Способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу квазикогерентного приема многолучевого сигнала, и решает задачу повышения помехоустойчивости квазикогерентного приема многолучевого сигнала в системах связи со многими поднесущими (OFDM). Способ квазикогерентного приема сигнала OFDM системы связи отличается использованием адаптивного к статистике канала распространения алгоритма оценки комплексной огибающей гармоник, который не требует значительных вычислительных затрат при реализации. Использование статистических свойств канала позволяет повысить точность выносимых оценок комплексной огибающей и, как следствие, помехоустойчивость приема данных. 15 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала, заключающийся в том, что входной сигнал фильтруют, усиливают, переносят на видеочастоту, осуществляют его аналогово-цифровое преобразование и децимацию, формируя входной цифровой комплексный сигнал на видеочастоте, осуществляют частотно-временную синхронизацию, определяя временное положение начала преамбулы и частотный сдвиг между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала, корректируют фазу входного цифрового комплексного сигнала с учетом оценки частотного сдвига между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала, находят комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяют по временному положению начала преамбулы, формируют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, используя комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы и априори известные значения символов, модулирующих гармоники длинных многочастотных символов преамбулы, объединяют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, формируя предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, находят комплексные спектры многочастотных информационных символов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяются по временному положению начала преамбулы, запоминают составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, соответствующие модулированным гармоникам, формируют оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, используя составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, применяемые для передачи пилот-символов и априори известные значения пилот-символов, модулирующих соответствующие гармоники, для каждого многочастотного информационного символа формируют корректирующую величину, для каждого многочастотного информационного символа формируют окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник, формируют мягкие решения об информационных символах, используя соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов и окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов, отличающийся тем, что после формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник формируют среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, корректируют предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, формируют оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, используя скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, формируют оценку интервала многолучевости входного сигнала, используя сформированные оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, фильтруют скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, используя оценку интервала многолучевости входного сигнала, формируют уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, прибавляя среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник к профильтрованным скорректированным предварительным оценкам комплексной огибающей модулированных гармоник, после формирования оценок комплексной огибающей модулированных пилот символами гармоник многочастотных информационных символов формируют уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, фильтруя значения оценок комплексной огибающей, модулированных пилот-символами, соответствующих гармоник многочастотных информационных символов, причем при формировании корректирующей величины для каждого многочастотного информационного символа используют уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник этого многочастотного информационного символа и соответствующие им уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник для каждого многочастотного информационного символа формируют путем коррекции уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник с использованием соответствующей этому многочастотному информационному символу корректирующей величины.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фазу входного цифрового комплексного сигнала корректируют, умножая отсчеты входного цифрового комплексного сигнала на комплексный множитель единичной амплитуды, фаза которого равна произведению оценки частотного сдвига на временные положения отсчетов.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы определяют путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующего этим многочастотным символам.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что временное положение начала длинного многочастотного символа преамбулы определяют как сумму временного положения начала преамбулы и априори известного временного положения этого длинного многочастотного символа относительно начала преамбулы.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы формируют, умножая составляющие комплексных спектров длинных многочастотных символов преамбулы на комплексно сопряженные значения символов, модулирующих соответствующие гармоники.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что объединение оценок комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы выполняют путем усреднения сумм оценок комплексной огибающей соответствующих модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник формируют как отношение суммы предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник на их количество.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник получают, вычитая из предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценку интервала многолучевости входного сигнала формируют, усредняя оценки интервала многолучевости входного сигнала, предварительно полученные по различным оценкам отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, как отношение разности оценки отсчета корреляционной функции комплексной огибающей гармоники и параметра b к произведению номера отсчета, разности частот соседних гармоник и параметра а, параметры b и а зависят от величины оценки отсчета корреляционной функции и представляют собой коэффициенты аппроксимации ломаной линии корреляционной функции синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник фильтруют, выполняя весовое суммирование скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, при этом весовые коэффициенты фильтрации определяют пропорционально функции Бесселя нулевого порядка от произведения интервала многолучевости входного сигнала и разности частот гармоник.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплексные спектры многочастотных информационных символов определяют путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующего этим многочастотным символам.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что временное положение начала многочастотного информационного символа определяют как сумму временного положения начала преамбулы, априори известного временного положения начала OFDM символа — сигнального блока, включающего этот многочастотный символ, относительно начала преамбулы и длительности префикса.13. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов формируют, умножая составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемые для передачи пилот-символов, на комплексно сопряженные значения пилот-символов, модулирующих соответствующие гармоники.14. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректирующую величину многочастотного информационного символа формируют как усредненную сумму отношений произведения уточненной оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники и соответствующей ей комплексно сопряженной уточненной предварительной оценки комплексной огибающей к квадрату модуля оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники.15. Способ по п.1, отличающийся тем, что окончательные оценки комплексной огибающей, модулированных информационными символами, гармоник многочастотного информационного символа формируют, умножая уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник на корректирующую величину, соответствующую этому многочастотному информационному символу.16. Способ по п.1, отличающийся тем, что мягкие решения об информационных символах формируют, умножая соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов на комплексно сопряженные окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу квазикогерентного приема многолучевого сигнала в системах связи со многими поднесущими (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing).В последнее время большое развитие получили OFDM системы связи. OFDM сигнал представляет собой последовательность OFDM символов. Каждый такой символ состоит из двух частей — префикса и многочастотного информационного символа. Многочастотный информационный символ представляет собой сумму модулированных гармоник. Обычно используют многоуровневые фазовые (PSK — phase-shift keying) и амплитудно-фазовые (QAM — quadrature amplitude modulation) виды модуляции сигнала. Под префиксом понимают некую последовательность отсчетов сигнала, которая непосредственно предшествует каждому многочастотному информационному символу и представляет собой часть этого символа. Как правило, длительность префикса меньше длительности информационного символа. Наличие префикса при обработке сигнала позволяет уменьшить или полностью устранить межсимвольную интерференцию (см. IEEE Std 802.11а — 1999, Прокис Дж., Цифровая связь, Перевод с английского, М.: Радио и связь, 2000 г., с.593) [1].Передаваемое сообщение представляет собой последовательность информационных символов (модулирующих гармоники). В эту последовательность периодически вставляют известные пилот-символы, предназначенные для оценки комплексной огибающей гармоник. В системе связи IEEE 802.11а (см. Supplement to IEEE Standard for Information technology. Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: High-speed Physical Layer in the 5 GHZ Band) [2] для оценки комплексной огибающей гармоник может использоваться также вторая часть преамбулы, которая включает два длинных обучающих многочастотных символа и защитный интервал (префикс). Преамбула — это специальный известный сигнал, который предшествует информационному сообщению. Пример структуры опорных сигналов (пилот-символов и второй части преамбулы) представлен на фиг.1.В системах связи каналы распространения сигнала между приемником и передатчиком данных являются многолучевыми и нестационарными. При приеме MPSK или MQAM модулированных сигналов эффективность систем связи во многом определяется способностью алгоритмов оценки канала обеспечить в многолучевых нестационарных каналах необходимую точность оценки комплексной огибающей. Заметим, что в OFDM системах связи оценка комплексной огибающей осуществляется в двумерной частотно-временной области.Известны способы квазикогерентного приема сигнала в OFDM системах связи, описанные, например, в работе Sandell М, О.Edfors A Comparative Study of Pilot-Based Channel Estimators for Wireless OFDM, Research Report TULEA, Sep., 1996 [3]. В этой работе предлагают несколько алгоритмов оценки комплексной огибающей по пилот-сигналу. Выделено два основных подхода к оценке комплексной огибающей. Первый — использование фильтра в двумерной частотно-временной области. Второй — применение двух фильтров (в частотной и временной областях). При использовании фильтра в двумерной частотно-временной области оценка комплексной огибающей информационных символов представляет собой результат весового суммирования комплексной огибающей, ближайших (в частотно-временной области) пилот-символов. Применение двух разделенных фильтров в частотной и временной областях позволяет реализовать несколько более простой алгоритм оценки комплексной огибающей. Сначала осуществляют весовое суммирование значений комплексной огибающей пилот-символов во временной области, а затем в частотной.При использовании пилот-символов для оценки комплексной огибающей качественная демодуляция информационных символов возможна, если интервал многолучевости принимаемого сигнала tau;max удовлетворяет неравенству (см. Richard van Nee, Ramjee Prasad, OFDM Wireless Multimedia Communications, Artech House, Boston-London, 2000) [4]где Fp — разность частот, соответствующих соседним пилот-символам. В соответствии со спецификациями системы связи [2] разность частот соседних пилот-символов Fp=4375 kHz. В этом случае в соответствии с (1) допустимый интервал многолучевости принимаемого сигнала равен 0 le; tau;max le;110 ns, что значительно меньше требуемого интервала 0 le; tau;max le;800 ns. Таким образом, использование только пилот-символов для оценки комплексной огибающей является недопустимым.Известен способ оценки канала, минимизирующий средний квадрат ошибки (MMSE — minimum mean-square error) оценки комплексной огибающей, описанный в работе J. — J. van de Beek, О. Edfors, M. Sandell, S.K.Wilson and P.O.Borjesson. On channel estimation in OFDM systems. In Proc. IEEE Vehic. Technol. Conf., vol.2, pages 815-819, Chicago, IL, July 1995 [5]. В соответствии с алгоритмом MMSE оценка комплексной огибающей гармоник (поднесущих) формируется в соответствии со следующим выражениемгде y — наблюдаемая реализация сигнала, Х — передаваемые данные, F — матрица преобразования Фурье, Rgg — автоковариационная матрица импульсной характеристики канала распространения, — дисперсия шума. В алгоритме MMSE производится адаптация к каналу распространения за счет оценки автоковариационной матрицы Rgg. Структура алгоритма MMSE оценки канала показана на фиг.2.Описанный алгоритм MMSE позволяет производить достаточно качественную оценку комплексной огибающей. Однако реализация алгоритма является достаточно сложной, так как кроме выполнения обратного и прямого преобразования Фурье необходимо выполнять оценку автоковариационной матрицы Rgg, обращение и перемножение матриц.Наиболее близким к заявляемому решению является способ квазикогерентного приема сигнала, приведенный в книге Nee R. Prasad R., OFDM for Wireless Multimedia Communication, London: «Artech House», 2000, chapter 5. Coherent and Differential Detection, 5.2. Coherent Detection, 5.2.3. Special Training Symbols, стр.104-106; chapter 10. Applications of OFDM. 10.5.4 Training, стр.246-248 [6].Этот способ квазикогерентного приема сигнала заключается в следующем:входной сигнал фильтруют, усиливают, переносят на видео частоту, осуществляют его аналогово-цифровое преобразование и децимацию, формируя входной цифровой комплексный сигнал на видеочастоте;осуществляют частотно-временную синхронизацию, определяя временное положение начала преамбулы и частотный сдвиг между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала,корректируют фазу входного цифрового комплексного сигнала с учетом оценки частотного сдвига между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала;находят комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяются по временному положению начала преамбулы,формируют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, используя комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы,объединяют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, формируя предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник,находят комплексные спектры многочастотных информационных символов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяют по временному положению начала преамбулы,запоминают составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, соответствующие модулированным гармоникам,формируют оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, используя составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемые для передачи пилот-символов,для каждого многочастотного информационного символа формируют корректирующую величину, используя оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник этого многочастотного информационного символа и соответствующие им предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник,для каждого многочастотного информационного символа формируют окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник путем коррекции предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник с использованием соответствующей этому многочастотному информационному символу корректирующей величины,формируют мягкие решения об информационных символах, используя соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов и окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов.При этом частотно-временная синхронизация осуществляется, например, как приведено в книге Nee R. Prasad R., OFDM for Wireless Multimedia Communication, London: «Artech House», 2000, chapter 4. Synchronization. 4.6. Synchronization using Special Training Symbols, стр.86-88; chapter 10. Applications of OFDM. 10.5.4 Training, стр.246-247 [7].Фазу входного цифрового комплексного сигнала корректируют, умножая отсчеты входного цифрового комплексного сигнала на комплексный множитель единичной амплитуды, фаза которого равна произведению оценки частотного сдвига на временные положения отсчетов.Комплексные спектры многочастотных символов определяют путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующих анализируемым многочастотным символам. Временное положение начала длинного многочастотного символа преамбулы определяют как сумму временного положения начала преамбулы и априори известного временного положения этого длинного многочастотного символа относительно начала преамбулы. Временное положение начала многочастотного информационного символа определяют как сумму временного положения начала преамбулы, априори известного временного положения OFDM символа, включающего этот многочастотный символ, относительно начала преамбулы и длительности префикса.Оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы формируют, например, умножая составляющие комплексных спектров длинных многочастотных символов преамбулы на комплексно сопряженные значения символов, модулирующих соответствующие гармоники. Значения символов, модулирующих гармоники длинных многочастотных символов преамбулы, априори известны.Объединение оценок комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы выполняют путем усреднения сумм оценок комплексной огибающей соответствующих модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы.Оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов формируют, умножая составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемые для передачи пилот-символов, на комплексно сопряженные значения пилот-символов, модулирующих соответствующие гармоники. Значения пилот-символов априори известны.Корректирующую величину многочастотного информационного символа формируют как усредненную сумму отношений произведения оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники и соответствующей ей комплексно сопряженной предварительной оценки комплексной огибающей к квадрату модуля оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники.Окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник многочастотного информационного символа формируют, умножая предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник на корректирующую величину, соответствующую этому многочастотному информационному символу.Мягкие решения об информационных символах формируют, например, умножая соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов на комплексно сопряженные окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов.Заметим, что значения огибающей гармоник изменяются по непрерывному закону, являясь коррелированными, как правило, на интервале нескольких гармоник. Поэтому основным недостатком способа-прототипа является отказ от использования значений оценок комплексной огибающей соседних гармоник при получении предварительной оценки комплексной огибающей гармоники, что ухудшает помехоустойчивость квазикогерентного приема многолучевого сигнала.Задача, которую решает заявляемое изобретение, — это повышение помехоустойчивости квазикогерентного приема многолучевого сигнала OFDM системы связи.Технический результат достигается за счет того, что в способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала, заключающийся в том, что:входной сигнал фильтруют, усиливают, переносят на видео частоту, осуществляют его аналогово-цифровое преобразование и децимацию, формируя входной цифровой комплексный сигнал на видеочастоте,осуществляют частотно-временную синхронизацию, определяя временное положение начала преамбулы и частотный сдвиг между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала,корректируют фазу входного цифрового комплексного сигнала с учетом оценки частотного сдвига между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала,находят комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяют по временному положению начала преамбулы,формируют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, используя комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы,объединяют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, формируя предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник,находят комплексные спектры многочастотных информационных символов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяются по временному положению начала преамбулы,запоминают составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, соответствующие модулированным гармоникам,формируют оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, используя составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, применяемые для передачи пилот-символов,для каждого многочастотного информационного символа формируют корректирующую величину, используя оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник этого многочастотного информационного символа и соответствующие им предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник,для каждого многочастотного информационного символа формируют окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник путем коррекции предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник с использованием соответствующей этому многочастотному информационному символу корректирующей величины,формируют мягкие решения об информационных символах, используя соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов и окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов,согласно изобретению вводят следующую последовательность действий:формируют среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник,корректируют предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, вычитая среднее значение этих оценок,формируют оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, используя скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник,формируют оценку интервала многолучевости входного сигнала, используя сформированные оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник,фильтруют скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, определяя весовые коэффициенты фильтрации по оценке интервала многолучевости входного сигнала,формируют уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, прибавляя среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник к профильтрованным скорректированным предварительным оценкам комплексной огибающей модулированных гармоник,после формирования оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов формируют уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, фильтруя значения оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами соответствующих гармоник многочастотных информационных символов,причем при формировании корректирующей величины для каждого многочастотного информационного символа используют уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник этого многочастотного информационного символа и соответствующие им уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник,окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник для каждого многочастотного информационного символа формируют путем коррекции уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник с использованием соответствующей этому многочастотному информационному символу корректирующей величины.Причем частотно-временную синхронизацию осуществляют, например, как описано в [7].Фазу входного цифрового комплексного сигнала корректируют, умножая отсчеты входного цифрового комплексного сигнала на комплексный множитель единичной амплитуды, фаза которого равна произведению оценки частотного сдвига на временные положения отсчетов.Комплексные спектры многочастотных символов определяют путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующего этим многочастотным символам.Временное положение начала длинного многочастотного символа преамбулы определяют как сумму временного положения начала преамбулы и априори известного временного положения этого длинного многочастотного символа относительно начала преамбулы.Оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы формируют, умножая составляющие комплексных спектров длинных многочастотных символов преамбулы на комплексно сопряженные значения символов, модулирующих соответствующие гармоники, причем значения символов, модулирующих гармоники длинных многочастотных символов преамбулы, априори известны.Объединение оценок комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы выполняют путем усреднения сумм оценок комплексной огибающей соответствующих модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы.Среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник формируют как отношение суммы предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник на их количество.Скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник получают, вычитая из предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.Оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник формируют как полусумму оценок отсчетов корреляционной функции синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей гармоник.Оценку интервала многолучевости входного сигнала формируют, усредняя оценки интервала многолучевости входного сигнала, полученные по различным оценкам отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, и находя отношение разности оценки отсчета корреляционной функции комплексной огибающей гармоники и параметра b на произведение номера отсчета, разности частот соседних гармоник и параметра а.Параметры b и а зависят от величины оценки отсчета корреляционной функции и представляют собой коэффициенты аппроксимации ломаной линии корреляционной функции синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей.Скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник фильтруют, выполняя весовое суммирование скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, при этом весовые коэффициенты фильтрации определяют пропорционально функции Бесселя нулевого порядка от произведения интервала многолучевости входного сигнала и разности частот гармоник.Комплексные спектры многочастотных информационных символов определяют путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующего этим многочастотным символам.Временное положение начала многочастотного информационного символа определяют как сумму временного положения начала преамбулы, априори известного временного положения начала OFDM символа — сигнального блока, включающего этот многочастотный символ, относительно начала преамбулы и длительности префикса.Оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов формируют, умножая составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемые для передачи пилот-символов, на комплексно сопряженные значения пилот-символов, модулирующих соответствующие гармоники, причем значения пилот-символов априори известны.Уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов формируют, усредняя значения оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами соответствующих гармоник многочастотных информационных символов.Корректирующую величину многочастотного информационного символа формируют как усредненную сумму отношений произведения уточненной оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники и соответствующей ей комплексно сопряженной уточненной предварительной оценки комплексной огибающей к квадрату модуля оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники.Окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник многочастотного информационного символа формируют, умножая уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник на корректирующую величину, соответствующую этому многочастотному информационному символу.Мягкие решения об информационных символах формируют, умножая соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов на комплексно сопряженные окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов.Заявляемый способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала имеет существенные отличия от наиболее близких технических решений, выявленных из известного уровня техники. Отличия заключаются в использовании адаптивного к статистике канала распространения алгоритма оценки комплексной огибающей гармоник, который основан на разработанном оригинальном алгоритме оценки интервала многолучевости канала распространения.Эти отличия обеспечивают повышение помехоустойчивости квазикогерентного приема многолучевого сигнала в OFDM системе связи.Описание изобретения поясняется примерами выполнения и чертежами:На фиг.1 показана структура опорных сигналов (пилот-символов и второй части преамбулы).На фиг.2 выполнена структурная схема известного алгоритма MMSE.На фиг.3 — структурная схема устройства, на котором осуществляют заявляемый способ.На фиг.4 — структурная схема блока 8 временной синхронизации.На фиг.5 — структурная схема блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.На фиг.6 — структурная схема блока 1 формирования корректирующей величины.На фиг.7 — структурная схема блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.На фиг.8 — структурная схема блока 13 формирования мягких решений об информационных символах.Структурные схемы блоков 8, 11, 12, 13 и 14, выполненные соответственно на фиг.4, 5, 6, 8 и 7, приведены как примеры выполнения.Заявляемый способ квазикогерентного многолучевого приема сигнала осуществляют, используя следующую последовательность действий.Входной сигнал фильтруют, усиливают, переносят на видео частоту, осуществляют его аналогово-цифровое преобразование и децимацию, формируя входной цифровой комплексный сигнал на видеочастоте.Осуществляют частотно-временную синхронизацию, определяя временное положение начала преамбулы и частотный сдвиг между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала. Причем частотно-временную синхронизацию осуществляют, например, как описано в [7].Корректируют фазу входного цифрового комплексного сигнала с учетом оценки частотного сдвига между несущей частотой входного сигнала и частотой опорного сигнала. Причем фазу входного цифрового комплексного сигнала корректируют, например, умножая отсчеты входного цифрового комплексного сигнала на комплексный множитель единичной амплитуды, фаза которого равна произведению оценки частотного сдвига на временные положения отсчетов.Находят комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяют по временному положению начала преамбулы. Причем комплексные спектры многочастотных символов определяют путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующего этим многочастотным символам, а временное положение начала длинного многочастотного символа преамбулы определяют как сумму временного положения начала преамбулы и априори известного временного положения этого длинного многочастотного символа относительно начала преамбулы.Формируют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, используя комплексные спектры длинных многочастотных символов преамбулы. При этом оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы формируют, например, умножая составляющие комплексных спектров длинных многочастотных символов преамбулы на комплексно сопряженные значения символов, модулирующих соответствующие гармоники, причем значения символов, модулирующих гармоники длинных многочастотных символов преамбулы, априори известны.Объединяют оценки комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы, формируя предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник. При этом, например, объединение оценок комплексной огибающей модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы выполняют путем усреднения сумм оценок комплексной огибающей соответствующих модулированных гармоник длинных многочастотных символов преамбулы.Формируют среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник. Причем среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник формируют, например, как отношение суммы предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник на их количество.Корректируют предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, вычитая среднее значение этих оценок.Формируют оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, используя скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник. Причем оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник формируют, например, как полусумму оценок отсчетов корреляционной функции синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей гармоник, как описано в Купер Дж., Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 376 с. ил. Глава 11 — Цифровые методы анализа, 11.4.1. — Непосредственное оценивание ковариационной функции, стр.380 [8].Формируют оценку интервала многолучевости входного сигнала, используя сформированные оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник. Причем оценку интервала многолучевости входного сигнала формируют, например, усредняя оценки интервала многолучевости входного сигнала, полученные по различным оценкам отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник, и находя отношение разности оценки отсчета корреляционной функции комплексной огибающей гармоники и параметра b на произведение номера отсчета, разности частот соседних гармоник и параметра а, при этом параметры b и а зависят от величины оценки отсчета корреляционной функции и представляют собой коэффициенты аппроксимации ломаной линии корреляционной функции синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей.Фильтруют скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, определяя весовые коэффициенты фильтрации по оценке интервала многолучевости входного сигнала. Причем скорректированные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник получают, например, вычитая из предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.Формируют уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник, прибавляя среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник к профильтрованным скорректированным предварительным оценкам комплексной огибающей модулированных гармоник.Находят комплексные спектры многочастотных информационных символов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, временные положения которых определяются по временному положению начала преамбулы. Комплексные спектры многочастотных информационных символов определяют, например, путем быстрого дискретного преобразования Фурье отсчетов скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующего этим многочастотным символам, а временное положение начала многочастотного информационного символа определяют как сумму временного положения начала преамбулы, априори известного временного положения начала OFDM символа — сигнального блока, включающего этот многочастотный символ, относительно начала преамбулы и длительности префикса.Запоминают составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, соответствующие модулированным гармоникам.Формируют оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, используя составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, применяемые для передачи пилот-символов.Формируют уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, фильтруя и, например, усредняя значения оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами соответствующих гармоник многочастотных информационных символов.Для каждого многочастотного информационного символа формируют корректирующую величину, используя уточненные оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник этого многочастотного информационного символа и соответствующие им уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник. Причем корректирующую величину многочастотного информационного символа формируют, например, как усредненную сумму отношений произведения уточненной оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники и соответствующей ей комплексно сопряженной уточненной предварительной оценки комплексной огибающей к квадрату модуля оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники.Для каждого многочастотного информационного символа формируют окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник путем коррекции уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник с использованием соответствующей этому многочастотному информационному символу корректирующей величины. Причем окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник многочастотного информационного символа формируют, например, умножая уточненные предварительные оценки комплексной огибающей модулированных гармоник на корректирующую величину, соответствующую этому многочастотному информационному символу.Формируют мягкие решения об информационных символах, используя соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов и окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов. Причем мягкие решения об информационных символах формируют, например, умножая соответствующие им составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов на комплексно сопряженные окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов.