Устройство формирования ортогональных кусочно-линейных сигналов

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5002164/24 (22) 08.08.91 (46) 30.10.93 Бюл. Йа 39-40 (76) Авраменко Валерий Федорович (54) УСТРОЙСТВО ФОРлФИРОВАНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КУСОЧНОМИНЕЙНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к системам управления и вычислительной технике и предназначено для формирования нового класса ортогональных кусочно-линейных сигналов. Целью изобетения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности формирования полной (ь) ШУ (11) 2002296 Cl (Я) ф Я ббРЦ02И ортогональной кусочно-линейной системы сигналов. Цель достигается тем, что в устройстве формирования ортогональных кусочно-линейных сигналов, содержащем тактовый генератор, m сумматоров по модулю (2 -1 — число формируемых сигналов, интегратор, группу из m + 1 блоков смещения уровня, группу из m знаковых перемножителей, дополнительно содержатся пт грум знаковых перемножителей и группа из rn — 1 блоков смещения уровня. 2 ил.

2002296

10 i5

30

45

Изобретение относится к системам автоматического управления и вычислительной технике и и редназначено для формирования нового класса кусочно-линейных ортогональных сигналов, которые наряду с сигналами Фабера-Шаудера и интегральными сигнум-гармоническими сигналами могут бить использованы для решения технических задач в вычислительной технике и связи, Известно генератор функций Уолша, содержащий кольцевой регистр номера функции, кольцевой регистр сдвига аргумента, регистр сдвига, триггер. элемент И, блок формирования пачек импульсов, блок преобразования прямого кода 8 дополнительный и дополнительный триггер. Назначение генератора: формирование интегральных (кусочно-линейных) функций (сигналов) Уолша. Его основной недостаток состоит в том, что генерируемые им функции не образуют полной ортогональной системы функций, Известен также генератор функций, содержащий генератор и и аналоговых блоков взвешеннога алгебраического суммирования. Назначение генератора: расширение класса генерируемых функций за счет формирования интегральных функций Уолша.

Недостаток генератора: формируемые им интегральныс функции Уолша неортогональны.

Кроме того, известен генератор функций Уолша, содержащий два мультиплексора, две группы элементов ИСКЛ!ОЧАЮЩЕ Е

ИЛИ, сумматор, распределитель импульсов, блок памяти, два счетчика адреса. два региЭ стра, регистр -pBvra, элемент ИСКЛ!ОЧА ОЩЕЕ - И." И, дешифратор, блок преобразования прямого кода в дополнительный, вычитатель и умножитель, Назначение генератора: формирование трех систем функций (обычных функций Уошла, интегральных функций Уолша и кусочноквадратичных функций). Недостатки генератора: неортогональность последних двух формируемых систем функций и сложность

его конструкции.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство формирования сигналов Радемахера, содержащее тактовый генератор, выход которога соединен с входом m-разрядного двоичного счетчика, m-1 сумматоров по моpymoдва, причем i-й и(+1)-й(! =1.2, ..., m-1) разрядные выходы счетчика подключены к входам i-го сумматора по модулю два, интегратор, m-1 знаковых умножителей и m блоков смещения уровня, причем m-й разрядный выход счетчика подключен к входу интегратора, выход i-го сумматора по модулю два подключен к знаковому входу i-ro знакового умножителя. информационный вход и выход i-го знакового умножителя подключены соответственно к выходу (i+1)-го блока смещения уровня и к входу i-го блока смещения уровня, выход интегратора подключен к входу m-ro блока смещения уровня, выходы .всех блоков смещения уровня являются выходами устройства, Назначение устройства: формирование ортогональных кусочно-линейных сигналов

Радемахера, Недостаток: формируемая система сигналов ортогональна, но не является полной.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в возможности формирования полной ортогональной ку сочно-линейной системы сигналов, и упрощение его конструкции.

