SU964615A1 - Генератор функций Уолша - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике ,и вычислительной технике, в частности к генераторам дискретных функций, и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении спектр-анапизаторов, цифровых фильтров, синтезаторов сложных сигналов.

Известен генератор функций Уопша, содержащий генератор тактовых импуль сов, счетчик, элементы И, сумматор по модулю два и блоки преобразовани  кода функций Уолша в код Гре  1.

Недостатками данного генератора  в-. л ютс  ограниченные функциональные возможности , поскольку в нем невозможно осуществить фазовый сдвиг функций Уолша .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  генератор функций Уолша, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчнка, элементы И| сумматор по модулю два 2 J.

Недостатком известного генератора функций Уолша  вгшетс  то, что он генерирует симметрическую матрицу функций Уолша только при наличии на всех управл ющих входах логической , т.е. когда ... Ср- 1. При Других управл ющих наборах генерируютс  ассиметрические матриць. Однако при решении задач обработки информации и спектрального анализа сигналов желательно иметь симметрические матрицы ({ункций Уолша. Так, пр мое и обратное дискрет10 ftoe преобразование Уолща-Фурье произвольной дискретной функции (i ) описываетс  в матричной форме

V p wf , ,

где f и F - вектор-столбцы исходной

15 ( функции и ее спектра соответственно

|tf(0),f(l),...,f (Н-1)|Г

F }|F(C7), F(1),...-, F(N-1)ir, .

VV - ортогональна  матрица фунйций

20 Уопша размером N N.