Осуществляют заявляемый способ квазикогерентного приема многолучевого сигнала на устройстве, структурная схема которого приведена на фиг.3.Устройство квазикогерентного приема многолучевого сигнала (фиг.3) содержит приемный тракт 1, блок 2 частотно-временной синхронизации, комплексный перемножитель 3, блок 4 формирования гармоники, первый регистр 5 и второй регистр 6, тактовый генератор 7, блок 8 временной синхронизации, блок 9 расчета комплексного спектра сигнала, блок 10 коммутации, блок 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, блок 12 формирования корректирующей величины, блок 13 формирования мягких решений об информационных символах и блок 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, при этом вход приемного тракта 1 является входом устройства, первый и второй выходы приемного тракта соединены соответственно с первыми и вторыми входами комплексного перемножителя 3 и блока 2 частотно-временной синхронизации, первый выход которого соединен с первым входом блока 4 формирования гармоники, второй вход которого объединен с третьим входом блока 2 частотно-временной синхронизации и первым входом блока 8 временной синхронизации и соединен с выходом тактового генератора 7, первый и второй выходы блока 4 формирования гармоники соединены соответственно с третьим и четвертым входами комплексного перемножителя 3, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого 5 и второго 6 регистров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 9 расчета комплексного спектра сигнала, третий вход которого соединен с первым выходом блока 8 временной синхронизации, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 2 частотно временной синхронизации, второй выход блока 8 временной синхронизации соединен со вторым входом блока 10 коммутации, первый вход которого соединен с выходом блока 9 расчета комплексного спектра сигнала, первый выход блока 10 коммутации соединен с первым входом блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 8 временной синхронизации, выход блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник соединен с третьим входом блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник и вторым входом блока 12 формирования корректирующей величины, первый вход которого объединен с первым входом блока 13 формирования мягких решений об информационных символах и соединен со вторым выходом блока 10 коммутации, первый и второй выходы блока 12 формирования корректирующей величины соединены соответственно с первым и вторым входами блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, выход которого соединен со вторым входом блока 13 формирования мягких решений об информационных символах, выход которого является выходом устройства.Работает устройство (фиг.3) следующим образом. В приемном тракте 1 входной сигнал, который поступает на его вход, предварительно фильтруют, усиливают, переносят на видео частоту, осуществляют его аналогово-цифровое преобразование, децимацию и т.д. В результате чего формируют входной цифровой комплексный сигнал на видео частоте.Синфазная и квадратурная составляющие входного цифрового сигнала с первого и второго выходов приемного тракта 1 поступают соответственно на первый и второй входы комплексного перемножителя 3 и соответственно на первый и второй входы блока 2 частотно временной синхронизации.Частотно-временную синхронизацию осуществляют, например, как приведено в [7]. Устройство, с помощью которого можно осуществить частотно-временную синхронизацию, описано в патенте Российской Федерации №2235429, опубликованном 27.08.2004 г. в БИ №24/2004 г. [9].В устройстве (фиг.3), на котором осуществляют заявляемый способ, тактовый генератор блока 2 частотно временной синхронизации (в отличие от [9]) вынесен за его пределы. В этом случае сигнал тактовой частоты поступает с выхода тактового генератора 7 на третий вход блока 2 частотно-временной синхронизации. С первого выхода блока 2 частотно временной синхронизации оценка частотного сдвига поступает на первый вход блока 4 формирования гармоники. Оценка временного положения окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы со второго выхода блока 2 частотно временной синхронизации поступает на второй вход блока 8 временной синхронизации.В блоке 4 формирования гармоники по оценке частотного сдвига и сигналу с тактового генератора 7, поступающему на его второй вход, формируют комплексный множитель единичной амплитуды, фаза которого равна произведению оценки частотного сдвига на временное положение текущих отсчетов. Квадратурные составляющие комплексного множителя с первого и второго выходов блока 4 формирования гармоники поступают соответственно на третий и четвертый входы комплексного перемножителя 3, в котором корректируют фазу входного цифрового комплексного сигнала. Для этого в комплексном перемножителе 3 осуществляют известную операцию умножения отсчетов входного цифрового комплексного сигнала на комплексный множитель. Синфазная составляющая скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала с первого выхода комплексного перемножителя 3 поступает на вход первого последовательно-параллельного регистра 5, а квадратурная составляющая со второго выхода комплексного перемножителя 3 поступает на вход второго последовательно-параллельного регистра 6. В регистрах 5 и 6 запоминают отсчеты квадратурных составляющих скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала на интервалах длительности многочастотных символов.Регистры 5 и 6 с последовательной записью и параллельным считыванием могут быть реализованы, например, на базе стандартных микросхем серии 561ПР1 или серии 1564ИР8 или подобных им.С выхода первого регистра 5 совокупность отсчетов синфазной составляющей скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующая анализируемым многочастотным символам, поступает на первый вход блока 9 расчета комплексного спектра сигнала. С выхода второго регистра 6 совокупность отсчетов квадратурной составляющей скорректированного по фазе входного цифрового комплексного сигнала, соответствующая анализируемым многочастотным символам, поступает на второй вход блока 9 расчета комплексного спектра сигнала. На третий вход блока 9 расчета комплексного спектра сигнала с первого выхода блока 8 временной синхронизации поступает сигнал окончания многочастотного символа (длинного многочастотного символа преамбулы или очередного многочастотного информационного символа). По сигналу окончания многочастотного символа осуществляют расчет комплексного спектра соответствующего многочастотного символа, квадратурные составляющие отчетов входного цифрового сигнала которого к этому моменту времени запомнены соответственно в регистре 5 и регистре 6. Сигнал окончания многочастотного символа формируется в блоке 8 временной синхронизации по сигналу временного положения окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы, поступающему на его второй вход, и сигналу тактовой частоты, который поступает на его первый вход.С выхода блока 9 расчета комплексного спектра сигнала квадратурные компоненты (реальные и мнимые части) составляющих комплексного спектра поступают на первый вход блока 10 коммутации, на второй вход которого поступает управляющий сигнал со второго выхода блока 8 временной синхронизации. Блок 10 коммутации представляет собой совокупность ключей с общим управляемым входом. При обработке сигналов длинных многочастотных символов преамбулы сигнал управления равен логическому нулю, и квадратурные компоненты составляющих комплексного спектра поступают с первого выхода блока 10 коммутации на первый вход блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник. После, при приеме многочастотных информационных символов сигнал управления равен логической единице, и квадратурные компоненты составляющих комплексного спектра, соответствующие информационным символам, поступают со второго выхода блока 10 коммутации на первый вход блока 13 формирования мягких решений об информационных символах, а квадратурные компоненты составляющих комплексного спектра, соответствующие пилот-символам, поступают со второго выхода блока 10 коммутации на первый вход блока 12 формирования корректирующей величины.На второй вход блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник с третьего выхода блока 8 временной синхронизации поступает сигнал сброса. Сигнал сброса формируется после окончания приема всего информационного сообщения и обеспечивает возможность приема следующего информационного сообщения. С выхода блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник квадратурные составляющие уточненных предварительных оценок комплексной огибающей гармоник, модулированных информационными символами, поступают на третий вход блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, а квадратурные составляющие уточненных предварительных оценок комплексной огибающей гармоник, модулированных пилот-символами, поступают на второй вход блока 12 формирования корректирующей величины.С первого выхода блока 12 формирования корректирующей величины синфазная составляющая корректирующей величины текущего многочастотного информационного символа поступает на первый вход блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник. Со второго выхода блока 12 формирования корректирующей величины квадратурная составляющая корректирующей величины текущего многочастотного информационного символа поступает на второй вход блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.С выхода блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник квадратурные составляющие окончательных оценок комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник поступают на второй вход блока 13 формирования мягких решений об информационных символах.Выход блока 13 формирования мягких решений об информационных символах является выходом устройства.Для лучшего понимания реализации заявляемого способа рассмотрим подробнее работу блоков 8, 11, 12, 13 и 14, входящих в устройство (фиг.3). Структурные схемы блоков приведены как пример выполнения соответственно на фиг.4, 5, 6, 8 и 7.Блок 8 временной синхронизации (фиг.4) содержит схему 15 «ИЛИ», первый регистр 16, второй регистр 19, третий регистр 23, первый ключ 17 и второй ключ 20, первый счетчик 18, второй счетчик 21 и третий счетчик 22, при этом вторые входы первого ключа 17 и второго ключа 20 объединены, образуя первый вход блока 8 временной синхронизации, первый, второй входы первого регистра 16 и первый вход схемы 15 «ИЛИ» объединены, образуя второй вход блока 8 частотно-временной синхронизации, выход первого регистра 16 соединен с первым входом первого ключа 17, выход которого соединен со входом первого счетчика 18, выход которого соединен с третьим входом первого регистра 16, первым и вторым входами второго регистра 19 и вторым входом схемы 15 «ИЛИ», выход которой является первым выходом блока 8 временной синхронизации, выход второго регистра 19 соединен с первым входом второго ключа 20, выход которого соединен со входом второго счетчика 21, выход которого соединен с третьим входом схемы 15 «ИЛИ», входом третьего счетчика 22 и первым и вторым входами третьего регистра 23, выход которого является вторым выходом блока 8, третий вход третьего регистра 23 объединен с третьим входом второго регистра 19 и соединен с выходом третьего счетчика 22, выход которого является третьим выходом блока 8 временной синхронизации.Блок 8 временной синхронизации работает следующим образом.В первом плече, содержащем первый регистр 16, первый ключ 17 и первый счетчик 18, формируют сигнал окончания второго длинного многочастотного символа преамбулы. Во втором плече, содержащем второй регистр 19, второй ключ 20 и второй счетчик 21, формируют сигналы окончания многочастотных информационных символов.На первый (вход данных) и второй (вход записи) входы первого регистра 16 и на первый вход схемы 15 «ИЛИ» со второго входа блока 8 временной синхронизации поступает сигнал окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы. При поступлении сигнала окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы на выходе схемы 15 «ИЛИ» формируется сигнал запуска процедуры расчета спектра многочастотного символа, который поступает на первый выход блока 8 временной синхронизации.При поступлении сигнала окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы в первый регистр 16 записывают сигнал, равный логической единице, который с выхода первого регистра 16 поступает на первый управляемый вход первого ключа 17. На вторые входы первого ключа 17 и второго ключа 20 с первого входа блока 8 поступает сигнал с тактового генератора 7, который через первый ключ 17 поступает на вход первого счетчика 18. На третий вход (сброса) первого регистра 16 с выхода первого счетчика 18 поступает сигнал обнуления (управления).После поступления сигнала окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы первый счетчик 18 накапливает импульсы тактовой частоты. Он запрограммирован таким образом, что сигнал окончания второго длинного многочастотного символа преамбулы, равный логической единице, появляется на его выходе в момент времени, равный, например, сумме временного положения окончания первого длинного многочастотного символа преамбулы и длительности длинного многочастотного символа преамбулы.Сигнал окончания второго длинного многочастотного символа преамбулы поступает на второй вход схемы 15 «ИЛИ». При этом на выходе схемы 15 «ИЛИ» формируется сигнал запуска процедуры расчета спектра многочастотного символа (второго длинного многочастотного символа преамбулы).По сигналу окончания второго длинного многочастотного символа преамбулы, который поступает на первый вход данных и второй вход записи второго регистра 19, в регистре 19 записывают сигнал, равный логической единице, который с выхода второго регистра 19 поступает на первый управляемый вход второго ключа 20. При этом сигнал с тактового генератора 7 через второй ключ 20 поступает на вход второго счетчика 21.После поступления сигнала окончания второго длинного многочастотного символа преамбулы второй счетчик 21 накапливает импульсы тактовой частоты. Он запрограммирован таким образом, что на его выходе формируется импульсный сигнал с периодом, равным длительности OFDM символа. Импульсы сигнала (сигналы, равные логической единице) соответствуют моментам времени окончания очередного многочастотного информационного символа. Сигнал окончания очередного многочастотного информационного символа поступает на третий вход схемы 15 «ИЛИ». При этом на выходе схемы 15 «ИЛИ» формируется сигнал запуска процедуры расчета спектра очередного многочастотного информационного символа.Сигнал с выхода второго счетчика 21 поступает также на первый и второй входы третьего регистра 23 и на вход третьего счетчика 22. По сигналу окончания первого многочастотного информационного символа в третий регистр 23 записывают сигнал, равный логической единице, который с выхода третьего регистра 23 поступает на второй выход блока 8 временной синхронизации. Второй выход блока 8 временной синхронизации является управляющим выходом на блок 10 коммутации.Третий счетчик 22 накапливает импульсы окончания очередного многочастотного информационного символа. Он запрограммирован таким образом, что на его выходе формируется сигнал окончания информационного сообщения, равный логической единице, который поступает на третий вход второго регистра 19, третий вход третьего регистра 23 и обнуляет их содержимое. Также выход третьего счетчика 22 является третьим выходом блока 8 временной синхронизации.Счетчики 18, 21 и 23 могут быть реализованы, например, на базе стандартных программируемых счетчиков типа 564ИЕ10 или подобных им.Блок 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник (фиг.5) содержит L узлов формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник 241-24L, первый узел 30 и второй узел 31 усреднения, L узлов 321-32L комплексного вычитания, первый узел 33 фильтрации и второй узел 34 фильтрации, узел 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации и L узлов 361-36L комплексного суммирования, при этом каждый узел 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник содержит элемент 25 снятия информации, первый накопитель 26 со сбросом и второй накопитель 27 со сбросом, первый элемент 28 нормирования и второй элемент 29 нормирования, причем первый и второй входы элемента 25 снятия информации в каждом узле 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник образуют первый вход блока 11, вторые входы накопителей 26 и 27 со сбросом в каждом узле 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник образуют второй вход блока 11, первый и второй выходы элемента 25 снятия информации в каждом узле 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник соединены соответственно с первыми входами накопителей 26 и 27 со сбросом, выходы которых соединены с входами соответственно первого элемента 28 нормирования и второго элемента 29 нормирования, выход первого элемента 28 нормирования каждого узла 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник соединен с первым входом соответствующего ему узла 321-32L комплексного вычитания и соответствующим ему входом первого узла 30 усреднения, выход второго элемента 29 нормирования каждого узла 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник соединен со вторым входом соответствующего ему узла 321-32L комплексного вычитания и соответствующим ему входом второго узла 31 усреднения, выход первого узла 30 усреднения соединен с третьими входами каждого узла 321-32L комплексного вычитания и каждого узла 361-36L комплексного суммирования, выход второго узла 31 усреднения соединен с четвертыми входами каждого узла 321-32L комплексного вычитания и каждого узла 361-36L комплексного суммирования, первые выходы узлов 321-32L комплексного вычитания соединены с соответствующими им первыми L входами первого узла 33 фильтрации и соответствующими им первыми L входами узла 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации, вторые выходы узлов 321-32L комплексного вычитания соединены с соответствующими им первыми L входами второго узла 34 фильтрации и соответствующими им вторыми L входами узла 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации, выход узла 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации соединен со вторыми входами первого узла 33 фильтрации и второго узла 34 фильтрации, L выходов первого узла 33 фильтрации соединены с первыми входами соответствующих им узлов 361-36L комплексного суммирования L выходов второго узла 34 фильтрации соединены со вторыми входами соответствующих им узлов 361-36L комплексного суммирования, первый и второй выходы каждого узла 361-36L комплексного суммирования образуют выход (шину) блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.Блок 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник работает следующим образом.С первого входа блока 11 совокупность синфазных и квадратурных компонент L составляющих комплексных спектров длинных многочастотных символов преамбулы поступает соответственно на первые и вторые входы L узлов 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, каждый из которых формирует синфазную и квадратурную компоненты (составляющие) предварительной оценки комплексной огибающей одной модулированной гармоники. В каждом узле 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник синфазная и квадратурная компоненты составляющей (гармоники) комплексных спектров поступают соответственно на первый и второй входы элемента 25 снятия информации, где производится их комплексное умножение на комплексно сопряженное значение символа, модулирующего эту составляющую спектра (гармонику). Значения символов, модулирующих гармоники длинных многочастотных символов преамбулы, априори известны. С первого выхода элемента 25 снятия информации синфазные составляющие оценок комплексной огибающей модулированной гармоники длинных многочастотных символов преамбулы поступают на первый вход первого накопителя 26 со сбросом. Со второго выхода элемента 25 снятия информации квадратурные составляющие оценок комплексной огибающей модулированной гармоники длинных многочастотных символов преамбулы поступают на первый вход второго накопителя 27 со сбросом. В накопителях 26 и 27 со сбросом осуществляется суммирование соответственно синфазной и квадратурной составляющих оценок комплексной огибающей модулированной гармоники всех длинных многочастотных символов преамбулы. Результаты суммирования (накопления) синфазной составляющей с выхода первого накопителя 26 со сбросом поступают на вход первого элемента 28 нормирования. Результаты суммирования (накопления) квадратурной составляющей с выхода второго накопителя 27 со сбросом поступают на вход второго элемента 29 нормирования. В элементах 28 и 29 нормирования выполняется деление результатов суммирования (накопления) на количество длинных многочастотных символов. Сформированные (в элементах 28 и 29 нормирования) синфазные и квадратурные составляющие предварительных оценок комплексной огибающей L модулированных гармоник с первых и вторых выходов L узлов 241-24L формирования предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник поступают соответственно на первые и вторые входы узлов 321-32L комплексного вычитания. Синфазные составляющие предварительных оценок комплексной огибающей L модулированных гармоник с первых выходов L узлов 241-24L также поступают соответственно на L входов первого узла 30 усреднения. Квадратурные составляющие предварительных оценок комплексной огибающей L модулированных гармоник со вторых выходов L узлов 241-24L также поступают соответственно на L входов второго узла 31 усреднения. В узлах 30 и 31 усреднения выполняется суммирование входных величин с последующим делением результата на величину L. В результате на выходе первого узла 30 усреднения формируется синфазная составляющая, а на выходе второго узла 31 усреднения формируется квадратурная составляющая среднего значения предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.На вторые входы накопителей 26 и 27 со сбросом поступает сигнал сброса со второго входа блока 11 (выходной сигнал с блока 8 временной синхронизации), по которому выполняются обнуления содержимого накопителей 26 и 27 со сбросом.В L узлах 321-32L комплексного вычитания формируются синфазные и квадратурные составляющие L скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник путем вычитания из предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник среднего значения предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, синфазные и квадратурные составляющие которого поступают соответственно на третьи и четвертые входы узлов 321-32L. Сформированные в L узлах 321-32L комплексного вычитания синфазные и квадратурные составляющие скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник поступают соответственно с первых и вторых выходов узлов 321-32L на L первые и L вторые входы узла 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации.Синфазные составляющие скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей L модулированных гармоник с первых выходов L узлов 321-32L комплексного вычитания также поступают соответственно на первые L входов первого узла 33 фильтрации. Квадратурные составляющие скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей L модулированных гармоник со вторых выходов L узлов 321-32L комплексного вычитания также поступают соответственно на первые L входов второго узла 34 фильтрации.В узле 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации выполняют следующие вычисления:1. Формируют оценки отсчетов корреляционной функции комплексной огибающей гармоник Кn, , находя полусумму оценок отсчетов корреляционной функции синфазной и квадратурной составляющих комплексной огибающей гармоник.где Ac,i, As,i — соответственно синфазные и квадратурные составляющие скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, М — число формируемых экспериментальных отсчетов корреляционной функции канала.2. Находят нормированные оценки интервала многолучевости входного сигнала для каждого из М’ экспериментальных значений , попадающих в диапазон значений: -0.30 divide;0.93Параметры b, а представлены в таблице.3. Усредняя оценку интервала многолучевости входного сигнала по всем значениям Kj, получаем итоговую оценку интервала многолучевости входного сигнала4. Определяют весовые коэффициенты фильтрации пропорционально функции Бесселя нулевого порядкаНа вторые входы узлов 33 и 34 фильтрации поступают весовые коэффициенты фильтрации с выхода блока 35 формирования весовых коэффициентов фильтрации. В узлах 33 и 34 фильтрации соответственно синфазные и квадратурные составляющие скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник фильтруют, осуществляя весовое суммирование соответственно синфазных и квадратурных составляющих скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.С L выходов первого узла 33 фильтрации синфазные составляющие профильтрованных скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник поступают соответственно на первые входы L узлов 361-36L комплексного суммирования. С L выходов второго узла 34 фильтрации квадратурные составляющие профильтрованных скорректированных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник поступают соответственно на вторые входы L узлов 361-36L комплексного суммирования. На третьи и четвертые входы L узлов 361-36L комплексного суммирования поступают соответственно сигналы с узлов 30 и 31 усреднения.В L узлах 361-36L комплексного суммирования формируют синфазные и квадратурные составляющие L уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, прибавляя к профильтрованным скорректированным предварительным оценкам комплексной огибающей модулированных гармоник среднее значение предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник, синфазные и квадратурные составляющие которой поступают соответственно с выходов первого узла 30 усреднения и второго узла 31 усреднения.Выходы узлов 361-36L комплексного суммирования образуют выход (шину) блока 11 формирования уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.Блок 12 формирования корректирующей величины (фиг.6) содержит Р узлов 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов; Р узлов 441-44P расчета корректирующей величины, первый сумматор 50 и второй сумматор 51, первый узел 52 деления и второй узел 53 деления. Каждый узел 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов содержит подузел 38 снятия модуляции, первый элемент 39 фильтрации и второй элемент 40 фильтрации, при этом каждый элемент фильтрации содержит линию 41 задержки, сумматор 42 и подэлемент 43 нормирования. Каждый узел 441-44P расчета корректирующей величины содержит комплексный перемножитель 45, элемент 46 комплексного сопряжения, элемент 47 нахождения квадрата модуля комплексной величины, первый элемент 48 деления и второй элемент 49 деления А/В. Первый и второй входы подузла 38 снятия модуляции в каждом узле 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов являются соответственно первым и вторым входами узлов 371-37P и образуют первый вход блока 12 (шину) формирования корректирующей величины, первый выход узла 38 снятия модуляции соединен со входом линии 41 задержки в первом элементе 39 фильтрации, второй выход узла 38 снятия модуляции соединен со входом линии 41 задержки во втором элементе 40 фильтрации, первый, второй и третий выходы линии 41 задержки в элементах 39 и 40 фильтрации соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора 42, выход которого соединен со входом подэлемента 43 нормирования, выход подэлемента 43 нормирования является первым выходом каждого узла 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, а выход второго элемента 40 фильтрации — соответственно вторым выходом каждого узла 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, первые и вторые выходы узлов 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих им узлов 441-44P расчета корректирующей величины, первые и вторые входы которых образуют соответственно первый и второй входы комплексных перемножителей 45, третий и четвертый входы комплексных перемножителей 45 в каждом узле 441-44P соединены соответственно с первым и вторым выходами элемента 46 комплексного сопряжения, первый и второй входы которого объединены соответственно с первым и вторым входами элемента 47 нахождения квадрата модуля комплексной величины, образуя соответственно третий и четвертый входы узлов 441-44P, которые являются вторым входом блока 12 (шина), первый и второй выходы комплексного перемножителя 45 соединены соответственно с первым входом первого элемента 48 деления А/В и первым входом второго элемента 49 деления А/В, вторые входы элементов 48 и 49 объединены и соединены с выходом элемента 47 нахождения квадрата модуля комплексной величины, выход первого элемента 48 является первым выходом каждого узла 441-44P, а выход второго элемента 49 — вторым выходом каждого узла 441-44P, первые выходы Р узлов 441-44P расчета корректирующей величины соединены с соответствующими им Р входами первого сумматора 50, вторые выходы Р узлов 441-44P расчета корректирующей величины соединены с соответствующими им Р входами второго сумматора 51, выход первого сумматора 50 соединен со входом первого узла 52 деления на Р, выход которого является первым выходом блока 12, выход второго сумматора 51 соединен со входом второго узла 53 деления на Р, выход которого является вторым выходом блока 12.Работает блок 12 формирования корректирующей величины следующим образом.С первого входа блока 12 на первые и вторые входы Р узлов 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов поступают синфазные и квадратурные компоненты Р составляющих комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемых для передачи пилот-символов. Синфазные и квадратурные компоненты Р составляющих комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемых для передачи пилот-символов, в каждом узле 371-37P поступают соответственно на первый и второй входы подузла 38 снятия модуляции. В подузле 38 снятия модуляции формируют оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, умножая составляющие комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемые для передачи пилот-символов, на комплексно сопряженные значения пилот-символов, модулирующих соответствующие гармоники. Значения пилот-символов априори известны. Синфазные составляющие оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник с первого выхода узла 38 снятия модуляции поступают на вход первого элемента 39 фильтрации. Квадратурные составляющие оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник со второго выхода узла 38 снятия модуляции поступают на вход второго элемента 40 фильтрации. В элементах 39 и 40 фильтрации осуществляют усреднение квадратур оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник путем суммирования в сумматоре 42 запомненных в линии 41 задержки оценок комплексной огибающей модулированных пилот-символами соответствующих гармоник многочастотных информационных символов с последующим делением результата суммирования на количество членов суммы в подэлементе 43 нормирования. Выходы подэлементов 43 нормирования первых элементов 39 фильтрации являются первыми выходами узлов 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, которые соединены с первыми входами соответствующих им узлов 441-44P расчета корректирующей величины. Выходы подэлементов 43 нормирования вторых элементов 40 фильтрации являются вторыми выходами узлов 371-37P формирования уточненной оценки комплексной огибающей модулированных пилот-символами гармоник многочастотных информационных символов, которые соединены со вторыми входами соответствующих узлов 441-44P расчета корректирующей величины.На третьи и четвертые входы узлов 441-44P расчета корректирующей величины со второго входа блока 12 поступают соответственно синфазные и квадратурные составляющие Р уточненных предварительных оценок комплексной огибающей соответствующих пилот-символам гармоник.В каждом узле 441-44P расчета корректирующей величины формируют в первом элементе 48 деления и во втором элементе 49 деления отношение (сформированного в комплексном перемножителе 45) произведения уточненной оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники и соответствующей ей комплексно сопряженной (в элементе 46 комплексного сопряжения) уточненной предварительной оценки комплексной огибающей к квадрату модуля оценки комплексной огибающей модулированной пилот-символом гармоники (сформированного в элементе 47 нахождения квадрата модуля комплексной величины).Синфазные составляющие корректирующих величин с выхода первого элемента 48 деления А/В и соответственно с первых выходов Р узлов 441-44P расчета корректирующей величины поступают соответственно на Р входов первого сумматора 50. Квадратурные составляющие корректирующих величин с выхода второго элемента 49 деления А/В и соответственно со вторых выходов Р узлов 441-44P расчета корректирующей величины поступают соответственно на Р входов второго сумматора 51.С выхода первого сумматора 50 сигнал поступает на вход первого узла 52 деления на Р, а с выхода второго сумматора 51 сигнал поступает на вход второго узла 53 деления на Р. В результате в узле 52 формируются синфазная и в узле 53 квадратурная составляющие корректирующей величины текущего многочастотного информационного символа, которые поступают соответственно на первый и второй выходы блока 12.Блок 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник может быть выполнен, например, как показано на фиг.7, и содержит N комплексных перемножителей 541-54N, первые и вторые входы которых являются третьими входами блока 14 (шина), третий и четвертый входы N комплексных перемножителей 541-54N являются соответственно первым и вторым входами блока 14, а первый и второй выходы комплексных перемножителей 541-54N являются выходами блока 14 (шина).Работает блок 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник следующим образом.Синфазные и квадратурные составляющие N уточненных предварительных оценок комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник с третьего входа блока 14 поступают соответственно на первые и вторые входы N комплексных перемножителей 541-54N, на третьи и четвертые входы которых поступает соответственно синфазная и квадратурная составляющие корректирующей величины текущего символа соответственно с первого и второго входов блока 12. В комплексных перемножителях 541-54N выполняется известная операция перемножения двух комплексных величин. Совокупность результатов перемножения, представляющая собой синфазные и квадратурные составляющие N окончательных оценок комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник, с первых и вторых выходов комплексных перемножителей 541-54N поступает на выход блока 14 формирования окончательных оценок комплексной огибающей модулированных гармоник.Блок 13 формирования мягких решений об информационных символах (фиг.8) содержит N первых линий 551-55N задержки и N вторых линий 561-56N задержки, N узлов 571-57N расчета мягких решений, каждый из которых содержит комплексный перемножитель 58 и элемент 59 комплексного сопряжения, при этом входы N первых линий 551-55N задержки и N вторых линий 561-56N задержки являются первыми входами блока 13, выходы N первых линий 551-55N задержки и N вторых линий 561-56N задержки соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих им узлов 571-57N расчета мягкого решения, первые и вторые входы которых образованы соответственно первым и вторым входами комплексного перемножителя 58, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходом элемента 59 комплексного сопряжения, первый и второй входы которого являются соответственно третьим и четвертым входами каждого узла 571-57N расчета мягкого решения, эти входы являются вторым входом блока 13 (шина). Первый и второй выходы комплексного перемножителя 58 каждого узла 571-57N расчета мягкого решения образуют соответственно первые и вторые выходы узлов 571-57N мягких решений, которые являются выходами блока 13 (шина).Работает блок 13 формирования мягких решений об информационных символах следующим образом.Синфазные и квадратурные компоненты N составляющих комплексных спектров многочастотных информационных символов, используемых для передачи информационных символов, с первого входа блока 13 поступают на входы соответственно N первых линий 551-55N задержки и N вторых линий 561-56N задержки, где их запоминают. Задержка составляющих комплексных спектров многочастотных информационных символов необходима для компенсации задержки при формировании окончательных оценок комплексной огибающей, возникающей в блоке 12 формирования корректирующей величины.С выходов N первых линий 551-55N задержки и N вторых линий 561-56N задержки соответственно синфазные и квадратурные компоненты N составляющих комплексных спектров многочастотных информационных символов поступают соответственно на первые и вторые входы N узлов 571-57N расчета мягких решений, на третьи и четвертые входы которых поступают соответственно синфазные и квадратурные составляющие N окончательных оценок комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник. В узлах 571-57N расчета мягких решений выполняют умножение (в комплексном перемножителе 58) составляющих комплексных спектров многочастотных информационных символов на соответствующие комплексно сопряженные (в элементе 59 комплексного сопряжения) окончательные оценки комплексной огибающей модулированных информационными символами гармоник этих многочастотных информационных символов.Совокупность сформированных синфазных и квадратурных составляющих N мягких решений об информационных символах с первых и вторых выходов узлов 571-57N расчета мягких решений поступает на выход блока 13 (шина) формирования мягких решений об информационных символах.Таким образом, заявляемый способ не требует значительных затрат при реализации, существенно повышает помехоустойчивость квазикогерентного приема многолучевого сигнала в OFDM системе связи и расширяет область применения.

