Генератор системы дискретных ортогональных сигналов

Авторы патента:

Турко Александра Сергеевна (RU)

Стасенко Анастасия Сергеевна (RU)

Турко Людмила Федоровна (RU)

Турко Сергей Александрович (RU)

G06F1/02 - генераторы дискретных функций

Владельцы патента RU 2367002:

Общество с ограниченной ответственностью научно-производительное объединение "Сатурн" (RU)

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов. Техническим результатом является упрощение генератора и устранение аппаратурной избыточности. Устройство содержит тактовый генератор, счетчик, циклические регистры сдвига, умножители первой группы, четыре ограничителя уровня сигналов, умножители второй группы, элемент НЕ, умножитель. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов.

Известен генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2ⁱ - разрядных регистров сдвига (2^m - размерность системы сигналов Хаара, формируемой на первом разрядном выходе счетчика и выходах умножителей первой группы, - номер циклического регистра сдвига), 2^m-2 умножителей первой группы, 2^m-1 пар умножителей второй группы, 2^m-1 пар умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня, элемент НЕ и умножитель (см. авторское свидетельство СССР №1741122, кл. G06F 1/02, 1990).

Однако известный генератор обладает значительной сложностью и аппаратурной избыточностью, поскольку имеет в своем составе 2^m-1 пар умножителей третьей группы (число умножителей третьей группы ровно 2^m+1-2).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2ⁱ - разрядных регистров сдвига (2^m - размерность системы сигналов Хаара, формируемой на первом разрядном выходе счетчика и выходах умножителей первой группы, - номер циклического регистра сдвига), 2^m-2 умножителей первой группы, 2^m-1 пар умножителей второй группы, 2^m-1 умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня сигналов, элемент НЕ и умножитель, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом 1-го циклического регистра сдвига, (i+1)-й разрядный выход счетчика соединен с первыми входами с (2ⁱ-1)-го по (2ⁱ⁺¹-2)-й умножителей первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими разрядными выходами i-го цилиндрического регистра сдвига,(m+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, первый разрядный выход счетчика через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход которого соединен со вторыми входами умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом первого умножителя третьей группы, выход j-го умножителя первой группы соединен с первым входом (j+1)-го умножителя третьей группы, выходы умножителей третьей группы соединены с первыми входами соответствующих умножителей второй группы, выходы которых являются выходами генератора (см. патент на изобретение №2022333 от 17.09.93, опубл. 30.10.94, бюл. №20).

Однако известный генератор обладает значительной сложностью и аппаратурной избыточностью, так как имеет в своем составе 2^m-1 умножителей третьей группы.

Целью изобретения является упрощение генератора посредством исключения 2^m-m-1 умножителей третьей группы.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2ⁱ-разрядных регистров сдвига (m+1 - число разрядов счетчика, - номер циклического регистра сдвига), 2^m-2 умножителей первой группы, 2^m-1 пар умножителей второй группы, m умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня сигналов, элемент НЕ и умножитель, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом i-го циклического регистра сдвига, вторые входы с (2ⁱ-1)-го по (2ⁱ⁺¹-2)-й умножителей первой группы соединены с соответствующими разрядными выходами i-го циклического регистра сдвига, (m+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, первый разрядный выход счетчика через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход которого соединен с вторыми входами умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом первого умножителя третьей группы, выход первого умножителя третьей группы соединен с первыми входами первой пары умножителей второй группы, выходы умножителей второй группы являются выходами генератора, введены изменения, заключающиеся в том, что (i+1)-й разрядный выход счетчика соединен с первым входом (i+1)-го умножителя третьей группы, выход (i+1)-го умножителя третьей группы соединен с первыми входами с (2ⁱ-1)-го по (2ⁱ⁺¹-2)-й умножителей первой группы, выход j-го умножителя первой группы соединен с первыми входами (j+1)-й пары умножителей второй группы.

На фиг.1 представлена структурная схема генератора системы дискретных ортогональных сигналов, на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования сигналов и предлагаемым генератором, на фиг.3 - вид сигналов, формируемых предлагаемым генератором.