При W W, т.е. когда матрица W  вл етс  симметрической, процедура перехода от разложени  исходной функции в бази396 се Уолша к ее восс та нов пению заметно проще, так как используетс  одна и та же матрица функций Уолша. С точки зрени  аппаратурной реализации использование симк етрической матрицы W позвоп ет применить один и тот же генератор функций Уолша при разложении исходного сигнала и при его восстановлении. Иелью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей генераторю функций Уолша, состо щее в возмож ноет генерировани  симметрических мат )риц функций Уолша. Поставленна  цепь достигаетс  тем, что генераторфункций Уолша, содержа- ший генератор тактовых импупьсов, два п -разр дных счетчика (п - пор док системы функций Уопша), п элементов И, сумматор по модулю два, причем выход генератора тактовых импульсов подкшочен к счетному входу первого счетчика , (21-1)-й и 2i-й, где i l-{n-l), управл ющие входы генератора функций Уогаиа подключены соответственно к первому и второму управл ющим входам i-ro разр да первого счетчика (2п-1)-й управл ющий вход генератора функций Уопща подключен к управл ющему входу  -г разр да первого счетчика, выходы одноименных разр дов первого   второго счет чиков подключены к входам соответствую щего элемента И, ёыходы элементов И подключены к входам сумматора по моду лю два, выход которого  вл етс  выходом генератора функций УолШй, содержит п -1 элементов ИЛИ, причем первый вход первого элемента ИЛИ подключен к инверсно му выходу первого разр да первого счерчика , первый вход i-ro элемента ИЛИ, кроме первого элемента ИЛИ, подключен К выходу (i-l)-ro элемента ИЛИ, второй вход 1 -го элемента ИЛИ подключен к дополнительному выходу (1+1)-го разр да первого счетчика, выход (n-l)-ro элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счетчика, управл ющие входы разр дов второго счетчика соединены с управл ющими входами одноименных разр дов первого счетчика. Кроме того, первый разр д первого и второго счетчиков состоит из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверсный выход триггера подключен к его информационному входу и к перввш входам первого и второго сумматоров по модулю два, вторые входы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым управл ющим входом первого разр да, разр д первого и второго счетчиков, где 54 j-2-f(n-l), состоит из триггера, трех сумматоров по модулю два и элемента И, причем инверсный выход триггера j -го разр да подключен к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два 3-го разр да, вторые входы первого и второго сумматоров по модулю два j -го разр да  вл ютс  соответственно первым и .вторым управл ющим входом j -го разр да счетчика, выходы первого и второго сумматоров по модулю два j -го разр да подключены к первым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И j -го разр да, выход третьего сумматора по мрдулю два j -го разр да  вл етс  дополнительным выходом j -го разр да и подключен к информационному входу триггера j-ro разр да, п -и разр д первого и второго счетчиков состоит, из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверс1Ъ1й выход триггера п -го разр да подчточен к первому входу первого сумматора по модулю два разр да, второй вход сумматора по модулю два п -го разр да  вл етс  управл ющим входом п -го разр да соответствующего счетчика, выход первого сумматора по модулю два п -го разр да подключен к первому входу второго сумматора по модулю два п -го разр да, выход которого  вл етс  дополнительным выходом п-го разр да соответствующе- , го счетчика и подключен к информационному входу триггера п -го разр да, вы-s ходы первого и второго сумматоров по модулю два первого разр да в каждом из счетчиков подключены ко вторым входам соответственно третьего сумматора по , модулю два и элемента И второго разр да ,выход элемента И R -го разр да, где R -24(п-2), подключен к вторым входам третьего сумматора по модулю два и эпемента И (R+l)-ro разр да, выход элемента И (n-l)-ro разр да подключен ко второму входу второго сумматора по модулю два п-го разр да, выходы триггеров всех разр дов  вл ютс  выходами разр дов соответствующих счетчиков, входы синхронизации всех триггеров, содержащихс  в счетчике, объединены и подключены к счетному входу соответствующего счетчика. На чертеже представлена функциональна  схема генератора функций Уолша, Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, п -разр дные счетчики 2 и 3, сумматоры 4 по модулю два, элементы И 5, элементы ИЛИ 6, элементы И 7, сумматор 8 по модулю два, триг- геры 9, Соответствующие управл ющие входы счетчиков 2 и 3 соединены между собой и  вл ютс  управл ющими входами генератора.... Устройство работает следующим рбгразом . Перед началом работы счетчики 2 и I устанавливаютс  в исходное состо ние. Полученный со счетчика 3 двоичны код управл ет передачей двоичного кода, ге . нерируемого -счетчиком 2, на вход сумматора 8 по модулю два через элементы И 7. На выходе cyMiviaTopa 8 по модулю два формируютс  функции Уолша со сдвинутыми фазами, образующие симметричес кую матрицу. Сдвигом фаз функций Уопща и пор дком их следовани  можно управл ть , мен   состо ние управл ющих входов генератора. Так, дл  трехразр днь1Х счетчиков 2 и 3 при счетчики генерируют код где а v| - младший, а 1 - старший разр ды счетчиков 2 и 3. На выходе сумматора 8 по модулю два при этом получают код, который пос ле перекодировки . пр Водит к следующей симметрической матр це функций Уолша