Конфигурируемое вычислительное устройство

Изобретение относится к конфигурируемым по длине вычислительным устройствам для длинных чисел. Техническим результатом является повышение быстродействия вычислительного устройства, сокращение времени обработки данных. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит два блока вычислительного устройства, каждый из которых разделен, по меньшей мере, на четыре субблока, состоящих из множества элементарных ячеек, при этом упомянутые блоки пространственно размещены таким образом, что расстояние между элементарной ячейкой первого блока и равнозначной элементарной ячейкой второго блока минимально. При этом конфигурация вычислительного устройства может быть изменена при помощи конфигурационных переключателей, установленных между субблоками устройства. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Конфигурируемое устройство для обмена данными между вычислительными устройствами, обрабатывающими длинные числа, содержащее первый блок (10) вычислительного устройства, который состоит из первого множества элементарных ячеек (10а, 10b, 10 с), которые включают в себя элементарную ячейку (10b) для младшего разряда первого операнда и элементарную ячейку (10с) для старшего разряда первого операнда, причем каждая элементарная ячейка первого блока вычислительного устройства имеет, по меньшей мере, одну регистровую ячейку для сохранения в памяти разряда первого операнда или разряда результата, вычисленного элементарной ячейкой, причем первый блок вычислительного устройства состоит, по меньшей мере, из четырех субблоков (1001, 1002, 1003, 1004) и каждый из, по меньшей мере, четырех субблоков (1001, 1002, 1003, 1004) состоит из элементарных ячеек, второй блок (12) вычислительного устройства, который состоит из второго множества элементарных ячеек (12а, 12b, 12с), которые включают в себя элементарную ячейку (12b) для младшего разряда второго операнда и элементарную ячейку (12с) для старшего разряда второго операнда, причем каждая элементарная ячейка второго блока (12) вычислительного устройства имеет регистровую ячейку для сохранения в памяти разряда второго операнда или разряда результата, вычисленного элементарной ячейкой, причем второй блок вычислительного устройства состоит, по меньшей мере, из четырех субблоков (1005, 1006, 1007, 1008) и каждый из, по меньшей мере, четырех субблоков (1005, 1006, 1007, 1008) состоит из элементарных ячеек, при этом первый и второй блоки (10, 12) вычислительного устройства пространственно размещены по отношению друг к другу таким образом, что расстояние между элементарной ячейкой (10а) первого блока (10) вычислительного устройства и равнозначной элементарной ячейкой (12а) второго блока вычислительного устройства меньше, чем среднее расстояние между элементарной ячейкой (10а) первого блока (10) вычислительного устройства и неравнозначными элементарными ячейками (12b, 12с) второго блока (12) вычислительного устройства, при этом первый субблок (1005) второго блока вычислительного устройства расположен между первым субблоком (1001) и вторым субблоком (1002) первого блока вычислительного устройства, а направление от элементарной ячейки для младшего разряда к элементарной ячейке для старшего разряда первого субблока (1005) второго блока вычислительного устройства является одинаковым с направлением от элементарной ячейки для младшего разряда к элементарной ячейке для старшего разряда первого субблока (1001) первого блока вычислительного устройства, при этом направление от элементарной ячейки для младшего разряда к элементарной ячейке для старшего разряда первого субблока (1005) второго блока вычислительного устройства противоположно направлению от элементарной ячейки для младшего разряда к элементарной ячейке для старшего разряда второго субблока (1002) первого блока вычислительного устройства, при этом второй субблок (1006) второго блока вычислительного устройства расположен рядом с вторым субблоком (1002) первого блока вычислительного устройства, четвертый субблок (1008) второго блока вычислительного устройства расположен между третьим субблоком (1003) и четвертым субблоком (1004) первого блока вычислительного устройства и третий субблок (1007) второго блока вычислительного устройства расположен рядом с третьим субблоком (1003) первого блока вычислительного устройства, средство связи с количеством линий связи (14а, 14b, 14с), которое равно количеству элементарных ячеек в блоке (10, 12) вычислительного устройства, при этом линия связи соединяет, по меньшей мере, одну регистровую ячейку элементарной ячейки некоторой значимости первого блока (10) вычислительного устройства с регистровой ячейкой элементарной ячейки той же значимости второго блока (12) вычислительного устройства, причем линии связи расположены между двумя субблоками (1001, 1005), которые имеют одинаковое направление от элементарной ячейки для младшего разряда к элементарной ячейке для старшего разряда субблоков (1001, 1005), и средство (16) для загрузки содержимого регистровых ячеек блока (10) вычислительного устройства через определенное количество линий связи (14а, 14b, 14с) в регистровые ячейки другого блока (12) вычислительного устройства.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит переключаемую линию переноса (18) для соединения выхода переноса элементарной ячейки (10с) для старшего разряда первого блока (10) вычислительного устройства с входом переноса элементарной ячейки (12b) для младшего разряда второго блока вычислительного устройства и средство конфигурирования (20) для коммутации переключаемой линии переноса (18), чтобы конфигурировать первый и второй блоки (10, 12) вычислительного устройства как единое вычислительное устройство, чтобы первый операнд и второй операнд могли обрабатываться как общий операнд, причем первый блок вычислительного устройства предусмотрен для младших разрядов общего операнда, а второй блок вычислительного устройства предусмотрен для старших разрядов общего операнда.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементарная ячейка для младшего разряда первого субблока (1001) первого блока (10) вычислительного устройства расположена рядом с элементарной ячейкой для младшего разряда первого субблока (1005) второго блока (12) вычислительного устройства, элементарная ячейка для старшего разряда первого субблока (1001) первого блока (10) вычислительного устройства расположена рядом с элементарной ячейкой для старшего разряда первого субблока (1005) второго блока (12) вычислительного устройства, элементарная ячейка для младшего разряда второго субблока (1002) первого блока (10) вычислительного устройства расположена рядом с элементарной ячейкой для младшего разряда второго субблока (1006) второго блока (12) вычислительного устройства и элементарная ячейка для старшего разряда второго субблока (1002) первого блока (10) вычислительного устройства расположена рядом с элементарной ячейкой для старшего разряда второго субблока (1006) второго блока (12) вычислительного устройства.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество элементарных ячеек в каждом субблоке первого и второго блоков вычислительного устройства одинаково.5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждый субблок имеет геометрический горизонтальный размер и геометрический вертикальный размер и каждый субблок расположен, по существу, параллельно другим субблокам, образуя окно, в котором попеременно расположены субблок первого блока вычислительного устройства и субблок второго блока вычислительного устройства.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая элементарная ячейка содержит, по меньшей мере, две регистровые ячейки входных операндов и регистровую ячейку результата, при этом каждая элементарная ячейка предназначена для загрузки содержимого регистровой ячейки результата в регистровую ячейку входного операнда той же самой элементарной ячейки.7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая элементарная ячейка содержит, по меньшей мере, две регистровые ячейки входных операндов и регистровую ячейку результата, при этом средство (16) для загрузки содержимого регистровых ячеек предназначено для загрузки содержимого регистровой ячейки результата первого блока вычислительного устройства в регистровую ячейку входного операнда второго блока вычислительного устройства через линию связи (14а), соотнесенную с элементарной ячейкой одинаковой значимости, и средство (16) для загрузки содержимого регистровых ячеек предназначено для загрузки содержимого регистровой ячейки результата второго блока вычислительного устройства в регистровую ячейку входного операнда первого блока вычислительного устройства через линию связи (14а), соотнесенную с элементарными ячейками одинаковой значимости.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде вычислительного устройства длинных чисел.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что первый блок вычислительного устройства состоит из более 160 элементарных ячеек и второй блок вычислительного устройства также состоит из более 160 элементарных ячеек.10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между субблоком (1004) первого блока вычислительного устройства и субблоком (1005) второго блока вычислительного устройства установлен конфигурационный переключатель (22), который в открытом положении конфигурирует первый и второй блоки вычислительного устройства как независимые друг от друга блоки вычислительного устройства.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что между соответствующими двумя субблоками (1002, 1003; 1006, 1007) одного блока вычислительного устройства установлены дополнительные переключатели (50а, 50b), причем упомянутые переключатели (50а, 50b) в открытом положении формируют из первого и второго блоков вычислительного устройства четыре независимых друг от друга вычислительных устройства, каждое из которых состоит из двух субблоков (1001, 1002; 1003, 1004; 1005, 1006; 1007, 1008).12. Устройство по п.10 или 11, отличающееся тем, что содержит дополнительные переключатели (52a, 52b, 52c, 52d) для разъединения всех субблоков друг от друга таким образом, что при разомкнутом состоянии дополнительных переключателей (52а, 52b, 52 с, 52d,) вычислительное устройство преобразуется в восемь независимых друг от друга вычислительных устройств.