Генератор системы дискретных ортогональных сигналов содержит тактовый генератор 1, счетчик 2, цилиндрические регистры 3 сдвига, умножители 4 первой группы, первый и второй ограничители 5.1 и 5.2 уровня сигналов, умножители 6 второй группы, умножители 7 третьей группы, элемент НЕ 8, третий и четвертый ограничители 9.1 и 9.2 уровня сигналов, умножитель 10.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 2 обнулен, а в циклических регистрах 3 сдвига записаны коды вида 1000…0. Под действием тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 1, на выходах m старших разрядов (m+1)-разрядного счетчика 2 формируется система сигналов Радемахера, представленных уровнями ±1. Сигналы Радемахера поступают на первые входы соответствующих умножителей 7 третьей группы. При этом число умножителей 7 в предлагаемом генераторе равно m, то есть на (2^m-m-1) умножителей меньше, чем в прототипе (см. патент на изобретение №2022333 от 17.09.94, опубл. 30.10.94, бюл. №20), в состав которого входят 2^m-1 умножителей 7.

В течение периода формирования сигналов на выходах генератора сигнал, формируемый на первом разрядном выходе счетчика 2 поступает на вход элемента НЕ 8. Инвентированный сигнал с его выхода поступает на вход третьего ограничителя 9.1 уровня сигналов. Одновременно на вход четвертого ограничителя 9.2 уровня сигналов поступает сигнал Радемахера с m-го разрядного выхода счетчика 2. Ограничители 9 реализованы в виде диодов таким образом, что на выходе третьего ограничители 9.1 появляется положительная часть сигнала с выхода элемента НЕ 8, а на выходе четвертого ограничителя 9.2 появляется отрицательная часть сигнала Радемахера, поступающего с m-го разрядного выхода счетчика 2. Поскольку на первый вход умножителя 10 поступает сигнал с выхода третьего ограничителя 9.1, а на второй вход - сигнал с выхода четвертого ограничителя 9.2, то на выходе умножителя 10 формируется последовательность отрицательных импульсов, расположенная на втором полупериоде формирования сигналов на выходах генератора. Эта последовательность отрицательных импульсов поступает на вторые входы всех умножителей 7 третьей группы, на первые входы которых поступают соответствующие сигналы Радемахера. В результате перемножения на выходах умножителей 7 третьей группы формируются сигналы, форма которых отличается от формы сигналов Радемахера.

Сигнал с выхода первого умножителя 7 третьей группы поступает на первые входы первой пары умножителей 6 второй группы Сигналы с выходов остальных умножителей 7 третьей группы поступают на первые входы соответствующих умножителей 4 первой группы, на вторые входы которых поступают сигналы с разрядных выходов регистров 3 сдвига. Разрядность регистра 3 сдвига и число умножителей 4 в подгруппе равны числу сигналов в подмножестве (2ⁱ, где i - номер подмножества), получаемых из одного сигнала Радемахера, преобразованного в соответствующем умножителе 7. В регистрах 3 циклически сдвигается код вида 1000…0, разряды которого задают «интервалы существования» сигналов на выходах умножителей 4. Сдвиг на один разряд вызывается каждым изменением знака сигнала Радемахера на сдвигающем входе регистра 3. Сигналы с выходов умножителей 4 первой группы поступают на первые входы соответствующих умножителей 6 второй группы.

Сигнал Радемахера с выхода (m+1)-го разряда счетчика 2 поступает на входы первого и второго ограничителей 5.1 и 5.2 уровня сигналов. Ограничители 5 могут быть реализованы в виде диодов таким образом, что на выходе ограничителя 5.1 появляется положительная часть сигнала Радемахера, а на выходе ограничителя 5.2 появляется отрицательная часть сигнала Радемахера.

В результате перемножения сигналов, поступающих на первые входы умножителей 6 второй группы, с выходными сигналами ограничителей 5 на выходах соответствующих пар умножителей 6 формируются сигналы к К^(k)r(θ) и L^(k)r(θ), полностью идентичные сигналам, формируемым прототипом (см. патент на изобретение №2022333 от 17.09.94, кл. G06 1/02).

На фиг.2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором сигналов и .

