Цифровой генератор ортогональных функций
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