Предлагаемое изобретение относится к вычислительным устройствам и, в частности, к конфигурируемым по длине вычислительным устройствам для длинных чисел.DE 3631992 T2 описывает криптографический процессор для эффективного выполнения способа с открытым ключом Rivest, Shamir, Adleman, который известен также как RSA-метод. Необходимое для этого способа модульное возведение в степень вычисляется с применением способа умножения с упреждением и метода сокращения с упреждением. Для этого используется трехоперандовый сумматор. Известный трехоперандовый сумматор имеет длину 660 бит. Элементарная ячейка состоит из нескольких криптографических регистров, регистра сдвига, полусумматора, полного сумматора и элемента ускоренного переноса. Четыре подобные элементарные ячейки образуют четырехъячеечный блок, причем к нему присоединен элемент ускоренного переноса. Пять подобных четырехъячеечных блоков образуют 20-ти ячеечный блок. Устройство шифрования состоит из 33 таких 20-ти ячеечных блоков и устройства управления, которое включает в себя тактовый генератор для тактирования элементарных ячеек. Элементы ускоренного переноса четырехъячеечных блоков включены совместно, чтобы распознать, распространяется ли перенос на большее расстояние, а именно на 20 разрядов. Если активирован сигнал продвижения 20-ти разрядного блока, то это означает, что перенос рассматриваемого 20-ти разрядного блока зависит от переноса на выходе предшествующего блока. Если, напротив, сигнал продвижения 20-ти разрядного блока не активирован, то это означает, что имеющийся в наличии перенос на выходе этого блока, т.е. на самом старшем по значимости разряде этого блока, формируется внутри этого блока, а не зависит от предшествующего блока.Тем самым является возможным повысить быстродействие рабочего цикла вычислительного устройства, т.е. скорость запитки новых входных операндов, по сравнению с наихудшим случаем, при котором дорожка переноса продолжается от самого младшего разряда всего вычислительного устройства до самого старшего разряда всего вычислительного устройства. Если активирован сигнал распространения для 20-ти разрядного блока, то рабочий цикл всего вычислительного устройства замедляется до такой степени, что принимается во внимание наихудший случай, т.е. вычислительное устройство останавливается до тех пор, пока перенос не распространится от самого младшего до самого старшего разряда всего вычислительного устройства.Поэтому время цикла, т.е. время, спустя которое следующий входной операнд подается в вычислительное устройство, задается таким образом, чтобы его хватило для обработки переноса непосредственно соседних блоков. Преимущество этого состоит в том, что независимо от числа ячеек вычислительного устройства необходимо принимать во внимание только время переноса блока. Если же, напротив, установлено, что на перенос текущего блока влияет не только предыдущий блок, но и предыдущий блок предшествующего блока, то время цикла замедляется настолько, чтобы имелось достаточно времени для полной дорожки переноса.На фиг.4 изображена элементарная ячейка для разряда i известного вычислительного устройства. Элементарная ячейка состоит из нескольких регистров для нескольких входных операндов, из которых на фиг.4 показаны лишь две регистровые ячейки 110 и 112. Элементарная ячейка также включает в себя сумматор 114 и регистровую ячейку для результата, которая на фиг.4 обозначена ссылочной позицией 116. Из относительно большого количества компонентов в элементарной ячейке, представленных на фиг.4, следует, что одна такая элементарная ячейка в своей практической реализации имеет относительно небольшую высоту h, но относительно большую ширину d. Основываясь на факте, что 660 таких элементарных ячеек должны быть уложены друг на друга, то получается узкая высокая башня. Технологически все же желательными являются по возможности квадратные чипы, так что узкая высокая башня разделяется на несколько малых стопок, которые размещаются рядом друг с другом. При этом каждая вторая стопка повернута вершиной вниз. Данные, которые требуются стопке от предыдущей стопки, переносятся на верхней и нижней стороне стопки к соседним стопкам.Для того чтобы сократить время обработки, определенные криптографические алгоритмы могут обрабатываться при помощи двух параллельно работающих вычислительных устройств. Определенные алгоритмы имеют требование: если они, например, являются итеративными, то содержимое в регистре результата одного вычислительного устройства загружается в регистр операнда другого вычислительного устройства.Подобная ситуация представлена на фиг.3. На фиг.3 изображены первое вычислительное устройство 91 длинных чисел и второе вычислительное устройство 92 длинных чисел. Каждое вычислительное устройство включает в себя некоторое количество элементарных ячеек 90, причем каждая элементарная ячейка имеет структуру, как показано на фиг.4. Количество элементарных ячеек в каждом вычислительном устройстве длинных чисел является одинаковым и составляет n. В зависимости от применения, вычислительные устройства имеют разную длину. Описанное в DE 36 312 992 C2 вычислительное устройство имеет длину 660 битов. Если должны быть параллельно выполнены две такие операции шифрования, то необходимо использовать два 660-битовых вычислительных устройства длинных чисел.Для криптографии с использованием эллиптических кривых уже достигнута достаточная надежность, если используется секретный ключ, имеющий длину, например 160 битов. Поэтому такое вычислительное устройство должно иметь ширину минимум 160 битов. Для RSA-криптосистем существуют реализации с удовлетворительным уровнем надежности, при которых модуль имеет 1024 разряда. Более надежные RSA-системы имеют 2048 разряда. Поэтому для параллельного применения необходимо включить параллельно, например, два 1024-разрядных или два 2048-разрядных вычислительных устройства.Чтобы загрузить содержимое в регистре результата, например, вычислительного устройства 1 длинных чисел (91 на фиг.3) во входной регистр операнда вычислительного устройства 2 длинных чисел (92 на фиг.3), можно использовать первый интерфейс шины, второй интерфейс 94 шины, а также, к примеру, 32-разрядную шину 95. Поэтому интерфейс 93 шины будет содержать блочную выборку 32-разрядных блоков из вычислительного устройства 1 длинных чисел. Затем каждый 32-разрядный блок переносится друг за другом к интерфейсу 94 шины через шину 95, причем интерфейс 94 шины обуславливает, что каждый новый 32-разрядный блок загружается в соответствующую элементарную ячейку вычислительного устройства длинных чисел. Для 660-разрядного вычислительного устройства требуется двадцать циклов, причем каждый цикл состоит из следующих этапов: адресация 32 элементарных ячеек в исходном вычислительном устройстве длинных чисел, выборка 32 элементарных ячеек в исходном вычислительном устройстве длинных чисел, перенос 32 битов через шину, адресация 32 элементарных ячеек в конечном вычислительном устройстве длинных чисел и загрузка в память 32 битов в адресованных 32 элементарных ячейках вычислительного устройства длинных чисел.Доступ вычислительного устройства к регистру другого вычислительного устройства происходит при помощи предшествующего обмена в явном виде операндов через систему шин, с которой связаны оба вычислительных устройства. Согласно стандарту, ширина этой шины составляет 32 бита. В зависимости от предлагаемой системы шина может быть шириной 8 битов. Поэтому обмен для вычислительных устройств длинных чисел и, особенно, для последовательно-параллельных вычислительных устройств занимает продолжительное время. Кроме того, часто возникает проблема надежности, поскольку передача данных наблюдается в профиле тока.Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать эффективное и надежное вычислительное устройство. Эта задача решается путем создания вычислительного устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения.В основе предлагаемого изобретения лежит идея о том, что регистровый обмен между двумя вычислительными устройствами длинных чисел можно ускорить, если первый блок вычислительного устройства размещен рядом со вторым блоком вычислительного устройства; если расстояние между одной элементарной ячейкой первого блока вычислительного устройства и равнозначной элементарной ячейкой второго блока вычислительного устройства меньше, чем среднее расстояние между такой же элементарной ячейкой первого блока вычислительного устройства и, по меньшей мере, двумя неравнозначными элементарными ячейками второго блока вычислительного устройства. Блоки вычислительного устройства соединены через устройство связи при помощи определенного количества линий связи, при этом количество линий связи равняется количеству элементарных ячеек в одном блоке вычислительного устройства, причем одна линия связи соединяет по меньшей мере одну регистровую ячейку в элементарной ячейке первого блока вычислительного устройства с по меньшей мере одной регистровой ячейкой элементарной ячейки, в соответствии со значимостью во втором блоке вычислительного устройства, и кроме того, предусмотрено устройство управления для загрузки содержимого регистровых ячеек одного блока вычислительного устройства через линии связи в регистровые ячейки другого блока вычислительного устройства.Преимущество предлагаемого изобретения состоит в том, что регистровый обмен между обоими параллельно работающими вычислительными устройствами протекает быстрее, так как при этом требуется только один цикл.Другое преимущество предлагаемого изобретения состоит в том, что оба параллельных вычислительных устройства расположены рядом, так что элементарные ячейки в обоих вычислительных устройствах с одинаковой значимостью расположены рядом, линии связи являются короткими и поэтому существенно затрудняется несанкционированное прослушивание, поскольку такое несанкционированное прослушивание может быть осуществлено тем легче, чем больше длина линии связи, подвергающейся такому прослушиванию.Следующее преимущество предлагаемого изобретения сводится к тому, что профиль тока, в частности, у вычислительных устройств длинных чисел при передаче данных является однородным, поскольку параллельно переносится множество независимых друг от друга битов.Еще одно преимущество предлагаемого изобретения сводится к тому, что вычислительное устройство можно подвергнуть реконфигурации за счет того, что два параллельно расположенных вычислительных устройства можно переконфигурировать в одно вычислительное устройство с двойной длиной, если дорожка переноса выходного сигнала переноса старшего разряда первого вычислительного устройства подключается на вход переноса младшего разряда второго блока вычислительного устройства. Другими словами, это означает, что очень длинное вычислительное устройство можно переконфигурировать путем воздействия на дорожку переноса между двумя или более блоками вычислительного устройства на 2, 4 параллельно работающих вычислительных устройства меньшей длины. Это свойство имеет особое преимущество для многоцелевого криптографического процессора, поскольку для определенных криптографических задач требуются различные длины вычислительных устройств. В криптографии с использованием эллиптических кривых длины кодов достигают порядка величины в пределах от 150 до 180 битов, предпочтительно 160 битов, для обеспечения достаточной надежности. Напротив, в обычной RSA-системе надежность достигается только в том случае, если применяются длины кодов 1024 битов или в последнее время даже 2048 битов, что неизбежно ведет к тому, что для эффективной обработки криптосистемы требуются вычислительные устройства длинных чисел длиной более чем 1024 или, соответственно, более 2048 битов.С другой стороны, в частности в случае криптографических процессоров, которые размещаются на смарткартах в форме чипов, требование к поверхности чипа задается извне, и соответствующие размеры жестко соблюдаются. Возникает задача разместить в чипе заданных размеров такие необходимые компоненты для криптографического процессора, как, например, вычислительное устройство, запоминающее устройство и т.д. Требования, предъявляемые к поверхности чипа, приводят к тому, что предпочтительно предусматривать отдельное вычислительное устройство не для каждого криптографического алгоритма, а по возможности для всех криптографических алгоритмов одни и те же вычислительные устройства. С другой стороны, разная длина кода и сильно отличающаяся длина вычислительного устройства уже являются существенным отличительным критерием криптографических алгоритмов.Способность к реконфигурации длины вычислительного устройства за счет введения дорожки переноса между двумя блоками вычислительного устройства и за счет обеспечения конфигурирующего устройства для соединения цепи вычислительного устройства, если требуется длинное вычислительное устройство, или для прерывания дорожки переноса, если требуются несколько параллельных коротких вычислительных устройств, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что может использоваться одно вычислительное устройство для нескольких приложений, и, дополнительно, если имеются более короткие длины кода, то часть вычислительного устройства не просто отключается, а может работать как второе параллельное вычислительное устройство, которое может осуществлять быстрый регистровый обмен с первым вычислительным устройством.Для того чтобы разместить вычислительное устройство согласно данному изобретению на микросхеме, т.е. на интегральной схеме с заданной геометрией, каждый блок вычислительного устройства разбивается на субблоки. При этом субблоки вкладываются друг в друга так, что между двумя субблоками первого блока вычислительного устройства всегда размещается один субблок второго блока вычислительного устройства, и кроме того, субблоки первого и второго блоков вычислительного устройства размещены таким образом, что элементарные ячейки одинаковой значимости имеют между собой как можно меньшее расстояние. Это приводит к вложенной друг в друга двойной меандровой структуре. Таким образом, меандры обоих параллельных блоков вычислительного устройства размещаются попеременно. За первым выступом меандра одного вычислительного устройства следует первый выступ меандра другого блока вычислительного устройства, причем последний является геометрически зеркально отраженным, чтобы реализовать короткие расстояния между элементарными ячейками одинаковой значимости, если оба блока вычислительного устройства работают параллельно друг другу. Расположение блоков вычислительного устройства в виде входящей друг в друга меандровой структуры делает возможным такой вариант, при котором блоки вычислительного устройства посредством активации дорожки переноса соединяются в единое вычислительное устройство с двойной длиной.Предпочтительные примеры выполнения предлагаемого изобретения детально разъясняются на прилагаемых чертежах:фиг.1 — блок-схема вычислительного устройства согласно данному изобретению;фиг.2 — блок-схема предпочтительной конфигурации вычислительного устройства согласно данному изобретению;фиг.3 — блок-схема для осуществления регистрового обмена между первым вычислительным устройством длинных чисел и вторым вычислительным устройством длинных чисел при помощи обычной системы шин;фиг.4 — схематичное изображение элементарной ячейки для бита i в вычислительном устройстве длинных чисел;фиг.5 — блок-схема другого предпочтительного расположения вычислительного устройства согласно данному изобретению;фиг.6 — детальный вид для разъяснения расположения двух блоков вычислительного устройства относительно друг друга.На фиг.1 показана блок-схема вычислительного устройства согласно данному изобретению. Вычислительное устройство включает в себя первый блок 10 вычислительного устройства и второй блок 12. Каждый блок сам состоит из определенного количества элементарных ячеек 10а и, соответственно, 12а, а также из элементарной ячейки для младшего разряда 10в и 12в и элементарной ячейки для старшего разряда 10с и 12с. Элементарная ячейка 10в для младшего разряда вычислительного устройства 10 также обозначается как LSB1. Элементарная ячейка для старшего разряда вычислительного устройства 10 также обозначается как MSB1. Аналогичные обозначения выбраны для второго блока вычислительного устройства 12, причем термин «LSB» (least significant bit) используется для младшего разряда, а термин «MSB» (most significant bit) — для старшего разряда. Каждая элементарная ячейка, показанная на фиг.1, 10а, 10в, 10с, 12а, 12в, 12с, может быть выполнена так, как показано на фиг.4. Следует указать на то, что каждая элементарная ячейка включает в себя больше или меньше регистровых ячеек для операндов, подлежащих обработке сумматором элементарной ячейки, или больше или меньше регистровых ячеек для одного или нескольких результатов. Чтобы обеспечить быстрый обмен данными между регистрами обоих вычислительных устройств, каждое вычислительное устройство должно располагать элементарными ячейками, которые имеют по меньшей мере одну регистровую ячейку для сохранения в памяти разряда обрабатываемого вычислительным устройством операнда.Показанное на фиг.1 вычислительное устройство включает в себя устройство соединения, которое имеет определенное количество линий связи 14а, 14в, 14с, причем каждая линия связи соединяет между собой две элементарные ячейки одинакового значения в обоих блоках вычислительного устройства. Так, например, линия связи 14а соединяет элементарную ячейку для бита i первого блока вычислительного устройства, которая на фиг.1 обозначена как 10а, с элементарной ячейкой для бита i второго блока вычислительного устройства 12, которая обозначена как 12а. Аналогично линия связи соединяет LSB-элементарную ячейку 10в первого блока 10 с LSB-элементарной ячейкой 12в второго блока. То же самое применимо к линии связи 14с, которая соединяет между собой обе MSB-элементарные ячейки обоих блоков вычислительного устройства.Согласно данному изобретению, вычислительное устройство включает в себя устройство 16 управления для управления блоками 10, 12 вычислительного устройства, чтобы содержимое регистровых ячеек одного блока вычислительного устройства можно было загружать в содержимое другого блока через линии связи 14а, 14в, 14с напрямую для каждой элементарной ячейки.Оба блока 10, 12 вычислительного устройства, показанного на фиг.1 предпочтительного варианта осуществления, могут функционировать как параллельные блоки, в известной степени независимо друг от друга. Другой вариант состоит в том, что оба блока 10 и 12 соединены таким образом, что они функционируют как единое вычислительное устройство с шириной, которая равна количеству элементарных ячеек в первом блоке 10 вычислительного устройства плюс количество элементарных ячеек во втором блоке 12 вычислительного устройства. Это достигается тем, что предусмотрена линия 18 переноса, которая соединяет выход переноса MSB-элементарной ячейки первого блока вычислительного устройства с входом переноса LSB-элементарной ячейки второго блока вычислительного устройства. Эта функциональность в дальнейшем достигается посредством конфигурирующего устройства 20, которое управляет выключателем 22, при этом если выключатель 22 открыт, то оба блока вычислительного устройства функционируют как два параллельных вычислительных устройства. Если выключатель 22 замкнут, то оба блока вычислительного устройства работают как единое вычислительное устройство. Биты операнда, которые хранятся в памяти элементарной ячейки первого блока 10 вычислительного устройства, представляют собой в этом случае младшие разряды полного операнда, в то время как разряды операнда, которые хранятся в памяти элементарных ячеек второго блока 12 вычислительного устройства, представляют собой старшие разряды полного операнда.В соответствии с конструкцией и количеством элементарных ячеек в блоке вычислительного устройства и заданной геометрией для интегральной микросхемы, с помощью которой реализуется показанное на фиг.1 вычислительное устройство, может быть вполне достаточно пространственной конфигурации, показанной на фиг.1. Это имеет место в том случае, если заданная геометрия для процессора предписывает, что требуется вычислительное устройство с относительно незначительной шириной, или необходим прямоугольный чип.Как правило, требование в этом отношении состоит в том, что желательно использовать квадратные чипы.Для этой цели перейдем к представленной на фиг.2 предпочтительной двойной структуре меандра. Каждый блок вычислительного устройства разбит по меньшей мере на два субблока. На показанном на фиг.2 примере видно, что каждый из первого и второго блоков вычислительного устройства состоит из 16 элементарных ячеек, и что каждый блок вычислительного устройства разбит на два субблока с восемью элементарными ячейками. Следует указать на то, что типичные размеры для многоцелевых криптографических вычислительных устройств требуют более 1024 элементарных ячеек на каждый субблок.Первый блок 10 вычислительного устройства разбит на первый субблок 101 и на второй субблок 102. Аналогичным образом второй блок вычислительного устройства разбивается на первый субблок 121 и на второй субблок 122. Первый субблок 101 и второй субблок 102 первого блока вычислительного устройства соединены дорожкой переноса 103. Таким же образом первый субблок 121 второго блока вычислительного устройства соединен дорожкой переноса 123 со вторым субблоком 122 второго блока вычислительного устройства (12 на фиг.1). Принадлежность отдельных субблоков к показанным на фиг.1 блокам вычислительного устройства обозначается на фиг.2 римскими цифрами.Для того чтобы обеспечить короткие линии связи в меандровой структуре, оба блока вычислительного устройства располагаются в виде входящей друг в друга меандровой структуры, как показано на фиг.2. Так, например, LSB-элементарная ячейка первого блока вычислительного устройства соединена с LSB-элементарной ячейкой второго блока вычислительного устройства через линию связи 14в. То же самое действует для элементарной ячейки для разряда i первого блока вычислительного устройства и элементарной ячейки для разряда i второго блока вычислительного устройства, которые соединены между собой при помощи линии связи 14а. И, наконец, MSB-элементарная ячейка первого блока вычислительного устройства и MSB-элементарная ячейка второго блока вычислительного устройства соединены посредством линии связи 14с. В выбранном примере выполнения значение заносится в соответствующую элементарную ячейку. Значение элементарных ячеек первого блока составляет от 0 (LSB-элементарная ячейка) до 15 (MSB-элементарная ячейка). Значение второго блока составляет от 16 (LSB-элементарная ячейка) до 32 (MSB-элементарная ячейка), причем эти характеристики справедливы для случая, если первый и второй блоки вычислительного устройства соединены между собой через линию переноса 18 и выключатель 22, который удерживается конфигурирующим устройством 20 в закрытом положении.В случае, если оба блока вычислительного устройства работают параллельно, значения элементарных ячеек первого блока вычислительного устройства не изменяются. Значения второго блока вычислительного устройства составляют, как показано на фиг.2, от 0 до 15.Устройство 16 управления, как показано на фиг.2, имеет управляющее соединение к каждому субблоку вычислительного устройства, чтобы сделать возможным регистровый обмен между элементарными ячейками первого и второго субблока через соединительные линии 14а, 14в, 14с.Показанная на фиг.2 вложенная друг в друга меандровая структура обоих блоков вычислительного устройства и, в частности, отдельных субблоков обеспечивает то, что соединительные линии между соответствующими элементарными ячейками одинаковой значимости являются как можно более короткими.Следует указать, что на практике двойная меандровая структура состоит из большего количества субблоков, чем показано на фиг.2. На практике, в частности, отдельные субблоки имеют значительно большую высоту по сравнению с шириной. В этом случае для того, чтобы добиться приближенно квадратной формы чипа, необходимо разделить блок вычислительного устройства на более чем два субблока, и разместить в соответствии с показанной на фиг.2 встречно-штыревой структурой.На фиг.5 показана другая предпочтительная конфигурация вычислительного устройства, которая возникает посредством отражения показанного на фиг.2 вычислительного устройства согласно первому примеру осуществления предлагаемого изобретения относительно горизонтальной оси. Показанное на фиг.5 вычислительное устройство включает в себя два блока вычислительного устройства, причем первый блок состоит из субблоков 1001, 1002, 1003 и 1004, а второй блок — из субблоков 1005, 1006, 1007 и 1008. Как показано на фиг.5, MSB вычислительного устройства с низким порядковым номером от 1 до 7 всегда соединяется с LSB вычислительного устройства с порядковым номером большим на единицу. Отдельные субблоки соединены посредством показанных на фиг.5 соединительных линий, которые представляют собой дорожку переноса, которая должна быть проложена от одного субблока к другому. На субблоках 1001 до 1008 направление от LSB до MSB соответствующего субблока обозначено стрелкой.На фиг.5 также изображен переключатель 22, который имеет ту же функцию, что и переключатель 22 на фиг.2. Если выключатель замкнут, то вычислительное устройство, показанное на фиг.5, функционирует как одно единое вычислительное устройство длинных чисел с количеством разрядов 8 х m, где m — количество разрядов субблока 1001 до 1007.Если, наоборот, выключатель разомкнут, то вычислительное устройство функционирует как два параллельных и соответственно более коротких вычислительных устройства. Первый блок вычислительного устройства имеет субблоки 1-4, в то время как в состав второго блока вычислительного устройства входят субблоки 5-8. Из фиг.5 далее видно, что разряды одинакового порядка в обоих более коротких вычислительных устройствах расположены настолько близко друг к другу, что расстояние между элементарной ячейкой первого блока вычислительного устройства и равнозначной элементарной ячейкой второго блока вычислительного устройства меньше, чем среднее расстояние между элементарной ячейкой первого блока вычислительного устройства и по меньшей мере двумя неравнозначными ячейками второго блока вычислительного устройства.Следует отметить, что среднее расстояние можно рассчитать так, что все элементарные ячейки одного блока вычислительного устройства, неравнозначные относительно элементарной ячейки другого блока вычислительного устройства, соединены с элементарной ячейкой второго блока вычислительного устройства, интервал каждого отдельного соединения суммируется, и затем можно рассчитать среднее значение, например, путем деления получившейся длины на количество суммированных соединений. Однако для расчета среднего интервала не нужно суммировать каждое возможное соединение между обоими блоками вычислительного устройства и затем рассчитывать среднее значение. Вместо этого достаточно измерить некоторые соединения (например, 2) неравнозначных элементарных ячеек и затем на их основе рассчитать среднее значение. В любом случае конфигурация такова, что дорожки переноса между равнозначными элементарными ячейками являются короткими, чтобы был возможен быстрый регистровый обмен от одного блока вычислительного устройства к другому блоку вычислительного устройства, а именно через соединения между элементарными ячейками, посредством которых каждая элементарная ячейка одного блока вычислительного устройства соединена с соответствующей другой элементарной ячейкой другого блока вычислительного устройства одинакового порядка.Следует указать на то, что отдельные субблоки не обязательно должны располагаться строго параллельно друг к другу, т.е. не обязательно так, что расстояние между двумя элементарными ячейками одинакового порядка всегда меньше, чем пространственный интервал между элементарной ячейкой первого блока вычислительного устройства и элементарной ячейкой на единицу большего порядка второго блока вычислительного устройства. Если, например, субблок 5 сдвигается в вертикальном направлении на длину половины, целой или нескольких элементарных ячеек, то тем не менее эффект согласно данному изобретению все равно достигается, хотя расстояние между равнозначными элементарными ячейками в субблоках 1001 и 1005 является таким же как расстояние от элементарной ячейки одного субблока до элементарной ячейки другого субблока следующего старшего или младшего разряда.Это поясняется ниже со ссылкой на фиг.6. На фиг.6 изображен увеличенный фрагмент из фиг.1. Слева на фиг.6 показан первый блок 10 вычислительного устройства и, в частности, элементарные ячейки порядка i+2, i+1, i, i-1, i-2. Справа на фиг.6 показан второй блок вычислительного устройства с элементарными ячейками i+3, i+2, i+1, i, i-1, i-2. Принято, что высота каждой элементарной ячейки равна в обоих блоках. Высота каждой элементарной ячейки обозначена на фиг.6 как h. Исходя из этого, оба блока размещены не точно на одинаковой высоте, как показано на фиг.6, а смещены относительно друг друга на расстояние, равное половине высоты (h/2). Следует отметить, что возможны и другие значения смещения, при которых все же можно добиться наиболее коротких соединений между элементарными ячейками одинакового порядка, при условии, что смещение v между обоими блоками вычислительного устройства равно 0.Линия связи 14а между обеими элементарными ячейками одинакового порядка в обоих блоках вычислительного устройства обозначена на фиг.6 сплошной линией. Согласно изобретению, оба блока вычислительного устройства размещаются так, что длина линии связи 14а короче, чем среднее расстояние между элементарной ячейкой i первого блока вычислительного устройства и минимум двумя элементарными ячейками различного порядка, например, элементарными ячейками порядка i+1 и i-1 или i+1, i+2 второго блока вычислительного устройства. Расстояние между элементарной ячейкой 10а и элементарной ячейкой ближайшего старшего разряда в блоке 12 вычислительного устройства, то есть элементарной ячейкой i+1 обозначено на фиг.6 как 60. Из фиг.6 видно, что это расстояние равно длине линии связи 14а. Из фиг.6 также видно, что расстояние между элементарной ячейкой 10а первого блока вычислительного устройства и, например, элементарной ячейкой с порядком i-1, которое обозначено на фиг.6 как 62, больше, чем расстояние 60. Если вычислить среднее арифметическое обоих расстояний 60, 62, то окажется, что это среднее арифметическое больше, чем длина линии связи 14а.Следует указать на то, что для предлагаемого изобретения не важно, имеют ли оба блока вычислительного устройства форму прямоугольных столбцов, которые размещены параллельно друг другу. Вместо этого блоки вычислительного устройства могут иметь вид прямоугольных столбцов, которые размещены под углом друг к другу. Блоки вычислительных устройств также могут быть круговыми сегментами, а отдельные элементарные ячейки могут иметь форму кругового сектора, т.е. они не обязательно должны быть строго прямоугольными. Более того, отдельные размеры элементарных ячеек не обязательно должны быть одинаковы, хотя это и является предпочтительным в смысле более простого дизайна схемы и более простой разводки.Каждое вычислительное устройство согласно изобретению имеет преимущество, которое заключается в том, что элементарные ячейки одинакового порядка расположены так друг к другу, что можно использовать короткие соединительные линии, чтобы обеспечить быстрый, полностью параллельный обмен данными между регистрами элементарных ячеек обоих блоков вычислительного устройства, если оба блока вычислительного устройства работают как отдельные вычислительные устройства.Следует также отметить, что показанная на фиг.5 конфигурация вычислительного устройства может функционировать и таким образом, что параллельно будут работать четыре отдельных вычислительных устройства. Это достигается тем, что дополнительные переключатели 50а, 50в встроены между субблоками 1002 и 1003 и соответственно между субблоками 1006 и 1007. В этом случае имеются четыре независимых друг от друга более коротких вычислительных устройства, а именно, первое вычислительное устройство, которое состоит из субблоков 1 и 2; второе вычислительное устройство, состоящее из субблоков 5 и 6; третье вычислительное устройство, состоящее из субблоков 3 и 4, и четвертое вычислительное устройство, состоящее из субблоков 1007 и 1008.Из фиг.5 видно, что и четыре вычислительных устройства размещены по отношению друг к другу таким образом, что возможен быстрый обмен данными между регистрами двух отдельных вычислительных устройств.Если в соответствующие соединительные линии встроены переключатели от 52а до 52d, как показано на фиг.5, то конфигурация вычислительного устройства может использоваться как восемь отдельных вычислительных устройств, причем каждое вычислительное устройство имеет число элементарных ячеек, равное числу элементарных ячеек в субблоке 1001-1007.Из фиг.5 видно, что соответствующее изобретению вычислительное устройство меандровой структуры является оптимально масштабируемым. Оно может функционировать как вычислительное устройство длинных чисел, а если открыт выключатель 22, то оно может действовать как два коротких вычислительных устройства. Если при открытом выключателе 22 выключатели 50а и 50в также открыты, то вычислительное устройство может функционировать как четыре коротких вычислительных устройства, благодаря чему всегда возможен быстрый обмен данными между двумя соседними вычислительными устройствами посредством линий связи.Описание чертежей10первый блок вычислительного устройства10аэлементарная ячейка i10bLSB1-элементарная ячейка10сMSB1-элементарная ячейка12второй блок вычислительного устройства12аэлементарная ячейка i12bLSB1-элементарная ячейка12сMSB1-элементарная ячейка14алиния связи14bлиния связи14слиния связи16устройство управления18линия переноса20конфигурирующее устройство22коммутационное устройства переноса50а-50bпереключатель конфигураций52а-52dпереключатель конфигураций60, 62расстояние между неравнозначными элементарными ячейками90элементарная ячейка91первое вычислительное устройство длинных чисел92второе вычислительное устройство длинных чисел93интерфейс шины94интерфейс шины101первый субблок первого блока вычислительного устройства102второй субблок первого блока вычислительного устройства110регистровая ячейка для первого операнда112регистровая ячейка для второго операнда114сумматор116регистровая ячейка для результата121первый субблок второго блока вычислительного устройства122второй субблок второго блока вычислительного устройства1001-1008субблоки

Устройство обнаружения и оценивания ступенчатых

Изобретение относится к радиотехническим устройствам контроля интенсивности потока импульсов. Устройство содержит счетчик импульсов потока 9, первый 3 и второй 4 триггеры, первый (опорный) 1 и второй 11 генераторы тактовых импульсов, первый (опорный) 2 и третий 5 счетчики, линию задержки 7, первый 8, второй 10 и третий 6 ключи, причем счетчик 2 входом 21 соединен с выходом генератора 1, выход счетчика 2 соединен с входами 31, 41 триггеров 3 и 4. Входом устройства (вход «а») является вход 81 ключа 8, выход которого соединен с входом счетчика 9, выход которого соединен как с входом 22 счетчика 2, так и через линию задержки 7 с входом 32 триггера 3, а также через информационный вход 102 ключа 10 с входом 42 триггера 4, инверсный выход триггера 3 соединен с управляющим входом 101 ключа 10. Прямой выход триггера 4 соединен с управляющим входом 61 ключа 6. Инверсный выход триггера 4 является выходом (выход «b») устройства, информационный вход 62 ключа 6 соединен с выходом генератора 11, выход ключа 6 соединен со входом счетчика 5, выход которого является выходом (выход «с») устройства. Технический результат заключается в возможности обнаружения ступенчатой вариации интенсивности потока импульсов и оценки времени ее возникновения. 5 ил.

Устройство обнаружения и оценивания ступенчатых вариаций интенсивности потока импульсов, содержащее счетчик импульсов потока, первый и второй триггеры, отличающееся тем, что дополнительно содержит первый (опорный) и второй генераторы тактовых импульсов, первый (опорный) и третий счетчики, линию задержки, первый, второй и третий ключи, причем опорный счетчик первым входом соединен с выходом опорного генератора, выход опорного счетчика соединен с первыми входами первого и второго триггеров, входом устройства (вход «а») является информационный вход первого ключа, своим выходом соединенного со входом счетчика импульсов потока, выход которого соединен как со вторым входом опорного счетчика, так и через линию задержки со вторым входом первого триггера, а также через информационный вход второго ключа — со вторым входом второго триггера, инверсный выход первого триггера соединен с управляющим входом второго ключа, прямой выход второго триггера соединен с управляющим входом третьего ключа — инверсный выход второго триггера является выходом (выход «b») устройства, информационный вход третьего ключа соединен с выходом второго генератора, выход третьего ключа соединен с входом третьего счетчика, выход которого является выходом (выход «c») устройства, пусковые входы первого и второго генераторов соединены между собой, с управляющим входом первого ключа и образуют вход ПУСК устройства.