Цель достигается тем, что в устройстве формирования Ортаганальных кусочна-.ли. нейных сигналов, содержащем тактовый генератор, выход которого соединен с входом (m+1)-разрядного двоичного счетчика, m сумматоров по модулю два, причем 1-й и (i+1)-й (i = 1, 2, ..., m) разрядные выходы счетчика подключены к входам i-ro сумматора по модулю два, интегратор, к входу которого подключен (m+1)-й разрядный выход счетчика, группу из m+1 блоков смещения уровня, группу из m знаковых перемножителей; при этом выход i-го сумматора по модулю два подключен к:знаковому входу i-го знакового перемножителя группы из m знаковых перемножителей, информационный вход и выход i-га знакового перемножителя группы из m знаковых перемножителей подключены соответственна к выходу (i+1)-го блока смещения уровня и к входу i-го блока смещения уровня группы из m+1 блоков смещения уровня, выход интегратора подключен к входу (я+1)-го блока смещения уровня группы из в+1 блоков смещения уровня, содержится дополнительно m групп знаковых перемножителей и дополнительная группа из m-1 блоков смещения уровня, при этом выходы блоков смещения уровня группы из m+1 блоков смещения уровня, кроме(а+1)-го, соединены соответственно с входами блоков смещения уровня дополнительной группы из m-1 блоков смещения уровня, выходы которых соответственно соединены с информационными входами первых знаковых перемножителей дополнительных т групп знаковых перемножителей, имеющих па 2 (k = 1, 2, ..., m) знаковых перемножителей в k-й группе, выходы которых являются информационными выходами устройства формирования орто2002296

+ --++ --+-++ - — ++ гональных кусочно-линейных сигналов. информационные выходы каждого нечетного знакового перемножителя k-й группы дополнительных знаковых перемножителей соединены с входагли последующего четного и нечетного знаковых перемножителей

k-й дополнительной группы знаковых перемножителей, а знаковые входы всех четных знаковых перемножителей соединены с выходом (m+1)-ro разряда (m+1)-разрядного двоичного счетчика, знаковые оходы первых знаковых перемножителей k-й группы дополнительных знаков перемножителей соединены с выходом (m+2 — k)-го разряда (го+1)-разряднога двоичного счетчика, знаковые входы нечетных i-x (i = 1, 2...„2 э, m-2 и = 2 )-порядковый номер нечетного знакового перемножителя в группе) знаковых перемножителей k-й группы дополнительных групп знаковых перемножителей, кроме первой группы, и первых знаковых перемножителей k-й группы соединены соответственно последовательно с выходами (m+1-i)-ro (i n) сумматора па модулю два и (m+n — i)-ro (i > n) разряда (в+1)-разрядного двоичного счетчика, Вопросу генерирования полной системы кусочно-линейных ортогональных сигналов уделяется в технике исключительно большое внимание из-за того. что по сравнению с дооичными кусочно-линейные сигналы допускают более точную аппроксимацию функций при равной количестве исходных сигналоо.

Построение полной ортогональной системы сигналов осуществляют следующигл образом. Пусть имеется некоторая совокупность, например, из шестнадцати сигналов

Уолша

+.+ + + + + + + + + + + + + + +

++++++++2-------++++ 1- 1 ++

++++----- — --+ Ф.+.t

++--++ - -+ + - -+ + -—

++--++----+л --++

+ + - - - - + + + + - — — - + +

4- + - - - - + + - - + + -}. + -—

+ -+ -+ -+ -+ -+ - + — ++-+- 2+-++-+--+-+

+--++--++--++--+

+-+--+-+-+ -++ -+—

+--+-++-+- + -+++ - - + - + + - - + + — + - - +

Заменяют наименьший дискрет кусочно-линейной функцией вершиной вверх, если дискрет положительный, а и ри отрицательном — та же треугольная функция вершиной вниз. Тогда получают для шест5

55 надцати сигналов Уолша шестнадцать кусочно-линейных сигналов, представленных на фиг. 1 (пероый сигнал Уолша переходит в систему кусочно-линейных сигналов беэ изменений). Легко убедиться. что представленная на фиг. 1 система кусочно-линейных сигналоо ортогональна и полна: каждому сигналу Уолша однозначно соответствует кусочно-линейный ортогональный сигнал.

