины сигнала к количеству используемых фильтров в меньшую сторону, выход устройства сложения 2 соединен с первым входом устройства умножения 1, на первый вход устройства умножения 1 поступает величина с выхода устройства сложения 2, на второй вход устройства сложения поступает количество используемых фильтров, выход устройства умножения 1 связан с первым входом устройства вычитания 2, на первый вход устройства вычитания 2 поступает величина с выхода устройства умножения 1, на второй вход устройства вычитания 2 поступает длина анализируемого сигнала, выход устройства вычитания 2 является выходом блока вычисления количества дополнительных отсчетов 1, причем структура блока вычисления дополнительных отсчетов 1 полностью эквивалентна структуре блока вычисления дополнительных отсчетов 2 и блока вычисления дополнительных отсчетов 3, причем блок выборки сегмента сигнала 2 содержит ключ 2, блок вычисления длины сегмента 1, блок деления с округлением, блок вычисления числа дополнительных отсчетов 2, блок определения конечной координаты сегмента, устройство вычитания 3, блок вычисления количества дополнительных отсчетов 3, блок сравнения, устройство сложения 3, устройство сложения 4, устройство вычитания 4, ключ 3, блок выборки части сигнала, блок вычисления длины сегмента 1, постоянное запоминающее устройство 4, ключ 4, причем на первый вход ключа 2 поступает величина со второго выхода постоянного запоминающего устройства 4, на второй вход ключа 2 поступает величина с первого выхода постоянного запоминающего устройства 4, на третий вход ключа 2 поступает постоянная единица, на четвертый вход ключа 2 поступает длина анализируемого сигнала, первый выход ключа 2 соединен с первым входом блока вычисления длины сегмента 1, с первым входом блока определения конечной координаты сегмента, с первым входом устройства сложения 3, второй выход ключа 2 соединен со вторым входом блока вычисления длины сегмента 1, с первым входом блока сравнения, на первый вход блока вычисления длины сегмента 1 поступает координата начала сегмента в сигнале с первого выхода ключа 2, на второй вход блока вычисления длины сегмента 1 поступает координата конца сегмента в сигнале со второго выхода ключа 2, выход блока вычисления длины сегмента 1 соединен со вторым входом блока деления с округлением, с первым входом устройства вычитания 3, на первый вход блока деления с округлением поступает постоянная величина два, на второй вход блока деления с округлением поступает величина длины анализируемого сегмента с выхода блока вычисления длины сегмента 1, выход блока деления с округлением соединен с первым входом блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2, с третьим входом блока определения конечной координаты сегмента, со вторым входом устройства сложения 3, со вторым входом устройства вычитания 3, на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 поступает величина с выхода блока деления с округлением, на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 поступает количество используемых фильтров, выход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 2 соединен со вторым входом блока определения конечной координаты сегмента, на первый вход блока определения конечной координаты сегмента поступает величина с первого выхода ключа 2, на второй вход блока определения конечной координаты сегмента поступает величина с выхода блока вычисления числа дополнительных отсчетов 2, на третий вход блока определения конечной координаты сегмента поступает величина с выхода блока деления с округлением, первый выход блока определения конечной координаты сегмента соединен с первым входом ключа 4, второй выход блока определения конечной координаты сегмента соединен со вторым входом ключа 4, на первый вход устройства вычитания 3 поступает величина со второго выхода блока вычисления длины сегмента 1, на второй вход устройства вычитания 3 поступает величина с выхода блока деления с округлением, выход устройства вычитания 3 соединен с первым входом блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3, на первый вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 поступает величина с выхода устройства вычитания 3, на второй вход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 поступает количество используемых фильтров, выход блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3 соединен со вторым входом блока сравнения, с первым входом устройства сложения 4, на первый вход блока сравнения поступает величина со второго выхода ключа 2, на второй вход блока сравнения поступает величина с выхода блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3, на третий вход блока сравнения поступает длина анализируемого сигнала, первый выход блока сравнения соединен с третьим входом ключа 3, второй выход блока сравнения соединен с пятым входом ключа 3, третий выход блока сравнения соединен со вторым входом устройства вычитания 4, со вторым входом устройства сложения 4, на первый вход устройства