Объектом изобретения является устройство обнаружения и оценивания ступенчатых вариаций интенсивности потока импульсов. Предлагаемое устройство относится к радиотехнике, поскольку регистрация момента времени вариации интенсивности потока имеет большое значение в системах радиолокации, радионавигации и радиосвязи.Известно устройство контроля периода (частоты) следования импульсов по пороговому значению [1]. Недостатком данного устройства является то, что в случае случайной последовательности импульсов, например пуассоновской, с заданной интенсивностью потока, оно не позволяет проводить решение задачи совместного обнаружения скачка интенсивности и оценивания момента времени его возникновения.Известно также устройство контроля частоты [2], содержащее счетчик и три триггера, выбранное, как наиболее близкое по техническому решению, в качестве прототипа. На данное устройство также распространяются указанные выше недостатки. Заявляемое устройство отличается от известного более широкими функциональными возможностями, т.е. устройство позволяет обнаруживать скачок интенсивности, а также оценить момент времени возникновения ступенчатой вариации интенсивности такого потока.Теоретическое обоснование процедуры совместного обнаружения ступенчатой вариации интенсивности потока и оценивания момента времени ее возникновения приводится в [3].Логарифм отношения правдоподобия до различения гипотез (H0 — гипотеза об отсутствии скачка интенсивности, H1 — гипотеза о том, что скачок интенсивности произошел) имеет вид:

где ψ(T) — константа, определяемая длительностью интервала анализа T;λ — интенсивность следования импульсов;a — величина скачка интенсивности;v(t) — процесс счета импульсов;k — частота следования импульсов с эталонного генератора тактовых импульсов;

— для телеграфного сигнала;k=a — для пуассоновской последовательности коротких импульсов (δ — импульсов);µ — параметр, характеризующий экспоненциальное распределение длительности импульсов (при U=а, µ→∞).Отбрасывая в (1) несущественную составляющую ψ(T), получаем

Логарифм отношения правдоподобия является характеристикой, используемой на практике как для решения задач обнаружения (различения гипотез), так и для решения задач оценивания по критерию максимального правдоподобия [4].В среде MathCAD было проведено моделирование случайного потока сигналов, соответствующего телеграфному процессу. Полагалось, что общее количество импульсов N=1000, а момент вариации интенсивности потока импульсов привязан к М=300 импульсу. Расчет проводился в приведенном времени , где T=tN момент завершения потока. Полагалось, что приведенная интенсивность следования импульсов λ=10Т, параметр, характеризующий экспоненциальное распределение длительности импульсов µ=100T (полагается не варьируемым), величина ступенчатой вариации интенсивности a=20T. Примерный вид процесса счета v(t) представлен на фиг.1.График, представленный на фиг.2, иллюстрирует последовательность формирования логарифма отношения правдоподобия (2). Анализ графика позволяет сделать вывод о том, что следствием ступенчатой вариации интенсивности потока является появление у зависимости экстремума. Факт наличия такого экстремума и время его возникновения являются основой для обнаружения вариации и оценивания момента времени ее появления [4].Необходимо отметить, что экстремум сохраняется и в случае, когда значение а в (2) задается с некоторой погрешностью. В условиях примера максимум логарифма отношения правдоподобия

имел место при Δ∈[-15Г, 60T]. Это свидетельствует о низкой чувствительности рассматриваемого подхода к точности задания априорных данных.Структурная схема заявляемого устройства представлена на фиг.3.Устройство состоит из счетчика импульсов потока 9, первого 3 и второго 4 триггера, в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно содержит первый (опорный) 1 и второй 11 генераторы тактовых импульсов, первый (опорный) 2 и третий 5 счетчики, линию задержки 7, первый 8, второй 10 и третий 6 ключи, причем счетчик 2 входом 21 соединен с выходом генератора 1, выход счетчика 2 соединен с входами 31, 41 триггеров 3 и 4, входом устройства (вход «а») является вход 81 ключа 8, своим выходом соединенного со входом счетчика 9, выход которого соединен как с входом 22 счетчика 2 так, и через линию задержки 7 с входом 32 триггера 3, а также через информационный вход 102 ключа 10 с входом 42 триггера 4, инверсный выход триггера 3 соединен с управляющим входом 101 ключа 10, прямой выход триггера 4 соединен с управляющим входом 61 ключа 6, инверсный выход триггера 4 является выходом «b» устройства, информационный вход 62 ключа 6 соединен с выходом генератора 11, выход ключа 6 соединен 3 с входом счетчика 5, выход которого является выходом «с» устройства, входы генераторов 1, 11 соединены между собой, с управляющим входом 82 ключа 8 и образуют вход ПУСК устройства.Работа устройства поясняется временными диаграммами, представленными на фиг.4, 5. Генераторы 1, 11 запускаются одновременно с открытием ключа 8. На момент начала работы опорный счетчик 2 заполнен. На вход опорного счетчика 2 подаются импульсы с опорного генератора тактовых импульсов 1. Как показано выше, частота генератора 1 выбирается с учетом априорных данных об интенсивности потока и предполагаемой величины вариации интенсивности, т.е. для настройки генератора 1, частота рассчитывается при

Таким образом, моменту времени t0 (фиг.4) соответствует момент появления на выходе счетчика 2 первого импульса переполнения, переводящего триггеры 3, 4 в состояние уровня логической единицы. Соответственно низкий логический уровень на инверсном выходе триггера 3, соединенного с входом 101 ключа 10, закрывает ключ 10, а уровень логической единицы на прямом выходе триггера 4, соединенного с входом 61 ключа 6, открывает ключ 3, и на вход счетчика 5 начинают поступать импульсы с генератора тактовых импульсов 11.Одновременно с этим на вход счетчика 9, через открытый ключ 8, поступают импульсы случайного потока с интенсивностью λ. Вход 81 ключа 8 является информационным входом «а» устройства.При отсутствии вариаций интенсивности потока и выбранной в соответствии с (3) частотой импульсов генератора 1 счетчик 2 переполняется быстpee счетчика 9 (фиг.2, график до ) и импульсом переполнения подтверждает высокий логический уровень триггеров 3 и 4, соответственно ключ 10 остается закрытым, а ключ 6 — открытым. После переполнения счетчик 2 сбрасывается, и подсчет импульсов в нем начинается заново. При переполнении счетчика 9 (фиг.4, момент t2), импульс переполнения сбрасывает счетчик 2 и через линию задержки 7 переводит триггер 3 в состояние логического нуля (фиг.4, моменты t2, t6, t9), и высокий логический уровень на инверсном выходе триггера 3 открывает ключ 10.Необходимость введения в схему линии задержки 7 обусловлена тем, что в случае отсутствия ступенчатой вариации интенсивности потока, в момент времени соответствующий появлению импульса переполнения счетчика 9, и в течение его длительности, ключ 10 должен быть закрыт, чтобы не допустить перевода триггера 4 в состояние логического нуля, что повлечет за собой закрытие ключа 6, преждевременную остановку счетчика 5, появление на инверсном выходе триггера 4 (выход «b» устройства) уровня логической единицы, что соответствует ложному обнаружению ступенчатой вариации интенсивности потока. Однако после сброса счетчика 2 импульс переполнения счетчика 9, прошедший через линию задержки 7, обеспечивает открытие ключа 10, что позволит обнаружить скачок интенсивности исследуемого потока, при возникновении его во время следующего цикла подсчета. Длительность задержки выбирается исходя из интенсивности следования импульсов потока и длительности импульса переполнения.В случае ступенчатой вариации интенсивности потока на величину а, принадлежащую интервалу допустимых значений скачка интенсивности, счетчик 9 переполняется быстрее счетчика 2 (фиг.5, момент t3) и импульсом переполнения сбрасывает его, кроме того, импульс переполнения счетчика 9, через открытый ключ 10, переводит триггер 4 в состояние логического нуля. Низкий логический уровень на прямом выходе триггера 4, в свою очередь, влечет за собой закрытие ключа 6. Высокий логический уровень на инверсном выходе триггера 4 и соответственно на выходе «b» устройства позволит сделать вывод о том, что произошло обнаружение ступенчатой вариации интенсивности потока. При закрытом ключе 6 импульсы с генератора 11 на вход счетчика 5 не поступают, т.е. счетчик 5 содержит бинарный код, соответствующий времени обнаружения ступенчатой вариации интенсивности, что дает возможность оценить момент возникновения вариации интенсивности.Импульс переполнения счетчика 5, поступающий с выхода «с» устройства, позволяет сделать вывод, что за время интервала анализа Т, интенсивность наблюдаемого потока не претерпела ступенчатой вариации. Длительность интервала анализа в заявляемом устройстве также может варьироваться путем изменения разрядности счетчика 5.После обнаружения ступенчатой вариации интенсивности потока и оценки времени возникновения скачка интенсивности работу устройства необходимо остановить и вернуть в исходное состояние.Технический результат заключается в возможности обнаружения ступенчатой вариации интенсивности потока импульсов, и оценки времени ее возникновения при наличии априорных данных об интенсивности следования импульсов потока и предполагаемой величине вариации, заданных, например, законами распределения.Необходимо отметить что обнаружение и, соответственно, оценка момента возникновения ступенчатой вариации интенсивности потока, производятся с некоторой погрешностью, величина которой определяется, главным образом, разрядностью счетчиков 2 и 9.Источники информации1. Патент РФ RU 2338211, приоритет 11.08.2006.2. Патент РФ RU 2138829, приоритет 14.09.1998.3. Галун С.А., Трифонов А.П. Обнаружение и оценка момента изменения интенсивности пуассоновского потока. — Автоматика и телемеханика, 1982, №6, с.95-105.4. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь. 1989.

Способ и устройство для копирования

Изобретение относится к способу копирования аудио и/или видео (AV)-потока и устройству копирования AV-потока. Устройство для копирования AV-потока содержит контроллер копирования AV-потока, который, если вводимая команда копирования не соответствует информации управления копированием (CCI) AV-потока, выдает команду ввести CCI-купон, который включает в себя новое значение CCI, извлекает новое значение CCI из CCI-купона и выдает команду копировать AV-поток; устройство ввода CCI-купона, которое вводит CCI-купон согласно команде ввода CCI-купона контроллера копирования AV-потока; и блок копирования AV-потока, который изменяет CCI AV-потока согласно команде копирования AV-потока контроллера копирования AV-потока и извлеченному CCI и копирует AV-поток. Благодаря этому обеспечивается выборочное копирование AV-потока и предотвращаются незаконные изменения информации управления копированием. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ копирования аудио и/или видео (AV)-потока, в котором записана информация управления копированием (CCI), заключающийся в том, чтопринимают устройством для копирования AV-потока команду копирования на копирование AV- потока;сравнивают с помощью контроллера упомянутого устройства для копирования AV-потока принятую команду копирования AV-потока с информацией CCI, записанной в AV-потоке, и если принятая команда копирования AV-потока не соответствует информации CCI, записанной в AV-потоке, то выдают команду, требующую ввода CCI-купона, содержащего новую информацию CCI;принимают CCI-купон, изменяют информацию CCI AV-потока в соответствии с новой информацией CCI, содержащейся в CCI-купоне, и копируют AV-поток.2. Способ по п.1, в котором AV-поток содержит идентификатор информации CCI (CCI-ID) AV-потока, а CCI-купон содержит зашифрованный идентификатор информации управления копированием (CCI-ID), который включает в себя новую информацию CCI, при этом упомянутое изменение информации CCI AV-потока и последующее копирование AV-потока выполняют, только если CCI-ID, извлеченный посредством дешифрования CCI-купона, соответствует CCI-ID AV-потока.3. Способ по п.1, в котором прием CCI-купона выполняют пользователем путем загрузки из Интернет.4. Способ по п.1, в котором прием CCI-купона выполняют путем считывания с носителя записи, поставляемого пользователю устройством для хранения содержания.5. Способ по п.1, в котором CCI-купон принимают непосредственно с сертификата, на котором записан CCI-купон, предоставляемого пользователю устройством для хранения содержания, посредством ввода ключа пользователя.6. Способ по п.2, в котором CCI-купон генерируют посредством шифрования CCI-ID с использованием идентификатора диска, на который копируется AV-поток, идентификатора устройства, на котором выполняется копирование, и ключа диска.7. Способ по п.2, в котором CCI-купон генерируют посредством шифрования CCI-ID с использованием идентификатора диска, на который копируется AV-поток, и ключа диска.8. Способ по п.2, в котором CCI-купон генерируют посредством шифрования CCI-ID с использованием идентификатора устройства, на котором выполняется копирование, и ключа диска, на который копируется AV-поток.9. Способ по п.2, в котором CCI-купон генерируют посредством шифрования CCI-ID с использованием открытого ключа.10. Устройство для копирования аудио и/или видео (AV)-потока, содержащееконтроллер копирования AV-потока, который, если вводимая команда копирования не соответствует копированию управляющей информации (CCI) AV-потока, генерирует команду ввести CCI-купон, который включает новое значение CCI, извлекает новое значение CCI из вводимого CCI-купона и генерирует команду копировать AV-поток;устройство ввода CCI-купона, которое вводит CCI-купон согласно команде ввода CCI-купона контроллера копирования AV-потока; иблок копирования AV-потока, который изменяет CCI AV-потока согласно команде копирования AV-потока контроллера копирования AV-потока и новому CCI, извлеченному из вводимого купона, и копирует AV-поток.11. Устройство по п.10, в котором на CCI-купоне зашифрован идентификатор информации управления копированием (CCI-ID), который включает в себя новое значение CCI.12. Устройство по п.11, в котором контроллер копирования AV-потока генерирует команду копировать AV-поток, только если CCI-ID, извлеченный посредством дешифрования CCI-купона, соответствует CCI-ID AV-потока.13. Устройство по п.10, в котором устройство ввода CCI-купона загружает CCI-купон из Интернет.14. Устройство по п.10, в котором устройство ввода CCI-купона считывает CCI-купон с носителя записи.15. Устройство по п.10, в котором устройство ввода CCI-купона вводит CCI-купон посредством ввода ключа пользователя.16. Устройство по п.11, в котором CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-ID с использованием идентификатора диска, идентификатора устройства и ключа диска.17. Устройство по п.11, в котором CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-ID с использованием идентификатора диска и ключа-диска.18. Устройство по п.11, в котором CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-ID с использованием идентификатора устройства и ключа диска.19. Устройство по п.11, в котором CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-ID с использованием открытого ключа.