Устройство, осуществляющее формирование полученных шестнадцати сигналов, представлено на фиг. 2. Оно содержит тактовый генератор 1, выход которого соединен с входом пятиразрядного двоичного счетчика 2, четыре сумматора 3 по модулю доа, причем i-й и (i+1)-й (i = 1, 2, 3, 4) разрядные выходы счетчика подключены к входам

I-го сумматора по модулю два. интегратор 4, к выходу которого подключен пятый разрядный выход счетчика 2, группу из пяти блоков

6 смещения уровня, группу иэ четырех знаковых перемножителей 5. Выход i-го сумматора 3 па модулю два подключен к знаковому входу i-га знакового перемножителя группы из четырех знаковых перемножителеи. Информационный вход и выход

i-го знакового перемножителя 5 группы из четырех знаковых перемножителей подключены соответственно к выходу (i+1)-го блока

6 смещения уровня и к входу -га блока смещения уровня группы иэ пяти блоков смещения уровня. Выход интегратора 4 подключен к входу пятого блока 6 смещения уровня, Кроме 1ого, о устройстве содержатся дополнительные четыре группы знаковых пере лножителей 5 и дополнительная группа иэ четырех блоков 6 смещения уровня.

При этом о каждой k-й дополнительной группе знаковых перемножителей 5 содер>кится

2 (k -- 1. 2, 3, 4) знаковых перемножителей

5. Выходы блоков 6 смещения уровня группы иэ пяти блоков смещения уровня, кроме пятого. соединены соответственно с входами блоков G смещения уровня дополнительной группы из четырех блоков смещения уровня. Выходы блоков смещения уровня дополнительной группы из четырех блоков смещения уровня соединены с информационными входами знаковых псремножителей

5 дополнительных четырех групп знаковых перемно>кителей, при этом выход k-ro (k = 1.

2. 3, 4) блока смещения уровня дополнительной группы из четырех блоков смещения уровня соединен с информационными входами первых знаковых перемножителей 5 дополнительных групп знаковых перемножителей, выходы которых являются информационными выходами 7-21 устройства формирования артоганальных кусочна-линейных сигналов. Информационный выход

2002296

10 пятиразрядного двоичного счетчика 2, Зна- l5

25

30 каждого первого знакового перемножителя

5 k-й группы, кроме первой, дополнительных групп знаковых перемножителай соединен с информационными входами второго знакового перемножителя k-й группы дополнительных четырех групп знаковых перемножителей, а его знаковый вход— с выходом (m+2 †)-го разряда пятиразрядного двоичного счетчика 2. Знаковые входы вторых. знаковых перемножителей 5 k-й группы знаковых перемножителей, кроме первой, дополнительных четырех групп знаковых перемно>кителей соединены с выходом пятого (самого старшего} разряда ковый вход третьего знакового перемножи-,åëÿ 5 k-й группы знаковых перемножителей, кроме первой и второй рупп, дополнительных четырех групп знаковых перемножителей соединен с выходом первого сумматора 3 по модулю два группы из -:åòûðåõ сумматоров по модулю два, Информационные входы знаковых перемно>кителей 5 третьей и четвертой дополнительных групп, кроме первого в третьей группе и пеового, шестого и восьмого в четвертой группе, соединены соответственно с выходом первого знакового перемножителя 5 третьей и четвертой групп. Информационные входы шестого и восьмого знаковых перемно>кителей четвертой дополнительной группы соединены с выходом пятого и седьмого знаковых перамножителей той же группы, à их знаковые входы соединены соответственно с выходом пятого разряда пятиразрядного двоичного счетчика 2. Знаковый вход четвертого знакового перемножителя 5 третьей и четвертой дополнительных групп знаковых перемножителей соединен с выходом четвертого разряда пятиразрядного двоичного счетчика 2, Знаковый выход пятого знакового перемножителя 5 четвертой дополнительной группы знаковых перемножителей соединен с выходом третьего разряда счетчика 2, Знаковый выход седьмого знакового перемножителя 5 четвертой дополнительной группы знаковых перемно>кителей соединен с выходом второго сумматора 3 по модулю два, Устройство функционирует следующим образом.