На диаграммах показано временное состояние выходов:

а) тактового генератора 1;

б) (m+1)-го разряда счетчика 2;

в) первого ограничителя 5.1 уровня сигналов;

г) второго ограничителя 5.2 уровня сигналов;

д) первого разряда счетчика 2;

е) элемента НЕ 8;

ж) третьего ограничителя 9.1 уровня сигналов;

з) m-го разряда счетчика 2;

и) четвертого ограничителя 9.2 уровня сигналов;

й) умножителя 10;

к) второго разряда счетчика 2;

л) умножителя 7.2 третьей группы, на первый вход которого поступает сигнал с выхода второго разряда счетчика 2, а на второй вход - сигнал с выхода умножителю 10;

м)умножителя 4.2 первой группы;

н) соответствующего умножителя 6 второй группы, на котором формируется сигнал ;

о) соответствующего умножителя 6 второй группы, на котором формируется сигнал .

На фиг.3 приведены сигналы, формируемые предлагаемым генератором. Из чертежа видно, что эти сигналы полностью идентичны сигналам, формируемым прототипом.

Использование изобретения позволяет существенно упростить устройство генератора посредством исключения 2^m-m-1 умножителей третьей группы.

Генератор системы дискретных ортогональных сигналов, содержащий тактовый генератор, счетчик, m-1 циклических 2ⁱ-разрядных регистров сдвига (m+1 - число разрядов счетчика, i=1, - номер циклического регистра сдвига), 2^m-2 умножителей первой группы, 2^m-1 пар умножителей второй группы, m умножителей третьей группы, четыре ограничителя уровня сигналов, элемент НЕ и умножитель, причем i-й разрядный выход счетчика (нумерация со стороны старшего разряда) соединен с сдвигающим входом i-го циклического регистра сдвига, вторые входы с (2ⁱ-1)-го по (2^i+l-2)-й умножителей первой группы соединены с соответствующими разрядными выходами i-го циклического регистра сдвига, (m+1)-й разрядный выход счетчика соединен с входами первого и второго ограничителей, уровня сигналов, выходы первого и второго ограничителей уровня сигналов соединены соответственно с вторыми входами первого и второго умножителей каждой пары умножителей второй группы, первый разрядный выход счетчика через элемент НЕ соединен с входом третьего ограничителя уровня сигналов, m-й разрядный выход счетчика соединен с входом четвертого ограничителя уровня сигналов, выходы третьего и четвертого ограничителей уровня сигналов соединены с входами умножителя, выход которого соединен с вторыми входами умножителей третьей группы, первый разрядный выход счетчика соединен с первым входом первого умножителя третьей группы, выход первого умножителя третьей группы соединен с первыми входами первой пары умножителей второй группы, выходы умножителей второй группы являются выходами генератора, отличающийся тем, что с целью упрощения генератора в него введены изменения, заключающиеся в том, что (i+1)-й разрядный выход счетчика соединен с первым входом (i+1)-го умножителя третьей группы, выход (i+1)-го умножителя третьей группы соединен с первыми входами с (2ⁱ-1)-го по (2^i+l-2)-й умножителей первой группы, выход j-го умножителя первой группы соединен с первыми входами (j+1)-й пары умножителей второй группы.

Формирователь ортогональных сигналов с улучшенными автокорреляционными характеристиками // 2337397

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи. .

Формирователь ортогональных сигналов с улучшенными автокорреляционными характеристиками // 2337397

Генератор производных последовательностей // 2327200

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам дискретных последовательностей, и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, телевидении, телекоммуникационных системах при формировании ортогональных адресных последовательностей, а также в системах защиты информации.

Устройство формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов // 2311674

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов. .

Генератор функций // 2277718

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к генераторам ортогональных функций, и может быть использовано для создания генераторного оборудования систем связи.

Генератор функций уолша // 2275683

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аппаратуре сжатия информации в телевидении, многоканальной связи, телеметрии для представления в базисе Уолша различных сообщений и сигналов.

Генератор специальных сигналов // 2267805

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре для создания тока в подземных или подводных токопроводах. .

Устройство и способ генерации кодов в системе связи // 2251793

Изобретение относится к устройствам и способам генерации кодов в системе передачи данных, в частности к генерации двухмерных квазидополнительных турбокодов (КДТК) и адаптированных КДТК в системах пакетной передачи данных, поддерживающей повторную передачу.

Генератор случайных чисел // 2211481

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статических исследованиях и в системах для обработки информации. .