Область техникиНастоящее изобретение относится к устройству для копирования цифровых данных и, более конкретно, к устройству для копирования и способу копирования потока аудиовидеоданных посредством изменения информации управления копированием потока аудиовидеоданных.Уровень техникиВследствие улучшения технологии обработки цифровых сигналов записывающие устройства и носители записи, которые записывают информацию, используя цифровой способ, становятся все более популярными. С использованием цифровых записывающих устройств и носителей записи запись/воспроизведение могут выполняться многократно при сохранении качества видеоаудиоданных. Так как аудио и/или видео (AV)-потоки могут многократно записываться/воспроизводиться при сохранении качества AV-данных, то в случае, когда на рынке распространяются незаконно копированные носители записи, интересам обладателей лицензии или законных дистрибьюторов носителей записи с записями музыки или кинофильмов наносится ущерб. В последнее время, с целью предотвращения незаконного копирования AV-потоков предложено множество способов предотвращения незаконного копирования для цифровых записывающих устройств и носителей записи.Например, для проигрывателя мини-дисков (MD; торговый знак) принята система управления серийными копиями (SCMS) в качестве способа предотвращения незаконного копирования. Система SCMS предотвращает незаконное копирование путем одновременного вывода аудиоданных и SCMS-сигнала с цифрового интерфейса (DIF) стороны воспроизведения данных и управления записью аудиоданных на стороне воспроизведения данных, осуществляемого стороной записи данных на основе SCMS-сигнала стороны воспроизведения данных.Более конкретно, SCMS-сигнал показывает, разрешено ли копирование аудиоданных без ограничения только один раз или оно запрещено. Если сторона записи данных получает аудиоданные с DIF, то сторона записи данных обнаруживает SCMS-сигнал, который передается одновременно с аудиоданными. Следовательно, если SCMS-сигнал показывает, что копирование аудиоданных разрешено без ограничений, то аудиоданные записываются на MD вместе с SCMS-сигналом. Если SCMS-сигнал показывает, что копирование аудиоданных разрешено только один раз, то SCMS-сигнал изменяется на состояние, когда копирование запрещено, и измененный SCMS-сигнал записывается на MD с аудиоданными. Если SCMS-сигнал показывает, что копирование аудиоданных не разрешено, то аудиоданные не записываются. На MD, как описано выше, незаконное копирование аудиоданных с защитой от копирования предотвращается за счет использования системы SCMS.Поскольку сторона записи данных имеет SCMS-структуру, управляющую аудиоданными, которые записываются на стороне воспроизведения, на основе SCMS-сигнала, то если MD-проигрыватели производятся без SCMS-структуры, MD-проигрывателями трудно управлять. Чтобы решить эту проблему, в DVD-проигрывателях, например, незаконное копирование данных с защитой от копирования предотвращается за счет использования системы шифрования содержания.В системе шифрования содержания аудио- и видеоданных зашифровываются и записываются на DVD-ROM, и ключ, используемый для дешифрования зашифрованных данных (ключ дешифрования), выдается лицензированным DVD-проигрывателям. Следовательно, в лицензированных DVD-проигрывателях графика и аудио, записанные на DVD-ROM, могут быть воспроизведены с использованием данного ключа.Так как DVD-проигрыватель, не имеющий лицензии, не имеет ключа для дешифрования зашифрованных данных, то зашифрованные данные, записанные на DVD-ROM, не могут быть дешифрованы. То есть в системе с шифрованием содержания предотвращается незаконное копирование, так как DVD-проигрыватели, которые не удовлетворяют условиям, требуемым лицензией, не могут воспроизвести DVD-ROM, на который записан AV-поток.Условия копирования содержания заранее указываются поставщиками содержания. Следовательно, в сети указанные условия должны быть точно доставлены на устройство стороны записи. В системе защиты цифровой передачи содержания пяти компаний (5C DTCP), которая является совместным предложением пяти ведущих компаний, используется способ на основе информации управления копированием (CCI).Индикатор режима шифрования (EMI) имеет механизм, посылающий CCI с использованием двух старших битов из битов синхронизации в заголовке пакета, и так как приемное устройство может просто получить доступ к CCI и значение CCI действует на ключ, который зашифровывает содержание, то содержание может быть надежно доставлено.CCI, которое представляет состояние управления копированием для содержания, записывается в AV-потоке. То есть CCI показывает, может ли содержание копироваться, и выполняет функцию защиты содержания. CCI отображается при помощи 2-битового кода и устанавливает четыре вида режимов. Далее CCI описано более подробно.«Свободное копирование» представляет состояние CCI, когда содержание не зашифровано и может свободно копироваться. «Свободное копирование, но содержание зашифровано» представляет CCI в состоянии, когда содержание зашифровано, но может свободно копироваться. «Однократное копирование» представляет CCI в состоянии, когда содержание зашифровано, но может копироваться только один раз, и после однократного копирования содержания состояние CCI изменяется на «запрет дальнейшего копирования». «Копирование запрещено» представляет CCI в состоянии, когда содержание зашифровано и не может копироваться ни разу. Приведенное выше описание показано в таблице на фиг.3.Поставщик содержания или дистрибьютор содержания определяет состояние CCI, и определенное состояние CCI вставляется в заголовок AV-потока, фиксируется в нем и передается на каждое устройство. Предотвращающий копирование модуль устройства, такого как сервер домашней сети и компьютерная приставка к телевизору, анализирует переданное состояние CCI и приводит в действие процесс предотвращения копирования. Информация CCI, определенная поставщиком содержания или дистрибьютором содержания, не может быть изменена.Раскрытие изобретенияТехническая задачаПри традиционном способе, так как состояние CCI не может быть изменено после того, как поставщик содержания или дистрибьютор содержания определили состояние CCI, отсутствует возможность обеспечения различными услугами.Например, обычно периодом продаж кинофильмов считается определенный период времени после первого проката, например, от одной до двух недель. После этого периода цель маркетинга должна измениться на продажи DVD.То есть, если AV-поток распространяется в состоянии «копирование запрещено» спустя два месяца, считается, что AV-поток не должен более продаваться. В это время новое предприятие, занимающееся защитой от копирования, не может быть создано без изменения состояния CCI.Техническое решениеНастоящее изобретение обеспечивает способ и устройство, допускающие выборочное копирование AV-потока посредством изменения информации управления копированием, записанной в AV-потоке.Достигаемые результатыСогласно настоящему изобретению AV-поток может выборочно копироваться посредством изменения информации управления копированием, записанной в AV-потоке. При помощи настоящего изобретения поставщики AV-содержания, такого как кинофильмы, могут предлагать различные услуги, необходимые поставщикам в определенный момент.Кроме того, так как информация управления копированием зашифровывается и передается, то предотвращаются незаконные изменения информации управления копированием.Описание чертежейВышеуказанные и другие признаки и предпочтения настоящего изобретения поясняются в описании подробных вариантах осуществления, приведенных для примера, со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:Фиг.1 — блок-схема способа копирования AV-потока согласно варианту осуществления настоящего изобретения;Фиг.2 — блок-схема устройства, которое копирует AV-поток согласно варианту осуществления настоящего изобретения;Фиг.3 — таблица, иллюстрирующая вариант осуществления кодов копии управляющей информации (CCI) и соответствующие состояния AV-потока;Фиг.4 — таблица, иллюстрирующая вариант осуществления кодов и идентификаторов состояний копии управляющей информации;Фиг.5 — вариант осуществления ввода CCI-купона, генерируемого посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора диска, идентификатора устройства и ключа диска;Фиг.6 — вариант осуществления ввода CCI-купона, генерируемого посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора диска и ключа диска;Фиг.7 — вариант осуществления ввода CCI-купона, генерируемого посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора устройства и открытого ключа;Фиг.8 — вариант осуществления ввода CCI-купона, генерируемого посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием открытого ключа;Фиг.9 — вариант осуществления ввода CCI-купона через Интернет;Фиг.10 — таблица, иллюстрирующая вариант осуществления меню для покупки CCI-купона;Фиг.11 — вариант осуществления ввода CCI-купона посредством считывания носителя записи или посредством ввода ключа пользователя.Лучший режимСогласно приведенному для примера варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ копирования AV-потока, причем способ содержит: когда вводимая команда копирования не соответствует CCI AV-потока, вводят CCI-купон, включающий в себя новое значение CCI; и изменяют CCI AV-потока согласно новому CCI, извлеченному из CCI-купона, и копируют AV-поток.В CCI-купоне CCI-идентификатор AV-потока, включающий новое значение CCI, зашифрован.AV-поток копируется, только если CCI-идентификатор, извлеченный посредством дешифрования CCI-купона, соответствует CCI-идентификатору AV-потока.CCI-купон вводится посредством его загрузки из Интернет.CCI-купон вводится посредством его считывания с носителя записи.CCI-купон вводится посредством ввода ключа пользователя.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора диска, идентификатора устройства и ключа диска.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора диска и ключа диска.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора устройства и открытого ключа копирующего устройства, выполняющего копирование.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием открытого ключа копирующего устройства, выполняющего копирование.Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивается устройство, которое копирует AV-поток, причем устройство содержит: контроллер копирования AV-потока, который, в случае, когда вводимая команда копирования не соответствует CCI AV-потока, дает команду ввести CCI-купон, содержащий новое значение CCI, извлекает новое значение CCI из вводимого CCI-купона и дает команду копировать AV-поток; устройство ввода CCI-купона, которое вводит CCI-купон согласно команде ввода CCI-купона контроллера копирования AV-потока; и блок копирования AV-потока, который изменяет CCI AV-потока согласно команде копирования AV-потока контроллера копирования AV-потока и извлеченному CCI и копирует AV-поток.В CCI-купоне CCI-идентификатор, включающий новое значение CCI, зашифрован.Контроллер копирования AV-потока дает команду копировать AV-поток, только если CCI-идентификатор, извлеченный посредством дешифрования CCI-купона, соответствует CCI-идентификатору AV- потока.Устройство ввода CCI-купона загружает CCI-купон из Интернет.Устройство ввода CCI-купона считывает CCI-купон с носителя записи.Устройство ввода CCI-купона вводит CCI-купон посредством ввода ключа пользователя.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора диска, идентификатора устройства и ключа диска.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора диска и ключа диска.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием идентификатора устройства и открытого ключа копирующего устройства, выполняющего копирование.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора с использованием открытого ключа копирующего устройства, выполняющего копирование.Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ управления копированием AV-содержания для копирования AV-содержания, включающего AV-поток, причем способ содержит: получают CCI-купон, включающий в себя значение CCI, записанное в AV-поток, идентификатор AV-потока и новое значение CCI; извлекают идентификатор AV-потока и новое значение CCI из CCI-купона; сравнивают идентификатор AV-потока, извлеченный из CCI-купона, и исходный идентификатор AV-потока; и, если извлеченный идентификатор AV-потока совпадает с исходным идентификатором AV-потока согласно результату сравнения, изменяют CCI AV-потока согласно новому CCI, извлеченному из CCI-купона.Идентификатор AV-потока является одним из идентификатора, записанного в AV-потоке, и идентификатора носителя записи, на который записан AV-поток.При вышеописанной конфигурации, значение CCI, записанное в AV-поток, может быть изменено, и AV-поток может селективно копироваться.Режим для изобретенияВ дальнейшем со ссылкой на чертежи описаны варианты осуществления настоящего изобретения.Фиг.1 является блок-схемой способа копирования AV-потока согласно варианту осуществления настоящего изобретения.На этапе 100 команда копирования AV-потока, даваемая пользователем, вводится в устройство копирования AV-потока. Сервер домашней сети или компьютерная приставка к телевизору могут быть использованы как устройство копирования AV-потока. Команда копирования включает в себя режим копирования, причем режим копирования является одним из режимов «свободное копирование», «свободное копирование, но содержание зашифровано» и «однократное копирование в информации управления копированием» (CCI).На этапе 110 определяется, соответствует ли CCI AV-потока вводимая команда копирования.Если определено, что вводимая команда копирования соответствует CCI AV-потока, AV-поток копируется в устройстве копирования AV-потока согласно CCI на этапе 120.Если определено, что вводимая команда копирования не соответствует CCI AV-потока, устройство копирования AV-потока требует ввод CCI-купона на этапе 130. На этапе 140 CCI-купон, на котором зашифрован новый CCI ID, вводится в устройство копирования AV-потока. Например, когда CCI AV-потока соответствует типам: «запрет дальнейшего копирования» или «копирование запрещено», и если в устройство копирования AV-потока в качестве команды копирования вводится «однократное копирование», то требуется ввод CCI-купона и, соответственно, CCI-купон вводится в устройство копирования AV-потока.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI-идентификатора (ID). CCI ID представляет собой данные конфиденциального характера, которые известны только поставщику содержания, и последняя цифра CCI ID представляет состояние CCI. CCI ID включает множество идентификаторов, а не один идентификатор для одного содержания, как проиллюстрировано на Фиг.4.Фиг.4 является таблицей, иллюстрирующей CCI-коды и состояния AV-потоков, и CCI ID, соответствующие CCI-кодам и состояниям. Как проиллюстрировано на фиг.4, AV-поток может представлять собой поток данных, записанный на носитель записи, такой как DVD, и поток данных, передающий по каналу цифрового телевизионного вещания.В качестве способа шифрования CCI ID могут быть рассмотрены несколько способов. Наиболее предпочтительный способ использует ID-диска, на который копируется AV-поток, ключ диска и ID- устройства, на котором выполняется копирование. ID-диска и ID- устройства используются, чтобы CCI-купон использовался только для назначенного устройства и назначенного диска. То есть связывание диска и связывание устройства выполняются с использованием ID-диска и ID-устройства.Фиг.5 иллюстрирует, что устройство для хранения содержания получает ID-диска и ID-устройства от пользователя, генерирует CCI-купон посредством шифрования CCI ID с использованием ID-диска, ключа диска и ID-устройства и передает сформированный CCI-купон пользователю. На фиг.5 способ шифрования представлен операцией «исключающее ИЛИ», а CCI-купон является серийным номером.Тем не менее, когда не требуется ни связывание диска, ни связывание устройства, может быть выполнен один из процессов связывания диска и связывания устройства, и шифрование выполняется с использованием открытого ключа копирующего устройства, на котором выполняется копирование.Если выполняется только связывание диска, то CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI ID с использованием ID-диска и ключа диска, а если выполняется только связывание устройства, то CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI ID с использованием ID-устройства и открытого ключа.Если используется только открытый ключ, то CCI генерируется посредством шифрования CCI ID с использованием открытого ключа, причем для способа использования открытого ключа и взаимной защиты используется традиционный алгоритм открытого ключа.Фиг.6, 7 и 8 схематично иллюстрируют процессы генерации CCI-купона с использованием связывания диска, связывания устройства и открытого ключа соответственно.CCI-купон может быть загружен из Интернет. Фиг.9 иллюстрирует пример реализации покупки через Интернет CCI-купона на генерирующем CCI-купон сервере устройства для хранения содержания.Фиг.9 иллюстрирует вариант осуществления процедуры, в которой сервер домашней сети пользователя получает доступ через Интернет к генерирующему CCI-купон серверу устройства для хранения содержания и покупает CCI-купон.Сначала, если сервер домашней сети пользователя получает доступ через Интернет к серверу устройства для хранения содержания и выбирает покупку CCI-купона, то сервер устройства для хранения содержания отображает меню покупок и цены. На фиг.10 представлен вариант осуществления переданного экранного изображения меню покупки CCI-купона.Далее сервер домашней сети пользователя передает ID-диска и ID-устройства на сервер устройства для хранения содержания, и затем сервер устройства для хранения содержания генерирует серийный номер, то есть CCI-купон, этот ID CCI, выбранный пользователем, зашифровывается с использованием ключа, сформированного путем применения операции «исключающее ИЛИ» для ID-диска, ID-устройства и ключа диска, и передает CCI-купон на сервер домашней сети пользователя. Загруженный CCI-купон может быть сохранен в предварительно определенном устройстве для хранения, таком как флэш-ПЗУ, сервера домашней сети пользователя.В других вариантах осуществления CCI-купон может быть введен посредством считывания с носителя записи и посредством ввода ключа пользователя. Фиг.11 схематично иллюстрирует процесс ввода CCI-купона посредством считывания с носителя записи и процесс ввода CCI-купона посредством ввода ключа пользователя.Если CCI-купон вводится посредством считывания с носителя записи, установочный CD, содержащий ID-устройства, который поставляется для определения ID-устройства и ID-диска, когда устройство продается, и CD, который должен копироваться, непосредственно подаются в устройство для хранения содержания, устройство для хранения содержания подает носитель записи, на котором автоматически сохраняется CCI-купон, используя два CD, пользователю, и сервер домашней сети считывает CCI-купон с носителя записи, когда AV-поток копируется.Когда CCI-купон вводится посредством ввода ключа пользователя, устройство для хранения содержания подает мандат, на котором записан CCI-купон, а не носитель записи, на который записан CCI-купон, пользователю, и пользователь непосредственно вводит CCI-купон с использованием устройства ввода ключа устройства копирования AV-потока.Если CCI-купон вводится в устройство копирования AV-потока, CCI-купон дешифрируется, и на этапе 150 извлекается CCI ID. На этапе 160 определяется, соответствует ли CCI ID, который был извлечен, CCI ID AV-потока.CCI существует в заголовке содержания и обычно зашифровывается. Зашифрованный CCI ID и CCI передаются вместе, как вспомогательный пакет содержания. Как и при традиционном способе, CCI зашифровывается с использованием ключа содержания, ключ содержания зашифровывается с использованием ключа устройства, и зашифрованная информация CCI и зашифрованный ключ содержания поставляются вместе с содержанием.CCI ID извлекается посредством дешифрования CCI-купона с использованием ключа CCI-купона, который генерируется с использованием ID-диска, ID-устройства и ключа диска. Определяется, соответствует ли CCI ID зашифрованному CCI, переданному с AV-потоком. Так как конечный участок CCI ID показывает состояние CCI, можно сравнить два состояния CCI.Так как извлеченный CCI ID и CCI ID, включенный в AV-поток, должны быть одинаковыми, за исключением состояния CCI, определяется, одинаковы ли два CCI ID, за исключением состояния CCI.Если извлеченный CCI ID не соответствует CCI ID, включенному в AV-поток, то AV-поток не копируется, и процесс копирования завершается. Если извлеченный CCI ID соответствует CCI ID, включенному в AV-поток, то CCI AV-потока изменяется согласно извлеченному CCI ID, и AV-поток копируется на этапе 170.На фиг.2 представлена блок-схема устройства копирования AV-потока согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно фиг.2, в устройстве 200 копирования AV-потока контроллер 210 копирования AV-потока соединен с устройством 220 ввода CCI-купона и с блоком 230 копирования AV-потока.Если вводимая команда копирования AV-потока не соответствует CCI AV-потока, который должен копироваться, то контроллер 210 копирования AV-потока дает команду ввести CCI-купон, включающий в себя заново зашифрованную информацию CCI.Команда копирования вводится пользователем. Сервер домашней сети или компьютерная приставка к телевизору могут быть использованы как устройство 200 копирования AV-потока. Команда копирования включает режим копирования, и режим копирования является одним из режимов «свободное копирование», «свободное копирование, но содержание зашифровано» и «однократное копирование» информации CCI.Контроллер 210 копирования AV-потока определяет, соответствует ли CCI AV-потока вводимая команда копирования.Если определено, что вводимая команда копирования соответствует CCI AV-потока, то контроллер 210 копирования AV-потока дает команду копировать AV-поток согласно CCI.Если определено, что вводимая команда копирования не соответствует CCI AV-потока, устройство 200 копирования AV-потока запрашивает CCI-купон и затем получает CCI-купон, имеющий зашифрованную новую информацию CCI. Например, когда CCI AV-потока соответствует режимам «запрет дальнейшего копирования» или «копирование запрещено», и если в устройство 200 копирования AV-потока вводится «однократное копирование» в качестве команды копирования, то запрашивается ввод CCI-купона и, соответственно, CCI-купон вводится в устройство 200 копирования AV-потока.CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI- идентификатора (ID). CCI ID представляет собой конфиденциальные данные, которые известны только поставщику содержания, и последняя цифра CCI ID представляет состояние CCI. CCI ID включает в себя набор из множества идентификаторов, как проиллюстрировано на фиг.4, а не один идентификатор.На фиг.4 представлена таблица, иллюстрирующая CCI-коды и состояния AV-потоков и соответствующие им CCI ID. Как показано на фиг.4, AV-поток может быть потоком данных, записанных на носитель записи, такой как DVD, и потоком данных, передаваемых по каналу цифрового телевизионного вещания.При шифровании CCI ID могут применяться различные способы. Наиболее предпочтительный способ использует ID-диска, на который копируется AV-поток, ключ диска и ID-устройства, на котором выполняется копирование. ID-диска и ID-устройства используются, чтобы обеспечить использованием CCI-купона только для назначенного устройства и назначенного диска. То есть связывание диска и связывание устройства выполняются с использованием ID-диска и ID-устройства.Фиг.5 иллюстрирует устройство для хранения содержания, которое получает ID-диска и ID-устройства от пользователя, генерирует CCI-купон посредством шифрования CCI ID с использованием ID-диска, ключа диска и ID-устройства и передает сформированный CCI-купон пользователю. На фиг.5 способ шифрования реализуется операцией «исключающее ИЛИ», а CCI-купон является серийным номером.Однако, когда не требуется связывание диска и связывание устройства, может быть выполнен один из процессов связывания диска и связывания устройства, и шифрование выполняется с использованием открытого ключа устройства, в котором выполняется копирование.Если выполняется только связывание диска, то CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI ID с использованием ID-диска и ключа диска, а если выполняется только связывание устройства, то CCI-купон генерируется посредством шифрования CCI ID с использованием ID-устройства и открытого ключа.Если используется только открытый ключ, то CCI генерируется посредством шифрования CCI ID с использованием открытого ключа, и для способа использования открытого ключа и взаимной защиты используется традиционный алгоритм открытого ключа.Фиг.6, 7 и 8 схематично иллюстрируют процессы генерации CCI-купона с использованием связывания диска, связывания устройства и открытого ключа соответственно.CCI-купон вводится в устройство 220 ввода CCI-купона согласно команде ввода CCI-купона контроллера 200 копирования AV-потока.CCI-купон может быть загружен из Интернет. Фиг.9 иллюстрирует вариант реализации покупки через Интернет CCI-купона на генерирующем CCI-купон сервере устройства для хранения содержания.Фиг.9 иллюстрирует процесс получения доступа сервера домашней сети пользователя через Интернет к генерирующему CCI-купон серверу устройства для хранения содержания и покупки CCI-купона.Сначала, если сервер домашней сети пользователя получает доступ через Интернет к серверу устройства для хранения содержания и выбирает покупку CCI-купона, сервер устройства для хранения содержания отображает меню покупок и цены. На фиг.10 показаны примеры реализации переданного экранного изображения меню покупки CCI-купона.Сервер домашней сети пользователя передает ID-диска и ID-устройства на сервер устройства для хранения содержания, и затем сервер устройства для хранения содержания генерирует серийный номер, то есть CCI-купон, в котором ID CCI, выбранный пользователем, зашифрован с использованием ключа, полученного применением операции «исключающее ИЛИ» для ID-диска, ID-устройства, и ключа диска и передает CCI-купон на сервер домашней сети пользователя. Загруженный CCI-купон может быть сохранен в предварительно определенном устройстве для хранения, таком как флэш-ПЗУ, сервера домашней сети пользователя.В других вариантах осуществления CCI-купон может быть введен посредством считывания с носителя записи и посредством ввода ключа пользователя. Фиг.11 схематично иллюстрирует процесс ввода CCI-купона посредством считывания с носителя записи и процесс ввода CCI-купона посредством ввода ключа пользователя.В процессе ввода CCI-купона посредством считывания с носителя записи, установочный CD, включающий в себя ID-устройства, который обеспечивается для определения ID- устройства и ID-диска, когда устройство продается, и CD, который должен копироваться, непосредственно подаются в устройство для хранения содержания, устройство для хранения содержания подает носитель записи, на котором CCI-купон автоматически сохраняется с использованием двух CD, пользователю, и сервер домашней сети считывает CCI-купон с носителя записи, когда копируется AV-поток.В процессе ввода CCI-купона посредством ввода ключа пользователя устройство для хранения содержания подает мандат, на котором записан CCI-купон, а не носитель записи, на котором сохранен CCI-купон, пользователю, и пользователь непосредственно вводит CCI-купон с использованием устройства ввода ключа устройства 200 копирования AV-потока.Контроллер 210 копирования AV-потока дешифрует CCI-купон, вводимый через устройство 220 ввода CCI-купона, и определяет, соответствует ли CCI ID, который был извлечен, CCI ID AV-потока.Если CCI-купон вводится в устройство 200 копирования AV-потока, то контроллер 210 копирования AV-потока дешифрует CCI-купон, извлекает CCI ID и определяет, соответствует ли CCI ID, который был извлечен, CCI ID AV-потока.CCI существует в заголовке содержания и обычно зашифрован. Зашифрованный CCI ID и CCI передаются вместе, как вспомогательный пакет содержания. Как и при традиционном способе, CCI зашифровывается с использованием ключа содержания, ключ содержания зашифровывается с использованием ключа устройства, и зашифрованная информация CCI и зашифрованный ключ содержания поставляются вместе с содержанием.CCI ID извлекается посредством дешифрования CCI-купона с использованием ключа CCI-купона, который генерируется с использованием ID-диска, ID-устройства и ключа диска. Определяется, соответствует ли извлеченный CCI ID зашифрованному CCI, переданному с AV-потоком. Так как конечный участок CCI ID показывает состояние CCI, можно сравнить два состояния CCI.Так как извлеченный CCI ID и CCI ID, включенный в AV-поток, должны быть одинаковыми, за исключением состояния CCI, то определяется, одинаковы ли два CCI ID, за исключением состояния CCI.Если извлеченный CCI ID не соответствует CCI ID, включенному в AV-поток, то контроллер 210 копирования AV-потока дает команду завершить процесс копирования и не копировать AV-поток. Если извлеченный CCI ID соответствует CCI ID, включенному в AV-поток, то контроллер 210 копирования AV-потока дает команду копировать AV-поток.Блок 230 копирования AV-потока изменяет CCI AV-потока согласно команде копирования AV-потока контроллера 210 копирования AV-потока и извлеченному CCI ID и копирует AV-поток.Промышленная применимостьХотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, настоящее изобретение может применяться к цифровым домашним устройствам различного типа, используемых для записи и воспроизведения AV-потока.Хотя настоящее изобретение показано и описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в нем могут быть реализованы различные изменения в форме и деталях без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения, определенного в формуле изобретения.

Таблицы биопродуктивности кедров сибирского и

Оценка фитомассы лесного покрова в связи с его исключительной биосферной ролью становится все более актуальной. Ею занимались и продолжают заниматься специалисты разных научных областей — лесоводы, лесные таксаторы, экологи, ботаники, почвоведы, физиологи, лесные климатологи, пирологи и даже лесные энтомологи. Результаты этих исследований рассредоточены в многочисленных разнопрофильных монографиях, журналах, малодоступных тематических сборниках и материалах различных конференций, что затрудняет их использование в обобщающих экологических исследованиях. Несмотря на некоторые методические неопределенности и несоответствия, связанные с тем, что фитомасса определялась специалистами разных научных областей соответственно с разными, специфичными для каждой из них целями, получен достаточно большой объем фактической информации о фитомассе кедровых лесов, чтобы применить математические методы анализа и получить статистически достоверные результаты по географии фитомассы этих лесов в Северной Евразии. Сформирована наиболее полная на сегодня база данных о фитомассе насаждений кедров сибирского и корейского (соответственно 95 и 20 определений) на территории от Урала до Дальневосточного Приморья. После нанесения их на схему зонально-провинциального деления территории они распределены по 6 регионам и с использованием многофакторного регрессионного моделирования и блоковых фиктивных переменных, кодирующих названные регионы, рассчитаны модели фракционной структуры фитомассы (стволы, ветви, хвоя, корни, нижние ярусы). Путем совмещения моделей с таблицами хода роста кедровников составлен набор из 25 таблиц их биопродуктивности. Таблицы подразделены на два уровня продуктивности — сравнительно лучших и сравнительно худших условий произрастания . Из составленных таблиц взяты значения надземной и общей фитомассы в возрасте 100 лет и проанализированы в связи с индексом континентальности климата по Ценкеру . Рассчитаны уравнения, объясняющие 44-82% общей изменчивости табличных значений для сравнительно лучших и 39% — для сравнительно худших условий произрастания. Надземная фитомасса кедра сибирского снижается в направлении от Урала до Забайкалья первом случае соответственно от 235 до 157 т/га, а во втором — от 139 до 57 т/га. Показатели кедра корейского в сравнительно лучших и худших условиях (соответственно 210 и 110 т/га) ниже, чем на Урале, но значительно выше по сравнению с Забайкальем. Отношение подземной фитомассы к надземной у кедра сибирского возрастает соответственно в первом случае от 0,13 до 0,38 и во втором — от 0,25 до 0,36. Климаты СССР. — М.: Просвещение, 1967. — 296 с. Фитомасса лесов Северной Евразии: предельная продуктивность и география. — Екатеринбург: УрО РАН, 2003. — 406 с.

Устройство и способ мягкого решения

Изобретение относится к устройству мягкого решения и способу получения значения мягкого решения в качестве значения, приблизительно выражающего вероятность в качестве наиболее близкой фактической вероятности посредством простой обработки. Устройство и способ мягкого решения используют для вывода значения мягкого решения для каждого бита каждого символа, используемого при декодировании каждого символа, в качестве значения, соответствующего значению функции, полученному посредством применения предварительно определенной функции для каждого бита к значению выборки каждого символа в соответствии с демодулированным сигналом таким образом, чтобы распределение вероятности значения выборки в каждой символьной точке являлось гауссовым распределением. Функция для каждого бита приближена к кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0 для значения выборки каждого символа демодулированного сигнала, а также определена с использованием квадратичной функции. Технический результат — повышение точности декодирования. 2 н. и 3. п.ф-лы, 17 ил.

1. Устройство мягкого решения, отличающееся выводом значения мягкого решения для каждого бита каждого символа, использованного для декодирования каждого символа в соответствии со значением функции, полученным посредством применения предварительно определенной функции для каждого бита к значению выборки каждого символа на основе демодулированного сигнала, в котором распределение вероятности значения выборки в каждой символьной точке представляет гауссово распределение из-за шума канала связи, причем каждая предварительно определенная функция для каждого упомянутого бита приближена к кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0 относительно значения выборки каждого символа демодулированного сигнала, а также сформирована с использованием квадратичной функции.

2. Устройство мягкого решения по п.1, причем если в качестве предварительно определенной функции взята y=f(x), то f(x) может быть получена посредством:(1) возведения в квадрат у кривой, которая выражена посредством прямой линии, наклон которой равняется 1 или -1 в диапазоне х части, сформированной посредством квадратичной функции, а также в которой y является постоянным значением в диапазоне х других частей;(2) параллельного смещения всей кривой в направлении у посредством предварительно определенного значения и последующего обращения значения у в предварительно определенном диапазоне х и(3) выполнения масштабирования таким образом, чтобы значение у обращенной кривой соответствовало значению мягкого решения.

3. Устройство мягкого решения по п.2, причем если каждый бит символа является первым и вторым битом, в случае двузначного числа, при предположении, что демодулированный сигнал основан на системе многозначной модуляции, и если символьные точки взяты равными -3·а/2, -а/2, а/2, 3·а/2 в биполярном выражении с «а» в качестве предварительно определенной константы, топервый бит функции для каждого упомянутого бита может быть получен посредством:выполнения вышеупомянутого процесса (1) посредством возведения в квадрат ABS(n-ABS(x))+a-n, являющейся функцией «х», со значением функции, равным «а» в диапазоне «х», где значение функции равняется L или более, со значением функции, равным 0 в диапазоне «х», где значение функции равняется 0 или менее, где «х» является амплитудой демодулированной волны, «n» и «L» являются предварительно определенными константами, a ABS является абсолютным значением;выполнения вышеупомянутого процесса (2) посредством вычитания квадрата «а» из функции, полученной посредством процесса в диапазоне, где «х» равняется 0 или более, а также вычитания функции из квадрата «а» в диапазоне, где «х» равняется 0 или менее; ивыполнения вышеупомянутого процесса (3); с другой стороны, второй бит функции может быть получен посредством:выполнения вышеупомянутого процесса (1) посредством возведения в квадрат ABS(ABS(-ABS(x))+a)-a), являющейся функцией «х» с числовым значением функции, равняющимся «а» в диапазоне «х», где числовым значением функции является L или более;выполнения вышеупомянутого процесса (2) посредством вычитания функции, полученной посредством процесса из квадрата «а» в диапазоне, где абсолютным числовым значением «х» является «а» или более, а также вычитания квадрата «а» из функции в диапазоне, где абсолютным числовым значением «х» является «а» или менее; и выполнения вышеупомянутого процесса (3).

4. Устройство мягкого решения по пп.1-3, причем если взята предварительно определенная функция f(x), то значение f(x) в предварительно определенном диапазоне в обоих концах диапазона, где меняется «х», является половиной диапазона, где меняется f(x).

5. Способ мягкого решения, отличающийся тем, что выполняют процесс для вывода значения мягкого решения для каждого бита каждого символа, используемого при декодировании каждого символа в соответствии со значением функции, полученным посредством применения предварительно определенной функции для каждого бита к значению выборки каждого символа на основе демодулированного сигнала, в котором распределение вероятности значения выборки в каждой символьной точке представляет гауссово распределение из-за шума канала связи,причем каждая предварительно определенная функция для каждого упомянутого бита приближена к кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0, относительно значения выборки каждого символа демодулированного сигнала, а также сформирована с использованием квадратичной функции.