В момент начала работы устройства тактовые импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход счетчика 2, который генерирует сигналы Радемахера Rl, В2, Яз, Rq u Вв. Сигнал Радемахера R1 поступает на вход интегратора 4, где осуществляется его интегрирование. В итоге получают первый интегральный сигнал Радемахера, который

55 путем сдвига уровня в блоке 6 смещения уровня ортогонализируется. Этот сигнал подается на первый знаковый перемножитель

5, на знаковый вход которого поступает сигнал с выхода первого сумматора 3 по модулю два, В результате получают второй интегральный сигнал Радемахера, который блоком 6 смещается по уровню, и получают второй интегральный ортогональный сигнал

Радемахера. Этот сигнал поступает на второй знаковый перемножитель 5, на знаковый вход которого подается сигнал R3 R), где синвол — суммирование по модулю дв1.

?помощьюзтого сигнала на выходе BTopolo знакового перемножителя получаюттретий интегральный сигнал Радемахера, которыйсмещается по уровню третьим блоком 6 смещения уровня и поступает на информационный вход третьего знакового перемножителя 5, на знаковый вход которого с выхода третьегосумматора 3 по модулю два подается сигнал й1+ Вз. В итоге на выходе третьего знакового перемножителя получают четвертыйинтегральный сигнал Радемахераб который подается на вход блока 6 смещения уровня. В итоге с блока смещения уровня четвертый интеграный ортогональный сигнал Радемахера подается на четвертыйзнаковый перемножитель 5, знаковый вход которогополучаетсигнал R<+ R свыхода четвертого сумматора 3 по модулю два, для получения пятогоинтегрального сигнала

Радемахера, который подаетсяна последний блок 6 смещения уровня.

Итак, с выходов последних четырех блоков 6 смещения уровня снимают второй, третий, четвертый и соответственно пятый кусочно-линейные ортогональные сигналы

Радемахера, которые соответственно подаются на дополнительные блоки 6 смещения уровня для получения из последних треугольных сигналов.

Второй смещенный кусочно-линейный сигнал Радемахера, который на периоде предстаDnяется двумя треугольниками, поступает на информационный вход первого знакового перемножителя 5 первой дополнительной группы знаковых перемножителей, на знаковый вход которого поступает сигнал Радемахера Ri, в результате на выходе 7 первого знакового перемно>кителя первой дополнительной группы знаковых перемно>кителей получают кусочно-линейный сигнал, занимающий вторую сверху позицию HB фиг. 1.

Третий смещенный кусочно-линейный сигнал Радемахера. который на периоде представлен четырьмя треугольными сигналами, поступает на информационный вход первого знакового перемножителя 5 второй

2002296

10 дополнительной группы знаковых перемножителей, имеющей два знаковых перемножителя 5. На знаковый вход первого знакового перемножителя второй группы подается сигнал Радемахера Rz, в результате с его выхода 8 получают кусочно-линейный ортогональный сигнал, который занимает третью позицию на фиг. 1. Этот сигнал подается на информационный вход второго знакового перемножителя 5 второй дополнительной группы знаковых перемножителей, на знаковый вход которого поступает сигнал R>. В результате этого на выходе 9 устройства получают кусочно-линейный ортогональный сигнал, занимающий на фиг, 1 четвертую позицию.

Четвертый смещенный кусочно-линейный сигнал Радемахера. который на периоде представлен восьмью треугольными сигналами, поступает на информационный вход первого знакового перемножителя 5 третьей дополнительной группы знаковых перемножителей, имеющей в группе четыре знаковых перемножителя 5, На знаковый вход первого знакового перемножителя третьей дополнительной группы подается сигнал Радемахера Йз, в результате с выхода 10 получают сигнал, занимàlощий пятую сверху позицию на фиг. 1. Этот сигнал подается на информационный вход второго знакового перемножителя 5 третьей дополнительной группы. на знаковый вход которого поступает со счетчика 2 сигнал Радемахера R>, В результате на выходе 11 устройства получают кусочно-линейный ортогональный сигнал. занимающий на фиг.