W, В случае .j, 2 и 3 генерируют код

Ф

изобретени 

о р м у л а При этом матрица функций Уоппа имеет вид Нетрудно заметить, что матрицы (1) и (2) не эквивалентны, т.е. никакой перестановкой строк одной из матриц нельз  получить другую, кроме того, они симметрические , т.е. NV-W. Преимуществом преДпагаемого генератора  вл етс  то, что благодар  возможности симметричного управлени  фазой генерируемых функций и пор дком их. спедовани  Достигаетс  лучшее согласование системы базисных функций Уолша с 1конкретными требовани ми решаемой задачи , а следовательно, повышаетс  точность решени . Кроме того, становитс  возможной повтор емость блоков генерации базисных функций Уолша в аппаратуре передачи и обработки информации, что способствует снижению затрат на ее разработку , изготовление и эксплуатацию. При этом аппаратурные затраты возрастают несущественно. Разъединение соответствующих управл ющих входов счетчиков позвол ет независимо управл ть фа ЗОЙ генерируемых функций Уолша и пор дком их следовани , чем достигаетс  расширение функциональных возможностей по сравнению с известным генератором функций Уолша. 1. Генератор функций Уолша, содержащий reHepaiop тактовых импульсов, два п -разр дных счетчика (п - пор док системы функций Уолша), п элементов И, сумматор по модупю два, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, (2j- ;1)-й и 21-й, где i 1-г(п-1), управл ющие входы генератора функций Уолша подключены соответственно к первому и второму управл ющим входам i -го разр да первого счетчика, (2п-1)-й управл ющий ВХОД генератора функций Уолша подкпючен к управл ющему входу п -го разр да первого счетчика, выходы одноименных раз- р дов первого и второго счетчиков подключены к входам соответствующего элемента И, выходы элементов И подключены к входам сумматора по модуню два, выход которого  вл етс  выходом генератора функций Уолша, отпичающий с   тем, что, с цепью расширени  функциональных возможностей генератора, а .именно обеспечение возможности генерировани  симметрических матриц функций Уолша, он содержит ti-l элементов ИЛИ, причем первый вход первого элемента ИЛИ подключен к инверсному выходу пер вого разр да первого счетчика, первый вход I-го элемента ИЛИ, кроме первого элемента ИЛИ, подключен к выходу (i-l)-ro элемента ИЛИ, второй вход i-r элемента ИЛИ подключен к дополнительному выходу (-i+l)-ro разр да первого счетчика, выход (n-l)-ro элемента ИЛИ подключен к счетному входу второго счет чика, управл ющие входы разр дов второго счетчика соединены с управл ющими входами одноименных разр дов первого счетчика. 2. Устройст во по п. 1, отличающее с   тем, что первый разр д пер вого и второго счетчиков состоит из триг гера и двух сумматоров по иоаупю два, причем инверсный выход триггера падклю чей к его информационному входу и к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два, вторые входы которых  вл ютс  соответственно первьтм и вторым управл ющим входом первого разр да , j-и разр д первого и второго счет чиков, где jft2f(n-l), состоит из триггера , трех сумматоров по модулю два и элемента И, причем инверюный выход триггера j -го разр да подключен к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два j -го разр да,,вторые входы первого и второго сумматоров по ; модулю два j -го разр да  вл ютс  соот вегственно первым и вторым управл ющим входом j-ro разр да счетчика, выхсз|Ды первого и второго сумматоров по модулю два J-ro разр да подключены к первым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И j -го разр да, третьего сумматора по модулю два j -го разр да  вл етс  дополнительным выходом У-ГО разр да и подключен к информационному входу триггера j-го разр51да , п -и разр д, первого и второго счетчиков состоит из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверсный выход триггера п -го разр да подключен к первому входу первого сумматора по модулю два п -го разр да, второй вход сумматора по модулю два п -го разр да  вл етс  управл ющим входом п -го разт р да соответствующего счетчика, выход первого сумматора по модулю два п -го разр да подключен к первому входу второго сумматора по модулю два п -го разр йа ,выход KOTOpctro  вл етс  дополнительным выходом п -го разр да соответствующего счетчика и подключен к информационному входу триггера п-го разр да,, выходы первого и второго сумматоров по модулю два первого разр да в каждом из счетчиков пЪдключены ко вторым входам соответственно третьего сумматора по модулю два и элемента И второго раз-р да , выход элемента И ft -го разр да, где (n-2), подключен ко вторым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И {R +1 )-го разр да, выxott элемента И (n-l)-ro разр да подключен ко второму входу второго сумматора по модулю два п-го разр да, выходы триггеров всех разр дов  вл ютс  .выходами разр дов соответствующих счетчиков , входы синхронизации всех триггеров , содержащихс  в счетчике, объединены и подключены к счетному входу соответствующего счетчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 456268, кл. G 06 F 1/О2, 1973. ,2. Авторское свидетельство СССР по за вке М 2906756/18-24, кл. G 06 F 15/332, 1980.