Область техники, к которой относится изобретениеНастоящее изобретение относится к устройству мягкого решения для вывода значения мягкого решения для каждого бита каждого символа, использованного для декодирования каждого символа на основе демодулированного сигнала, и способу мягкого решения.Предшествующий уровень техникиВ мобильной связи эффективность кодирования зачастую улучшают для повышения эффективности приема на плохом канале передачи, при этом разрабатывают схему демодуляции и выполняют коррекцию ошибок на основе значения мягкого решения. Код, выведенный в качестве значения мягкого решения, посылают на корректор ошибок в качестве данных, которые указывают точность от 0 до 7, а также в котором 1-битовые данные, выведенные в качестве 0 или 1 при жестком решении, расширяют, например, на 3 бита. Точность может быть получена посредством квантования демодулированной непрерывной волны, посредством соответственно определенного порогового значения.Фиг.7 иллюстрирует взаимосвязь между вероятным распределением и значением мягкого решения относительно бинарного противопоставления в случае бинарного кода. Абсцисса графика на чертеже обозначает амплитуду демодулированной волны, а ордината обозначает вероятность. Ссылочный номер 71 на чертеже обозначает кривую, выражающую распределение вероятности в случае, когда демодулированная волна равна 1, а ссылочный номер 72 обозначает кривую, выражающую распределение вероятности в случае, когда демодулированная волна равна 0. Цифры от 0 до 7 являются значениями мягкого решения, выделенными амплитуде каждого диапазона амплитуд. В целом, мягкое решение для бинарного кода, посредством манипуляции BPSK или подобной, выполняют посредством вывода значения мягкого решения, выделенного амплитуде демодулированной волны, как иллюстрировано на фиг.7. Значение 0 мягкого решения для кода 0 является наиболее вероятным, а значение 7 мягкого решения для кода 0 является наиболее невероятным. Значение 7 мягкого решения для кода 1 является наиболее вероятным, а значение 0 мягкого решения для кода 1 является наиболее невероятным.Фиг.8 иллюстрирует пример мягкого решения для случая с четырехуровневым кодом. Для многоуровневого кодирования, такого как, например, четырехуровневое кодирование, операция, подобная изображенной на фиг.7, выполнена на комплексной плоскости. Таким образом, как иллюстрировано на фиг.8, мягкое решение, подобное изображенному на фиг.7, принятого сигнала выполняют как в вещественной части, так и в мнимой части, а числовые значения мягкого решения могут быть выведены в соответствующих частях. Например, такая технология используется в патентном документе 1. Более того, такая технология обсуждается в обычном примере патентного документа 2.Фиг.9 иллюстрирует амплитуду в случае, когда демодулированная волна рассматривается посредством временной формы волны, а связь амплитуды и значения мягкого решения выделена амплитуде. Следовательно, значению амплитуды линейной временной формы волны выделяют четыре уровня для предоставления возможности получения значения мягкого решения на основе значения амплитуды временной формы волны. Это применяют к изображенному на фиг.8 случаю, что эквивалентно расположению порогового значения каждого значения мягкого решения на равных углах.В данном случае, в настоящем документе частота, с которой амплитуда демодулированной волны выделяется каждому значению мягкого решения, называется «взвешиванием». Распределение каждого значения мягкого решения по каждому диапазону, на который амплитуду демодулированной волны разделяют с помощью идентичного порогового значения, как в вышеупомянутом примере, называется «линейным взвешиванием». Фиг.8 и 9 отличаются друг от друга в аспекте распределения взвешивания. В каждом случае точный критерий выделяют идентично, таким образом, чтобы каждый случай рассматривался в качестве линейного взвешивания.Коррекция ошибок в способе декодирования мягкого решения зачастую используется, например, в декодере Витерби. Декодер Витерби обрабатывает значение мягкого решения в качестве метрики, добавляет метрику для каждого бита и завершает решетку. Поскольку метрика является расстоянием между кодами, желательно, чтобы метрика являлась вероятностью для кодового слова.Однако в соответствии с обычным линейным взвешиванием, относящимся к значению мягкого решения, пороговое значение расположено на равноудаленных интервалах, как иллюстрировано на фиг.7 и 8, таким образом, чтобы значение мягкого решения в полной мере не представляло фактическую вероятность. Например, изображенный на фиг.7 график иллюстрирует распределение вероятности, при котором бит демодуляции равняется 0 или 1, относительно амплитуды демодулированной волны на абсциссе, при условии известной частоты появления ошибок. Если это предписывается к вероятности того, что бит демодуляции равен 1, то получается фиг.10. Другими словами, если числовым значением мягкого решения является 0-2, то декодированное слово в значительной степени равняется 1. Если числовым значением мягкого решения является 5-7, то декодированное слово в значительной степени не равняется 1. Вероятность разворачивается между значениями 3-4 мягкого решения, отражая то, что значение мягкого решения не может представлять вероятность.Для решения вышеупомянутой проблемы блок мягкого решения в патентном документе 2 оборудован блоком детектирования отношения S/N (сигнал/помеха) в собственном приемнике, чтобы менять пороговое значение мягкого решения в соответствии с приемной средой, избегая вышеупомянутой проблемы. Однако, в соответствии с вышеупомянутым способом, требуется добавление схемы, такой как блок детектирования S/N. Кроме того, для выполнения сложного процесса должно быть подготовлено несколько пороговых числовых значений для мягкого решения.Фиг.11 иллюстрирует измеренные числовые значения вероятности того, что бит демодуляции четырехуровневой модуляции FSK равен 1 при известной частоте появления ошибок с помощью абсциссы в качестве амплитуды, а также с помощью ординаты в качестве вероятности. Расположение битов, соответствующее амплитуде, описано позже. В соответствии с традиционным способом мягкого решения для четырехуровневой модуляции FSK значение мягкого решения не изменяют в случаях, если амплитуда равняется -3 или менее, или же если она равняется 3 или более. Однако фактически вероятность снижается из-за интенсивности гауссова шума или многолучевого замирания. В соответствии с традиционным способом мягкого решения также трудно восстановить эту часть.В соответствии с устройством и способом декодирования, описанным в патентном документе 3, дисперсия фактической квантизации шума и гауссова шума определяется посредством вычисления для выполнения декодирования мягкого решения с целью повышения точности турбо декодирования. Следовательно определение дисперсии гауссова шума предоставляет возможность вычисления вероятности кодового слова из демодулированной волны, а также возможность точного представления уменьшения вероятности в случаях, если значение амплитуды является большим, что, впрочем, приводит к проблеме, которая значительно усложняет вычисление.Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент Японии № H10-136046.Патентный документ 2. Выложенная заявка на патент Японии № H06-29951.Патентный документ 3. Выложенная заявка на патент Японии № 2005-286624.Раскрытие изобретенияПроблемы, решаемые посредством изобретенияВвиду проблем вышеупомянутой традиционной технологии первая цель настоящего изобретения заключается в предоставлении возможности вычисления значения мягкого решения в качестве приблизительного значения, представляющего вероятность в качестве наиболее близкой фактической вероятности таким образом, чтобы взвешивание было оптимизировано при выделении значения мягкого решения демодулированной волне. Вторая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы сделать вычисление приблизительного значения чрезвычайно простым, при допущении, что вычисление выполняется посредством программных средств с использованием процессора DSP или подобного.Средство для решения проблемДля достижения вышеупомянутой цели настоящего изобретения устройство мягкого решения в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения отличается тем, что выводит значение мягкого решения для каждого бита каждого символа, используемого для декодирования каждого символа, в соответствии cо значением функции, полученным посредством применения предварительно определенной функции для каждого бита к значению выборки каждого символа на основе демодулированного сигнала, при котором распределение вероятности значения выборки в каждой символьной точке представляет гауссово распределение из-за шума канала связи, причем каждая предварительно определенная функция для каждого бита приближена к кривой, выражающей вероятность, таким образом, что каждый бит равен 1 или 0, относительно значения выборки каждого символа демодулированного сигнала, а также сформирована с использованием квадратичной функции.Например, демодулированный сигнал, в случае четырехуровневой модуляции FSK или модуляции QPSK, соответствует демодулированному сигналу, в котором потенциальное значение выборки представляет гауссово распределение из-за шума канала связи. Например, кривая, полученная посредством фактического измерения или посредством вычисления с использованием функции плотности вероятности гауссова распределения, соответствует кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0, относительно значения выборки каждого символа демодулированного сигнала.В этой конфигурации функция для каждого бита для получения значения мягкого решения каждого бита каждого символа приближена к кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0, относительно значения выборки каждого символа в демодулированном сигнале, таким образом, чтобы значение функции, полученное посредством применения каждой функции для каждого бита к значению выборки каждого символа, было более приближено к вероятности того, что каждый бит равняется 1 или 0. Поэтому соответствующее значение мягкого решения также лучше представляет вероятность.Функция для каждого бита сформирована посредством использования квадратичной функции, а также не использует экспоненциальную функцию (exp) таким образом, чтобы значение функции для значения выборки могло быть получено исключительно посредством повторных вычислений квадрата, абсолютного значения, многократного суммирования и вычитания. Другими словами, вычисление может быть описано в нескольких этапах, например, посредством языка С. Следовательно, это предоставляет возможность вычисления и вывода значения мягкого решения для каждого бита для каждого значения выборки без потребности в большой загрузке обрабатывающего устройства.В первом аспекте настоящего изобретения устройство мягкого решения в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения отличается тем, что, если в качестве предварительно определенной функции взята y=f(x), то f(x) может быть получено посредством: (1) возведения в квадрат y кривой, которая выражена посредством прямой линии, наклон которой равняется 1 или -1 в диапазоне x части, сформированной посредством квадратичной функции, а также где y является постоянным числовым значением в диапазоне x других частей; (2) параллельного смещения всей кривой в направлении y посредством предварительно определенного значения и последующего полного изменения значения y в предварительно определенном диапазоне x; и (3) выполнения масштабирования таким образом, чтобы значение y измененной кривой соответствовало значению мягкого решения.Во втором аспекте настоящего изобретения устройство мягкого решения в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения отличается тем, что, если каждый бит символа является первым и вторым битом, в случае двузначного числа, при допущении, что демодулированный сигнал основан на системе многозначной модуляции, и если символьные точки берутся равными -3 * a/2, -a/2, a/2, 3 * a/2 в биполярном выражении с «a» в качестве предварительно определенной константы, первый бит функции для каждого бита может быть получен посредством: выполнения вышеупомянутого процесса (1) посредством возведения в квадрат ABS(n-ABS(x))+a-n, являющейся функцией «x», с числовым значением функции, равным «а» в диапазоне «x», где значение функции является L или более, а также с числовым значением функции, равным 0 в диапазоне «x», где значение функции равняется 0 или менее, где «x» является амплитудой демодулированной волны, «n» и «L» являются предварительно определенными константами, а ABS является абсолютным числовым значением; выполнения вышеупомянутого процесса (2) посредством вычитания квадрата «a» из функции, полученной посредством процесса в диапазоне, где «x» равняется 0 или более, а также вычитания функции из квадрата «a» в диапазоне, где «x» равняется 0 или менее; и выполнения вышеупомянутого процесса (3); с другой стороны, второй бит функции может быть получен посредством: выполнения вышеупомянутого процесса (1) посредством возведения в квадрат ABS(ABS(-ABS(x))+a)-a), являющейся функцией «x» с числовым значением функции, равняющимся «a» в диапазоне «x», где числовым значением функции является L или более; выполнения вышеупомянутого процесса (2) посредством вычитания функции, полученной посредством процесса из квадрата «a» в диапазоне, где абсолютным числовым значением «x» является «a» или более, а также вычитания квадрата «a» из функции в диапазоне, где абсолютным числовым значением «x» является «a» или менее; и выполнения вышеупомянутого процесса (3). В данном случае числовые значения первого и второго бита соответствуют случаю, когда коды Грэя, используемые в качестве значения символа, имеют следующие значения «11» (-3), «10» (-1), «00» (+1) и «01» (+3).В устройстве мягкого решения в соответствии с любым из 1-3 аспектов настоящего изобретения устройство мягкого решения в соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения отличается тем, что, если предварительно определенная функция взята в качестве f(x), то значение f(x) в предварительно определенном диапазоне в обоих концах диапазона, где меняется «x», является половиной диапазона, где меняется f(x).Способ мягкого решения в соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения отличается тем, что выполняют процесс для вывода значения мягкого решения для каждого бита каждого символа, используемого при декодировании каждого символа в соответствии со значением функции, полученным посредством применения предварительно определенной функции для каждого бита к значению выборки каждого символа на основе демодулированного сигнала, в котором распределение вероятности значения выборки в каждой символьной точке представляет гауссово распределение из-за шума канала связи, причем каждая предварительно определенная функция для каждого бита приближена к кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0, относительно значения выборки каждого символа демодулированного сигнала, а также сформирована с использованием квадратичной функции.Результаты изобретенияВ соответствии с настоящим изобретением функция для каждого бита для получения значения мягкого решения каждого бита каждого символа приближена к кривой, выражающей вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0, относительно значения выборки каждого символа в демодулированном сигнале, таким образом, чтобы значение мягкого решения для значения выборки каждого символа могло быть выведено в качестве значения мягкого решения, которое лучше представляет вероятность того, что каждый бит равняется 1 или 0.Функцию для каждого бита формируют посредством использования квадратичной функции без использования экспоненциальной функции (exp) для предоставления возможности вычисления и вывода значения мягкого решения для каждого бита для каждого значения выборки без потребности в большой загрузке обрабатывающего устройства.Фиг.1 изображает блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию оборудования радиосвязи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Фиг.2 изображает график, иллюстрирующий демодулированную волну, выведенную посредством схемы детектирования фазы радиооборудования, изображенного на фиг.1.Фиг.3 изображает график, иллюстрирующий процедуры для получения приблизительной кривой, выражающей значение мягкого решения бита MSB.Фиг.4 изображает график, иллюстрирующий процедуры для получения приблизительной кривой, выражающей значение мягкого решения бита LSB.Фиг.5 изображает график, иллюстрирующий сравнение между приблизительной кривой, полученной посредством процедуры, изображенной на фиг.3, и значением фактического измерения.Фиг.6 изображает график, иллюстрирующий сравнение между приблизительной кривой, полученной посредством процедуры, изображенной на фиг.4, и значением фактического измерения.Фиг.7 изображает график, иллюстрирующий взаимосвязь между вероятным распределением и числовым значением мягкого решения относительно бинарного противопоставления в случае бинарного кода, в соответствии с обычным примером.Фиг.8 изображает график, иллюстрирующий пример мягкого решения в случае четырехуровневого кода, в соответствии с обычным примером.Фиг.9 изображает диаграмму, иллюстрирующую амплитуду в случае, когда демодулированную волну рассматривают посредством временной формы волны, а также посредством соответствия амплитуды выделенному амплитуде значению мягкого решения, в соответствии с обычным примером.Фиг.10 изображает график, в котором фиг.7 предписана для случая вероятности того, что бит демодуляции равняется 1.Фиг.11 изображает график, иллюстрирующий измеренные числовые значения вероятности того, что бит демодуляции четырехуровневой модуляции FSK равен 1 при известной частоте появления ошибок с помощью абсциссы в качестве амплитуды, а также с помощью ординаты в качестве вероятности.Описание символов1 — радиочастотная (RF) схема, 2 — схема детектирования фазы, 3 — блок приобретения символа, 4 — блок регенерации тактовых импульсов, 5 — блок декодирования мягкого решения, 71 и 72 — кривая, выражающая распределение вероятности.Предпочтительные варианты осуществления изобретенияФиг.1 изображает блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию оборудования радиосвязи, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В оборудовании радиосвязи, как иллюстрировано на этом чертеже, введенный через антенну сигнал преобразовывают в сигнал промежуточной частоты посредством подстройки, гетеродинного преобразования или подобного, в радиочастотной схеме 1. Демодулированную волну воспроизводят в схеме 2 детектирования фаз на основе сигнала. Демодулированную волну разделяют на выборки с соответствующим интервалом выборок посредством блока 3 приобретения символа на основе тактовых импульсов из блока 4 регенерации тактовых импульсов, преобразовывают в значения мягкого решения бита MSB и бита LSB посредством блока 5 декодирования мягкого решения, а затем выводят.Фиг.2 иллюстрирует демодулированную волну, выведенную посредством схемы 2 детектирования фазы. Абсцисса указывает время. Демодулированную волну разделяют на выборки с соответствующим интервалом выборок посредством блока 3 приобретения символа для обеспечения значения амплитуды в качестве символа приема. Значение амплитуды нормализуют посредством диапазона от -3 до +3. При жестком решении код Грэя используется для определения того, чтобы каждая амплитуда имела значения «-3», «-1», «+1» и «+3», благодаря чему обеспечивая 2-битовые декодированные слова «11», «10», «00» и «01» на один символ. Первая половина декодированных слов называется «битом MSB», а вторая половина декодированных слов называется «битом LSB».При мягком решении должны быть определены точности битов MSB и LSB в каждом символе. Если мягкое решение выполняют посредством линейного взвешивания, то полученное значение амплитуды применяют для соответствия значения амплитуды со значением мягкого решения на фиг.9 для предоставления возможности определения значения мягкого решения относительно битов MSB и LSB. Однако, как было описано выше, воспроизведение кривой фактической вероятности относительно битов MSB и LSB является маловозможным. Даже если кривая линейно приближена, трудно получить значение мягкого решения, корректно представляющее вероятность на основе значения амплитуды. Следовательно, в настоящем варианте осуществления кривая, выражающая вероятность, приближена посредством квадратичной функции. Для сокращения загрузки при обработке вычисления приближения квадратическую кривую формируют посредством деформирования простой квадратической кривой y=x2.Фиг.3 и 4 иллюстрируют процедуры для определения кривой, выражающей значения мягкого решения битов MSB и LSB способом приближения. Другими словами, получаемая кривая является кривой, приближенной к кривой, изображенной на фиг.11. В процессе процедуры амплитуда демодулированной волны устанавливается равной «x», переменную для построения формы кривой устанавливают равной «n», а значение для определения диапазона приближения устанавливают равным «L». Фиг.3 и 4 иллюстрируют процедуры для случаев, в которых n = 2,8, и L = 2,8.Для получения кривой, выражающей значение мягкого решения относительно бита MSB, изначально получают кривую y=ABS(n-ABS(x))+2-n, как иллюстрировано на фиг.3А. Затем значение y относительно кривой устанавливают равным 2 в случае, когда y равняется L или более, а также значение y устанавливают равным 0 в случае, когда y равняется 0 или менее, благодаря чему получают кривую, изображенную на фиг.3B. Значение y относительно кривой, изображенной на фиг.3B, возводится в квадрат для получения кривой, изображенной на фиг.3C. Относительно кривой, изображенной на фиг.3C, из y вычитается 4, и устанавливают в качестве нового y в случае, когда x равняется 0 или более, а также из 4 вычитают y, и устанавливают в качестве нового y в случае, когда x равняется 0 или менее, благодаря чему получают кривую, изображенную на фиг.3D. Кривая, изображенная на фиг.3D, масштабируется таким образом, чтобы числовые значения y находились в диапазоне от 0 до 7. Это может приблизить кривую, выражающую значение мягкого решения бита MSB, к кривой, изображенной на фиг.11.С другой стороны, для получения кривой, выражающей значение мягкого решения относительно бита LSB, первоначально получают кривую y=ABS(ABS(-ABS(x)+2)-2), как иллюстрировано на фиг.4A. Затем значение y относительно кривой устанавливают равным 2 в случае, когда y равняется L или более, благодаря чему получают кривую, изображенную на фиг.4B. Значение y относительно кривой, изображенной на фиг.4B, возводят в квадрат для получения кривой, изображенной на фиг.4C. Относительно кривой, изображенной на фиг.4C, y вычитают из 4, и устанавливают в качестве нового y в случае, когда абсолютное значение x равняется 2 или более, а также 4 вычитают из y, и устанавливают в качестве нового y в случае, когда абсолютное значение x равняется 2 или менее, благодаря чему получают кривую изображенную на фиг.4D. Кривую, изображенную на фиг.4D, масштабируют таким образом, чтобы числовые значения y находились в диапазоне от 0 до 7. Это может приблизить кривую, выражающую значение мягкого решения бита LSB, к кривой, изображенной на фиг.11.Блок 5 декодирования мягкого решения последовательно выполняет вычисление для значения амплитуды, последовательно выбранного в блоке 3 приобретения символа, в соответствии с процедурой для получения кривой, выражающей значение мягкого решения битов MSB и LSB, предоставляя возможность последовательного вывода числовых значений мягкого решения в диапазоне от 0 до 7 для каждого бита каждого символа. В обеих процедурах финальный диапазон масштабирования изменяют для предоставления возможности изменения точности мягкого решения.Фиг.5 иллюстрирует сравнение между приблизительной кривой относительно бита MSB, полученной посредством процедуры, изображенной на фиг.3, и фактическим измеренным числовым значением, изображенным на фиг.11. Фиг.6 иллюстрирует сравнение между приблизительной кривой относительно бита LSB, полученной посредством процедуры, изображенной на фиг.4, и фактическим измеренным числовым значением, изображенным на фиг.11. Из этих чертежей можно увидеть, что кривая фактически измеренной вероятности может быть воспроизведена посредством приблизительной кривой. Значение «L» в процедуре, изображенной на фиг.3 и 4, определяет верхний предел значения амплитуды. Фактически, принятую демодулированную волну фильтруют таким образом, что значение амплитуды, превышающее определенное значение, не выводят. Большое значение амплитуды не снижается в пределах кривой вероятности для того, чтобы вероятность относительно значения амплитуды, превышающего верхний предел, была равна 50%.В соответствии с настоящим вариантом осуществления значение мягкого решения для каждого бита, соответствующее значению амплитуды, может быть получено посредством простой вычислительной обработки, которая следует за процедурой, в которой кривую, выражающую значение мягкого решения, формируют с использованием простой квадратичной функции. Например, обработка может быть описана посредством языка С многими способами. Поскольку переменную n для построения формы кривой, а также значение L для определения диапазона приближения используют в процедуре для формирования кривой, выражающей значение мягкого решения, то эти числовые значения изменяют для предоставления возможности быстрой подстройки формы кривой и приблизительного диапазона. Соответствующий выбор диапазона масштабирования быстро адаптируем к значению мягкого решения, например, из 256 шагов.Для определения кривой, выражающей точность битов MSB и LSB, посредством фактического вычисления вероятности, требуется решение и добавление функций плотности вероятности в соответствующих символьных точках (-3, -1, +1 и +3). Функция плотности вероятности может быть выражена посредством следующего уравнения.[Выражение 1]Когда м является средним значением, а у2 является дисперсией. Среднее число м в символьной точке -3 устанавливают равным -3, а y и y2 могут быть подготовлены предварительно. Если функция плотности вероятности в символьной точке -3 установлена равной N(-3), и, подобным образом, функции плотности вероятности в соответствующих точках установлены равными N(-l), N(+1) и N(+3), то кривая бита MSB может быть определена посредством {N(+1)+N(+3)}/{N(-1)+N(-3)+N(+l)+N(+3)}. Кривая бита LSB может быть определена посредством {N(-1)+N(+1)}/{N(-1)+N(-3)+N(+1)+N(+3)}. Если точность битов MSB и LSB вычисляют в соответствии с процедурой, то наличие экспоненциальной функции (exp) в уравнении функции плотности вероятности повышает загрузку, что приводит к значительно медленной обработке в течение выполнения вычисления посредством процессора DSP или подобного.Следует подразумевать, что настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутым вариантом осуществления, а также что в нем могут быть сделаны различные модификации. Несмотря на то что в вышеупомянутом варианте осуществления значение мягкого решения выводят на основе формы волны амплитуды демодулированного сигнала, в случае с четырехуровневой модуляцией FSK, настоящее изобретение также может быть применено и к другим системам модуляции, в дополнение к четырехуровневой модуляции FSK, до тех пор пока система модуляции будет способна к выделению функции плотности вероятности, следующей за гауссовым распределением, для каждой символьной точки. Например, настоящее изобретение также может быть применено к модуляции QPSK.