1 шестую сверху позицию. Этот сигнал подается на информационный вход третьего

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНЫХ

СИГНАЛОВ, содержащее тактовый генератор, вывод которого соединен с входом (m

+ 1) -разрядного двоичного счетчика, m сумматоров по модулю два ((2 — 1 — число формируемых сигналов), причем i-й и (i +

1)-й (i = 1, ..., m) разрядные выходы счетчика подключены к входам i-ro сумматора по модулю два, интегратор, к входу которого подключен (m + 1)-й разрядный выход (и; +

1)-разрядного двоичного счетчика, группу из m + 1 блоков смещения уровня, группу из m знаковых перемножителей, при этом выход (-го сумматора по модулю два подключен к знаковому входу i-ro знакового перемножителя, информационный вход и выход i-ro знакового перемножителя группы подключены соответственно к выходу (i з«акового перемножителя 5 третьей дополнительной группы знаковых перемножителей, на знаковый вход которого поступает сигнал Радемахера R2 + Ri с выхода перво5 го сумаора 3 по модулю два. В результате этого на выходе 12 устройства поучаюткусочно-линейный ортогональный сигналбзанимающий на фиг. 1 седьмую сверху позицию. Полученный сигналподается на

10 информационный вход четвертогознакового перемножителя 5 третьей группы дополнительных знаковых перемножителей,назнаковый вход которого с выхода пятиразрядного двоичного счетчика 2 подаетсясигнал Раде15 махера К1, который превращается в сигнал, снимаемый с выхода 13 и занимающийвосьмую сверху позицию на фиг. 1. Аналогично на выходах 14 — 21 знаковых перемножителей 5 получают сигналы, занимающие девя20 тую и последующие позиции на фиг.1.

Через тридцать два такта работы устройство завершает свой рабочий цикл и готово по тактовым сигналам продолжить очередной цикл работы.

25 Таким образом, показано, что предлагаемое устройство действительно позволяет осуществить формирование полной системы ортогональных кусочно-линейных сигналов. Устройство содержит только один

30 интегратор и не содержит дополнительных сумматоров по модулю два или иных дополнительных устройств. поэтому оно проще известных.

35 (56) Авторское свидетельство СССР

N 1241218, кл. G 06 F 1/025. 1984.

Авторское свидетельство СССР

N.. 1487016. кл. G 06 F 1/025, 1987.

40 + 1)-го блока смещения уровня и к входу iro блока смещения уровня группы, отличающееся тем, что оно содержит дополнительные m групп знаковых перемножителей и дополнительную группу из

45 m - 1 блоков смещения уровня, при этом выходы блоков смещения уровня группы из m + 1 блоков смещения уровня, кроме (m + 1)-го, соединены соответственно с входами блоков смещения уровня допол50 нительной группы из m - 1 блоков смещения уровня, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первых знаковых перемножителей дополнительных m групп знаковых пере55 множителей, имеющих по

k — 1

2 {k = 1,..., m) знаковых перемножителей в группе, выходы которых являются информационными выходами устройства формирования ортогональных кусочно-ли2002296 нейных сигналов, информационные выходы каждого нечетного знакового перемножителя k-й группы дополнительных знаковых перемножителей соединены с входами последующих четного и нечетно- 5 го знаковых перемножителей k-й дополнительной группы знаковых перемно ителей, а знаковые входы всех четных знаковых перемножителей соединены с выходом (m + 1)-ro разряда (m + 1)- 10 разрядного двоичного счетчика, знаковые входы первых знаковых перемножителей

k-й группы дополнительных знаковых перемножителей соединены с выходом (m+ 2

- k)-го разряда (m + 1)-разрядного двоичного счетчика, знаковые входы нечетных 1-х (l = 1,..., 2 ) знаковых перемножителей k-й группы дополнительных знаковых перемножителей, кроме первой группы, и первых знаковых перемножителей k-й группы соединены соответственно последовательно с выходами m + 1 - i сумматоров по модулю два (при i < n) и (m + ni)-го (при i > n) разряда (m + 1)- разрядного двоичного счетчика.

2002296

Составитель В.Авраменко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В.Петращ

Редактор Т,Юрчикова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3173

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улЛ агарина, 101