Claims (2)

Формула изобретения

1. Генератор функций Уолша, содержащий генератор тактовых импульсов, два η -разрядных счетчика (и - порядок системы функций Уолша), η элементов сумматор по модулю два, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу первого счетчика, (2j:1)-й и 2т-й, где i =l-r(n-l), управляющие входы генератора функций Уолша подключены соответственно к первому и второму управляющим входам j -го разряда первого счетчика, (2п-1)-й управляющий вход генератора функций Уолша подключен к управляющему входу η -го разряда первого счетчика, выходы одноименных раз7 рядов первого и второго счетчиков подключены к входам соответствующего элемента И, выходы элементов И подключены к входам сумматора по модулю два, выход которого является выходом генера- 5 тора функций Уолша, отпичающийс я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей генератора, а . именно обеспечение возможности генерирования симметрических матриц функций 10 Уолша, он содержит ti-1 элементов ИЛИ, ^причем первый вход первого элемента ИЛИ подключен к инверсному выходу первого разряда первого счетчика, первый вход -ί -го элемента ИЛИ, кроме перво- 15 го элемента ИЛИ, подключен к выходу (ϊ-Ι)-γο элемента ИЛИ, второй вход i-ro элемента ИЛИ подключен к дополнительному выходу (ΐ+1)—го разряда первого счетчика, выход (n-l)-ro элемента ИЛИ 20 подключен к счетному входу второго счетчика, управляющие входы разрядов второго счетчика соединены с управляющими входами одноименных разрядов первого счетчика. 25

2. Устройство по π. 1, о т п и чающееся тем, что первый разряд первого и второго счетчиков состоит из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверсный выход триггера подкпю- ад чен к его информационному входу и к первым входам первого и второго сумматоров по модулю два, вторые входы кото-. рых являются соответственно первым и ¹ вторым управляющим входом первого разряда, J-й разряд первого и второго счет— чиков, где 3&2γ-(η-1), состоит из триггера, трех сумматоров по модулю два и элемента И, причем инверсный выход триггера J -го разряда подключен к пер- д₀ вым входам первого и второго сумматоров по модулю два j -го разряда, вторые входы первого и второго сумматоров по модулю два j -го разряда являются соответственно первым и вторым управляю- ₄₅ шим входом j-ro разряда счетчика, выхфы первого и второго сумматоров по модулю два J-ro разряда подключены к первым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И J -го разряда, выход третьего сумматора по модулю два J -го разряда является Дополнительным выходом j-ro разряда и подключен к информационному входу триггера j-го разряда, η —й. разряд первого и второго счетчиков' состоит из триггера и двух сумматоров по модулю два, причем инверсный выход триггера η -го разряда подключен к первому входу первого сумматора по модулю два п -го разряда, второй вход сумматора по модулю два η -го разряда является управляющим входом η -го раз-·· ряда соответствующего счетчика, выход первого сумматора по модулю Два η -го разряда подключен к первому входу второго сумматора по модулю два η -го разряда,выход которого является дополнительным выходом η -го разряда соответствующего счетчика и подключен к информационному входу триггера η-го разряда,, выходы первого и второго сумматоров по модулю два первого разряда в каждом из счетчиков пЪдключены ко вторым входам соответственно третьего сумматора по модулю два и элемента И второго разряда, выход элемента И Q -го разряда, где R =2i-(n-2), подключен ко вторым входам третьего сумматора по модулю два и элемента И (R +1 )-го разряда, выход элемента И (n-l)-ro разряда подкпючен ко второму входу второго сумматора по модулю два η-го разряда, выходы триггеров всех разрядов являются .выходами разрядов соответствующих счетчиков, входы синхронизации всех триггеров, содержащихся в счетчике, объединены и подключены к счетному входу соответствующего счетчика.