сложения 3 поступает величина с первого выхода ключа 2, на второй вход устройства сложения 3 поступает величина с выхода блока деления с округлением, выход устройства сложения 3 соединен со вторым входом ключа 3, с первым входом устройства вычитания 4, на первый вход устройства сложения 4 поступает величина с выхода блока вычисления количества дополнительных отсчетов 3, на второй вход устройства сложения 4 поступает величина с третьего выхода блока сравнения, выход устройства сложения 4 соединен с первым входом ключа 3, на первый вход устройства вычитания 4 поступает величина с выхода устройства сложения 3, на второй вход устройства вычитания 4 поступает величина с третьего выхода устройства сравнения, выход устройства вычитания 4 соединен с четвертым входом ключа 3, на первый вход ключа 3 поступает величина с выхода устройства сложения 4, на второй вход ключа 3 поступает величина с выхода устройства сложения 3, на третий вход ключа 3 поступает величина с первого выхода устройства сравнения, на четвертый вход ключа 3 поступает величина с выхода устройства вычитания 4, на пятый вход ключа 3 поступает величина со второго выхода устройства сравнения, выход ключа 3 соединен с третьим входом ключа 4, с первым входом блока вычисления длины сегмента 1, второй выход ключа 4 соединен с четвертым входом ключа 4, со вторым входом блока вычисления длины сегмента 1, на первый вход ключа 4 поступает величина с первого выхода блока определения конечной координаты сегмента, на второй вход ключа 4 поступает величина со второго выхода блока определения конечной координаты сегмента, на третий вход ключа 4 поступает величина с первого выхода ключа 3, на четвертый вход ключа 4 поступает величина со второго выхода ключа 3, первый выход ключа 4 соединен с первым входом блока выборки, со вторым входом постоянного запоминающего устройства 4, второй выход ключа 4 соединен со вторым входом блока выборки, с первым входом постоянного запоминающего устройства 4, на первый вход постоянного запоминающего устройства 4 поступает величина со второго выхода ключа 4, на второй вход постоянного запоминающего устройства 4 поступает величина с первого выхода ключа 4, первый выход постоянного запоминающего устройства 4 соединен со вторым выходом ключа 2, на второй выход постоянного запоминающего устройства 4 соединен с первым выходом ключа 2, на первый вход блока выборки части сигнала поступает величина с первого выхода ключа 4, на второй вход блока выборки части сигнала поступает величина со второго выхода ключа 4, на третий вход блока выборки части сигнала поступает анализируемый сигнал, выход блока выборки части сигнала является первым выходом блока выборки сегмента сигнала 2, на первый вход блока вычисления длины сегмента 2 поступает величина с первого выхода ключа 3, на второй вход блока выборки части сигнала поступает величина со второго выхода ключа 3, выход блока вычисления длины сегмента является вторым выходом блока выборки сегмента сигнала 2, причем блок вычисления длины сегмента 1 содержит устройство вычитания 5, устройство сложения 5, причем на первый вход устройства вычитания 5 поступает величина со второго выхода ключа 2, на второй вход устройства вычитания 5 поступает величина с первого выхода ключа 2, выход устройства вычитания 5 соединен со вторым входом устройства сложения 5, на первый вход устройства сложения 5 поступает постоянная величина, равная единице, на второй вход устройства сложения 5 поступает величина с выхода устройства вычитания 5, выход устройства сложения 5 является выходом блока вычисления длины сегмента, причем блок деления с округлением содержит устройство деления 3, устройство округления 2, причем на первый вход устройства деления 3 поступает величина с выхода блока вычисления длины сегмента, на второй вход устройства деления 3 поступает постоянная величина, равная двум, выход устройства деления 3 соединен с входом устройства округления 2, выход устройства округления 2 является выходом блока деления с округлением, причем блок определения конечной координаты сегмента содержит устройство сложения 6, устройство сложения 7, устройство вычитания 6, причем на первый вход устройства сложения 6 поступает величина с первого выхода ключа 2, на второй вход устройства сложения 6 поступает величина с выхода устройства деления с округлением, выход устройства сложения 6 соединен с первым входом устройства сложения 7, на первый вход устройства сложения 7 поступает величина с выхода устройства сложения 6, на второй вход устройства сложения 7 поступает величина с выхода блока вычисления количества отсчетов, добавляемых к сегменту 2, выход устройства сложения 7 соединен с первым входом устройства вычитания 6, на первый вход устройства вычитания 6 поступает величина с выхода устройства сложения 7, на второй вход устройства вычитания 6 поступает постоянная величина, равная единице, выход устройства вычитания 6 является выходом блока определения конечной координаты сегмента.