Генератор сигналов // 2370806

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в аппаратуре для создания тока в подземных или подводных токопроводах (кабелях, трубопроводах и других изолированных от среды проводниках), как при непосредственном подключении к ним, так и с помощью индукционной катушки

Генератор дискретных экспоненциальных функций // 2371754

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении фильтров и функциональных преобразователей, в системах управления, а также для анализаторов и синтезаторов сигналов

Стохастический генератор функций уолша // 2421770

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в стохастических функциональных преобразователях, стохастических вычислительных устройствах при вероятностном моделировании и стохастической обработке данных, а также в системах и сетях связи, в том числе, использующих технологию LTE

Генератор дискретных ортогональных сигналов // 2446437

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к генераторам ортогональных сигналов, и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем и сетей связи

Генератор сингулярных ансамблей оптимальных дискретных сигналов // 2447479

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи дискретной информации для формирования групповых носителей информации со свойством «не более одного совпадения» любой длины и сложных частотно-фазоманипулированных сигналов на их основе, характерной особенностью которых является возможность формирования автокорреляционной функции с единичным уровнем боковых лепестков

Генератор случайной последовательности // 2542903

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для генерации случайной последовательности значений из заданного множества значений с требуемыми характеристиками генерируемой последовательности. Техническим результатом является создание генератора, обеспечивающего генерацию последовательности значений из заданного множества значений с учетом наличия вероятностной связи каждого очередного значения с предыдущим. Устройство содержит первый селектор-мультиплексор, второй селектор-мультиплексор, первый регистр, источник случайных чисел, оперативное запоминающее устройство, K≥2 блоков хранения границ интервалов, K блоков сравнения, шифратор приоритетов, N≥1 инверторов, второй регистр. 2 ил.

Способ формирования коррелированных случайных сигналов // 2546579

Изобретение относится к способам создания широкополосных случайных процессов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, вычислительной технике для создания, в частности, многоканальных автоматических систем, в испытаниях на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации. Техническим результатом является генерирование двух случайных сигналов с заданной функцией когерентности. Способ включает формирование во временной области по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) стационарных случайных сигналов x(f), y(t) в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi для сигнала x(t) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t) определяется как сумма Ωi=Θi+Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t). 1 ил.

Генератор коррелированных случайных сигналов // 2546580

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для генерирования широкополосных случайных стационарных сигналов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности. Техническим результатом является генерирование двух случайных сигналов с заданной функцией когерентности. Устройство содержит однопроцессорный компьютер, программное обеспечения для формирования по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) случайных сигналов в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi для сигнала x(f) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t), определяется как сумма Ωi=Θi+Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t) с последующим выполнением процедуры ОБПФ, модуля цифро-аналогового преобразователя для перевода сформированных цифровых сигналов в аналоговые сигналы генератора. 1 ил.

Генератор псевдослучайной функции // 2562373

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам псевдослучайных функций (ПСФ), и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в системах защиты информации. Техническим результатом является повышение скорости вычисления псевдослучайной функции. Устройство содержит два входа для секретного ключа и входных данных, три регистра, сумматор по модулю p, блок вычисления обратного элемента по модулю p, умножитель по модулю p, блок возведения в степень по модулю p. 1 ил., 1 табл.

Формирователь дискретных ортогональных функций // 2565500

Изобретение относится к формирователю дискретных ортогональных функций. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости формируемых дискретных ортогональных сигналов. Устройство формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов содержит два коммутатора и блок задержки сигнала, причем пятый выход блока формирования функций Уолша подключен к управляющим входам первого и второго коммутатора, пятый и пятнадцатый выходы блока формирования функций Уолша подключены к верхнему и нижнему информационным входам первого коммутатора соответственно, пятый и тринадцатый выходы блока формирования функций Уолша подключены к верхнему и нижнему информационным входам второго коммутатора соответственно, выход второго коммутатора подключен к входу блока задержки сигнала, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к управляющим входу третьего коммутатора, выходы первого коммутатора и блока задержки сигнала подключены к информационным входам третьего коммутатора, выход третьего коммутатора подключен к первым входам всех умножителей, выход i-ой функции Уолша блока формирования функций Уолша подключен ко вторым входам всех умножителей, выходы умножителей являются выходами формирователя дискретных ортогональных функций. 3 ил.