Интегративный метод исследования систем управления

ћногомерность статистических данных, присуща¤ сложным социально-экономическим системам, определ¤ет актуальность задач построени¤ группировок и классификаций. ѕри отсутствии обучающих выборок и априорной информации о характере распределени¤ наблюдений растет неопределенность задач разбиени¤ на классы, называемые в этом случае кластерами. ¬ насто¤щее врем¤ разбиение признакового пространства на непересекающиес¤ области осуществл¤етс¤ на основе теоретико-веро¤тностной модификации кластер-анализа. Ќаименьшей формализованностью в этом методе отличаетс¤ процедура вычислени¤ рассто¤ни¤ между объектами исследуемой совокупности. ¬ыбор меры близости (метрики) определ¤етс¤ лишь цел¤ми исследовани¤, природой вектора наблюдени¤ и сведени¤ми о типе распределени¤ его веро¤тностей. ѕри этом используютс¤ метрики махала-нобисского обычного либо взвешенного типа, евклидовых рассто¤ний и другие . »меютс¤ предложени¤ о физически содержательных метриках и использовании метода главных компонент (дл¤ снижени¤ размерности признакового пространства). ¬ то же врем¤ дл¤ повышени¤ объективности оценок вли¤ющих факторов в экспертных нечЄтких базах данных о социально-экономических системах необходимы содержательные управленческие и экономические числовые параметры взаимоотношений объектов. ƒействительно, при использовании разных модификаций метода взвешенной суммы частных технико-экономических показателей не¤вно предполагаетс¤, что при недостатке одних показателей их можно компенсировать избытком других. ќднако часто сравнению подвергаютс¤ предпри¤ти¤, показатели которых отличаютс¤ в несколько раз (фактор неоднородности данных). ѕри таком разбросе показателей чувствительность результирующих показателей не может быть посто¤нной на всем факторном пространстве. Ќа величину интегрального показател¤ результативности вли¤ют не только статистически оцениваемые количественные показатели, но и степени инновационности потенциала предпри¤ти¤, персонала, его мотивированности, прочие социальные и экономические факторы и услови¤, часто плохо поддающиес¤ непосредственной количественной оценке. ƒл¤ оценки таких показателей зачастую примен¤ютс¤ экспертные вербальные оценки типа: Ђнерациональное использование ресурсовї, Ђнизкий уровень подготовки персоналаї, Ђвысокий командный духї. “ака¤ неопределенность исходных данных св¤зана с невозможностью проведени¤ дорогих полномасштабных исследований, а также с ограниченным —ери¤ ЂЕ ќЌќћ» јї 167 Е ќЌќћ» ј » ћ≈Ќ≈ƒ∆ћ≈Ќ“ ѕ–≈ƒѕ–»я“»я доступом к правдивой финансовой и иной отчетности конкурентов. ¬ указанных услови¤х с помощью традиционных подходов трудно получать адекватные экономико-математические модели управлени¤ дл¤ оценки, например, инновационно-ресурсного потенциала предпри¤ти¤ и планировани¤ его использовани¤. ¬ этих случа¤х широко примен¤ютс¤ методы, учитывающие доступные экспертные знани¤. ќчевидно, что такие оценки имеют некоторую степень субъективизма и размытые границы. —нижение степени субъективизма может достигатьс¤ с помощью теории нечЄтких множеств . Ќа наш взгл¤д, целесообразно осуществить процесс интеграции различных инструментов количественного и качественного анализа в единый алгоритм, который позволит использовать преимущества существующих методов и уменьшить их недостатки. ѕрименение количественных методов веро¤тностной оценки вли¤ни¤ факторов на результативные показатели можно оценить на основе регрессионных зависимостей. »спользование таких зависимостей позволит снизить субъективность логических оценок вли¤ни¤ показателей-факторов на прогнозируемое поведение объектов .  роме того, это дает возможность экспертам более обоснованно корректировать оценки под воздействием полученных результатов. ¬звешенные показатели-факторы в инструментарии нечЄтких множеств определ¤ютс¤ методами оценки рисков и граничных значений веро¤тностей качественных характеристик.  ритерием, например, качества или эффективности управлени¤, инновационности или конкурентоспособности предпри¤ти¤ назовЄм число Q I . „ем больше значение этого критери¤ — тем выше устойчивость развити¤ предпри¤ти¤, его инвестиционна¤ привлекательность. Ќа по- “аблица 1 Ќечетка¤ база знаний дл¤ моделировани¤ показател¤ результативности функционировани¤ систем ’1’2’3’4 ¬ысокое¬ысокое¬ысокое¬ысокое ¬ысокое¬ысокое—реднее¬ысокое ¬ысокое—реднее¬ысокое¬ысокое ЕЕЕЕ —реднееЌизкое¬ысокое—реднее —реднее—реднее—реднее—реднее добные результирующие показатели вли¤ют многие производственные, социальные, экономические и другие характеристики. ќбозначим их через ’1, ’2, …., ’n. “огда интегральный показатель результативности функционировани¤ систем будет представл¤ть функциональное отображение вида: ’ = (’1, ’2, …, ’n ) Ѓ Q, где ’ -вектор вли¤ющих характеристик. ѕри значительном числе характеристик их вли¤ние удобно классифицировать в виде иерархического дерева логического вида. «начени¤ факторов будем выражать как отклонение от усредненных показателей по аналогичным факторам сравниваемых предпри¤тий. ƒл¤ моделировани¤ укрупненных вли¤ющих факторов используютс¤ экспертные нечеткие базы знаний типа ћамдани , приведенные в табл. 1. ƒл¤ некоторых факторов количество независимых характеристик может быть значительным. ѕравила отображени¤ нечЄтких значений характеристик в нечеткие значени¤ таких факторов могут быть громоздкими, что затрудн¤ет процедуру сравнительной оценки вариантов развити¤ предпри¤ти¤. ѕоэтому при проведении такой оценки нами предлагаетс¤ комбинировать методы нечеткого моделировани¤ с широко известными методами статистической обработки данных, такими как регрессионный анализ, факторный анализ, многомерное шкалирование и метод главных компонент. “ак, методами факторного анализа и главных компонент можно значительно сократить число исходных характеристик, использу¤ характеристики-заменители либо латентные переменные. ”меньшение числа исходных характеристик позволит значительно упростить формирование свода правил. –азрабатываемый нами интегративный метод предлагаетс¤ включить в общий инструментарий экономико-математического моделировани¤ развити¤ сложных систем. ƒл¤ этого следует учесть особенности оценки их результирующих (зависимых) и объ¤сн¤ющих (предикторных) переменных. „асть из них не поддаетс¤ непосредственному измерению.  роме того, исследователю и эксперту часто не¤сна степень тесноты статистической св¤зи между анализируемыми переменными. ѕоэтому целесообразна следующа¤ методика применени¤ интегративного метода: 1. ѕредрегрессионный анализ многомерной общей совокупности данных: методами коррел¤ционного анализа выбираетс¤ и оцениваетс¤ измеритель статистической св¤зи, провер¤етс¤ гипотеза о еЄ значимости. Ќапример, устанавливаютс¤ сложные св¤зи взаимодействи¤ факторов, вли¤ющих на показатели уровн¤ инновационно- 168 ¬≈—“Ќ»  »Ќ∆Е ќЌј. 2010. ¬ып. 3 (38) Е ќЌќћ» ј » ћ≈Ќ≈ƒ∆ћ≈Ќ“ ѕ–≈ƒѕ–»я“»я сти, адаптивности, производительности труда, ности использовани¤ персонала, который можресурсосбережени¤ и на качество управлени¤ но оценить коэффициентом отношени¤ произвопроизводительностью труда ; дительности труда к средней заработной плате. 2. . ѕри вы¤влении измеримости показателей јпробирование интегративного метода прове-входа и выхода модели стандартными методами дено дл¤ оценки вли¤ни¤ факторов на произво-наход¤тс¤ уравнени¤ регрессионной св¤зи . ¬ дительность труда на примере предпри¤ти¤ пи-случае невозможности непосредственного измещевой отрасли. ћоделирование на основе индек-рени¤ рассматриваемых свойств сложной систесно-факторного метода осуществл¤лось по сле-мы решаетс¤ задача оценивани¤ сводного покадующим факторам вли¤ни¤: динамика процесса зател¤ (F(X)) с точностью до произвольного мосоздани¤ добавленной стоимости; скорость про-нотонного преобразовани¤. —одержательна¤ цесса изменени¤ добавленной стоимости за счЄт (экономико-управленческа¤) интерпретаци¤ цевведени¤ в модель временных характеристик левой функции при достаточной однородности (интенсивность финансового потока; эффектив-исследуемых объектов, их параметров и ограниность использовани¤ рабочего времени; матери-ченности времени применени¤ модели может аловооруженность персонала и потребление ре-быть представлена аппроксимацией линейного сурсов в единицу времени). Ќа целевой показа-вида в виде разложени¤ в р¤д “ейлора либо интель производительности труда вли¤ли указан-дексно-факторной модели; ные факторы. Ќа коэффициент эффективности 3. ќрганизаци¤ обучени¤ и опроса экспертов использовани¤ персонала воздействуют такие дл¤ балльной оценки выходных оценок резульпоказатели, как материалоотдача и фондоотдача тирующих показателей (Fi); (табл. 2). 4. . —татистическа¤ оценка объ¤сн¤ющих пере- »спользовалась следующа¤ модель анализа менных (Xi), дополн¤ема¤ при необходимости производительности труда (в аналогичной фор-экспертными балльными оценками статистичесме оценивалс¤ коэффициент эффективности использовани¤ персонала): ки неизмер¤емых показателей; ? Е¬ –—  ‘ѕ- Е¬-ћ¬ ѕ“ = . (1)   5. ѕостроение искомой целевой функции (F(Xn)) с количественными оценками Fi и Xi; элементов ƒл¤ двух целевых показателей указанных выше, примен¤лась общие исходные данные (табл. 3). ѕолученные результаты анализа ресурсосбережени¤ и применение организационных факторов позволили повысить на 6,78 % уровень использовани¤ рабочего времени . –езультат был достигнут на основе использовани¤ мирового и отечественного опыта организации бизнес-процессов, методов логистики, лучшей организации рабочих мест персонала. — учЄтом сокращени¤ потерь рабочего времени по проекту ЂЅережливое производствої были пересчитаны целевые 6. n оличественное определение антецедентов нечЄтких правил в баллах или дол¤х единицы дл¤ замены нечЄтких словесных показателей в табл. 1 в цел¤х многовариантного прогнозировани¤ или более глубокого анализа. ѕри этом можно рекомендовать дл¤ соизмерени¤ результатов известные в практике вербаль-но-числовые шкалы: очень высока¤ оценка показател¤ — 0,80Е1,00; высока¤ — 0,64Е0,80; сред -н¤¤ — 0,37Е0,64; низка¤ — 0,30Е0,37; очень низка¤ — 0,00Е0,20. ƒостоверность ук занных утверждений можно показать на примере моделировани¤ вли¤ни¤ факторов на уровень эффектив- ¬ли¤ние показателей-факторов на управление производительностью труда “аблица 2 є п/п 1. 2. 3. 4. 5.Ќаименование показателей’арактеристики показателей »нтенсивность финансового потока (  ‘ѕ )’арактеристика финансового потока в анализируемый период  оэффициент эффективного использовани¤ времени (  Е¬ )ѕоказывает уровень потерь рабочего времени в производственных системах ћатериаловооруженность персонала ( ћ¬ )’арактеризирует объем материальных ресурсов на одного работника »нтенсивность переработки материальных ресурсов (  –— )’арактеризирует используемый объем материальных ресурсов в единицу времени ѕроизводительность труда персонала ( ѕ“ )Еффективность труда персонала за анализируемый период —ери¤ ЂЕ ќЌќћ» јї 169 Е ќЌќћ» ј » ћ≈Ќ≈ƒ∆ћ≈Ќ“ ѕ–≈ƒѕ–»я“»я –езультаты индексно-факторного анализа производительности труда и эффективности использовани¤ персонала за период 2009 г. в ќјќ Ђ ћ—ї “аблица 3 Ќаименовани¤ показателей ќбща¤ продолжительность работы за мес¤ц, час. ѕростои за мес¤ц, час. Еффективное врем¤ работы, час. ¬ыручка, тыс. руб. —реднесписочна¤ численность ѕѕѕ, чел. ѕроизводственные запасы, тыс. руб. (ћ) —редн¤¤ заработна¤ плата персонала, руб. »ндексные факторы «начение показате뤻ндекс за периодјбсолютное отклонение январьƒекабрьянварь ƒекабрьянварь — ƒекабрь 338372,671,1034,25 47,4581,2110,27 2913151,0823,98 18 212,0419 338,571,061 126,53 1781781,000,00 17 420,618 117,41,0400696 826 7 1807 7501,07570,00 јбсолютное изменение производитель ности ( Dѕ“ ), тыс. руб. »нтенсивность финансового потока (  ‘ѕ ) тыс. руб./час.  оэффициент использовани¤ времени (  Е¬ ) о.е. ћатериаловооруженность персонала ( ћ¬)ттысс.. руб./чел.  оэффициент ресурсоЄмкости (  –— ) тыс.. руб./час. ѕроизводительность труда персонала ( ѕ“ )тыс. руб./чел.  оэффициент эффективности труда (  Е“ ) руб./руб. 62,5861,390,98-1,19 0,8600,8450,98-0,01 97,87101,781,043,91 51,4848,620,94-2,86 102,31108,641,0616,32 14,2514,010,98-0,23 -1,93 -1,71 3,94 6,03 6,32 показатели производительности труда и эффективности использовани¤ персонала (табл. 4). –езультаты анализа показали, что главными компонентами эффективности использовани¤ персонала ¤вл¤ютс¤ интенсивность финансового потока, эффективность использовани¤ времени, интенсивность использовани¤ ресурсов, ма-териаловооружЄнность персонала.  омпоненты были оценены в динамике указанной ретроспективы. Ето позволило определить набор меропри¤тий по корректировке видов привлекаемых ресурсов дл¤ эффективного ресурсозамещени¤ . ¬ то же врем¤ достоверность анализа снижаетс¤ из-за того, что факторы считаютс¤ жЄстко детерминированными.  роме того, не используетс¤ вариабельность мнений экспертов по отношению к тому или иному сценарию поведени¤ объекта анализа. ƒл¤ устранени¤ недостатков проведена статистическа¤ обработка данных дл¤ получени¤ регрессионной зависимости целевого показател¤ от объ¤сн¤ющих переменных. –егрессивна¤ зависимость производительности труда представлена выражением (2) в зависимости ѕ“  –ј = -10,432 +1,886 ?  фп — 74,635 ?  эв +1,025? ћ¬ -1,307 ?  рс (2) 170 ¬≈—“Ќ»  »Ќ∆Е ќЌј. 2010. ¬ып. 3 (38) Е ќЌќћ» ј » ћ≈Ќ≈ƒ∆ћ≈Ќ“ ѕ–≈ƒѕ–»я“»я “аблица 4 –езультаты реализации проекта ЂЅережливое производствої за период 2009 г. в ќјќ Ђ ћ—ї «начение показател¤ январьƒекабрь 338372,67 22,627,5 316345 18 212,0419 338,57 178178 33 269,8629 512,76 7 1807 750 62,5861,39 0,9330,926 97,87101,78 51,4848,62 111,01119,04 15,4615,35 ќбозначение показател¤ ќбща¤ продолжительность работы за мес¤ц, час. ѕростои за мес¤ц, час. Еффективное врем¤ работы, час. ¬ыручка, тыс. руб. —реднесписочна¤ численность ѕѕѕ, чел. ѕроизводственные запасы, тыс. руб. (ћ) —редн¤¤ заработна¤ плата персонала, руб. »ндексные факторы »нтенсивность финансового потока (  ‘ѕ ) тыс. руб./час.  оэффициент использовани¤ времени (  Е¬ ) о.е ћатериаловооруженность персонала ( ћ¬)тыс. руб./чел.  оэффициент ресурсоЄмкости (  –— )тыс. руб./час. ѕроизводительность труда персонала ( ѕ“ ) тыс. руб./чел.  оэффициент эффективности труда (  Е“ ) руб./руб. »ндекс за периодјбсолютное отклонение январь ƒекабрьянварь — ƒекабрь 1,1034,25 1,214,88 1,0929,37 1,061 126,53 1,000,00 0,88-3 757,09 1,07570,00 0,98-1,19 0,99-0,01 1,04003,91 0,94-2,86 1,0728,02 0,99-0,10 јбсолютное изменение производительности ( Dѕ“ ), тыс. руб. -2,104 -0,809 4,32 6,61 8,02 от объ¤сн¤ющих переменных, указанных в достоверностью оценить степень вли¤ни¤ фактабл. 4, 5. тора на целевой показатель. ѕромышленное предпри¤тие ¤вл¤етс¤ соци- “аким образом, интегративный метод эконоально-экономической системой, в де¤тельности мико-математического моделировани¤ обладакоторой принимают участие различные группы ет следующими преимуществами: больша¤ вастейкхолдеров (собственники, руководители риабельность значений, перекрЄстна¤ оценка организации, остальной персонал, поставщики, интервалов значений, иерархичность уровней потребители, финансовые институты, государоценки, учЄт детерминированной, веро¤тностственные органы). »х поведение трудно оценить ной и функционал

Построение нечеткой модели для автоматизированной

1. Введение Процесс управления информационными системами включает в себя задачи реализации новых проектов и модернизация старых систем. Расширение рынка информационных продуктов и технологий (далее ИТ) позволяет использовать типовые решения по автоматизации. Эти решения касаются выбора стандартов, архитектур, технологического Орлов, принятия решений: учебник / . — М. «Экзамен», 2006. — 573 с. Кригер, решений по автоматизации на основе нечеткой логики / . Экономика, статистика и информатика. Вестник УМО / Научно-практический журнал, №6, 2010 / г. Москва, М.: Изд-во МЭСИ, 2010. — с.237-243 Кригер, математического обеспечения для системы поддержки принятия решения / . Информатика: проблемы, методология, технология / Материалы Х международной научно-методической конференции / г. Воронеж, 11-12 февраля 2010 г. / Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного ун-та, т. 1, 2010. — с.376- 379 с. Ярушкина, теории нечетких и гибридных систем. Учебное пособие / . — М: Финансы и статистика, 2004. — 320 с. Пегат, А. Нечеткое моделирование и управление / А. Пегат; пер. с англ. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — 798 с. Orlov, A. I. Decision theory: the textbook / A.I. Orlov — M. «Examen», 2006. — 573 p. Kriger, A.B. Choice of automation solution base on fuzzy logic / A.B. Kriger. Ekonomika, statistika i Informatika. Vestnik UMO / Scientifically-practice journal, № 6, 2010 / M: The Moscow State University of Economics, Statistics and Informatics, 2010. — pp. 237-243 Kriger, A.B. Choice of mathematic model for decision support system / A.B Kriger. Informatics: problem, methodology, technology / The material of international scientifically-practice conference / Voroneg, 2010, February, 11-12 / Voroneg: Publish and press center of Voronegs National university, V. 1, 2010. — pp.376- 379 Yarushkina, N.G. The base of theory fuzzy and hybrids systems: the manual / N.G. Yarushkina, M.: Finance and Statistic, 2004. — 320 p. Piegat, A. Fuzzy modeling and control / A. Piegat; translation from language edition. — M.: BINOM. Knowledge laboratory, 2011. — 798 p.

Многоканальное иерархическое аудиокодирование с компактной

Изобретение относится к обработке многоканального звука и, в частности, к генерации и использованию параметрической дополнительной информации для описания пространственных свойств многоканального аудиосигнала. Параметрическое представление многоканального аудиосигнала хорошо описывает пространственные свойства аудиосигнала с помощью компактной дополнительной информации, когда информацию когерентности, описывающую когерентность между первым и вторым каналами, получают в рамках процесса иерархического кодирования только для пар каналов, включающих в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны относительно местоположения прослушивания, и включающих в себя второй канал, имеющий только информацию с правой стороны относительно местоположения прослушивания. Поскольку в иерархическом процессе многочисленные звуковые каналы аудиосигнала итерационно смешивают в монофонические каналы, на этапе кодирования можно выбирать соответствующие параметры, которые касаются только пар каналов, переносящих информацию, необходимую для описания пространственных свойств многоканального аудиосигнала. Технический результат — уменьшение количества передаваемых с кодера на декодер параметров, используя иерархическую структуру системы пространственного звука. 22 н. и 22 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Кодер для генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийсредство генерации для генерации параметрической информации, причем данное средство генерации выполнено с возможностью раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и с возможностью получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; исредство обеспечения для обеспечения параметрического представления с помощью выбора информации уровня для пар каналов и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и для ввода показателя лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности аудиосигнала в пределах параметрического представления.

2. Кодер по п.1, в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки левого фронтального канала lf и левого тылового канала lr для получения информации уровня lf/lr, причем объединение левого фронтального канала lf и левого тылового канала lr формирует главный левый канал LM, и обработки правого фронтального канала rf и правого тылового канала rr для получения информации уровня rf/rr, причем объединение правого фронтального канала rf и правого тылового канала rr формирует главный правый канал RM; иобработки главного левого канала LM и главного правого канала RM для получения информации уровня lm/rm и для получения информации когерентности, причем объединение главного левого канала LM и главного правого канала RM формирует главный стереоканал SM.

3. Кодер по п.2, в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки центрального канала се и низкочастотного канала 1о для получения информации уровня се/lo, причем объединение центрального канала се и низкочастотного канала lo формирует главный центральный канал СМ.

4. Кодер по п.3,в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки главного стереоканала SM и главного центрального канала СМ для получения информации уровня sm/cm, причем объединение главного стереоканала SM и главного центрального канала СМ формирует канал смешения; ив котором средство обеспечения выполнено с возможностью определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности и информацию уровня sm/cm.

5. Кодер по п.4, в котором средство обеспечения выполнено с возможностью вычисления показателя лево-правой когерентности в зависимости от информации уровня sm/cm так, что в случае, когда информация уровня sm/cm указывает, что больше энергии находится в главном стереоканале SM, чем в главном центральном канале СМ, показатель лево-правой когерентности ближе к информации когерентности, по сравнению с ситуацией, когда информация уровня sm/cm указывает, что больше энергии находится в главном центральном канале СМ, в этом случае показатель лево-правой когерентности ближе к единице.

6. Кодер по п.4, в котором средство обеспечения выполнено с возможностью вычисления показателя лево-правой когерентности в зависимости от информации уровня sm/cm так, что в случае, когда информация уровня sm/cm указывает, что отношение энергии в главном стереоканале SM и энергии в главном центральном канале СМ превышает предопределенное значение, показатель лево-правой когерентности устанавливается в качестве информации когерентности, по сравнению с ситуацией, когда информация уровня sm/cm указывает, что отношение энергии в главном стереоканале SM к энергии в главном центральном канале СМ остается ниже или равняется упомянутому предопределенному значению, в этом случае показатель лево-правой когерентности устанавливается в единицу.

7. Кодер по п.1,в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки левого фронтального канала lf и правого фронтального канала rf для получения информации уровня lf/rf и первой информации когерентности, причем объединение левого фронтального канала lf и правого фронтального канала rf формирует главный фронтальный канал FM, и обработки левого тылового канала lr и правого тылового канала rr для получения информации уровня lr/rr и получения второй информации когерентности, причем объединение левого тылового канала lr и правого тылового канала rr формирует главный тыловой канал RM; ив котором средство обеспечения выполнено с возможностью определения показателя лево-правой когерентности, объединяя первую информацию когерентности и вторую информацию когерентности.

8. Кодер по п.7, в котором средство обеспечения выполнено с возможностью определения показателя лево-правой когерентности, основываясь на взвешенной сумме первой и второй информации когерентности, используя информацию уровня главного фронтального канала FM и информацию уровня главного тылового канала RM в качестве весов.

9. Кодер по п.7, в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки центрального канала се и низкочастотного канала 1о для получения информации уровня се/lo, причем объединение центрального канала се и низкочастотного канала lo формирует главный центральный канал СМ.

10. Кодер по п.9,в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки главного фронтального канала FM и главного центрального канала СМ для получения информации уровня fm/cm, причем объединение главного фронтального канала FM и главного центрального канала СМ формирует чистый фронтальный канал PF; ив котором средство обеспечения выполнено с возможностью определения показателя лево-правой когерентности, объединяя первую и вторую информацию когерентности, дополнительно используя информацию уровня fm/cm.

11. Кодер по п.10, в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки чистого фронтального канала PF и главного тылового канала RM для получения информации уровня pf/rm, причем объединение чистого фронтального канала PF и главного тылового канала RM формирует канал смешения.

12. Кодер по п.1, в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки пар каналов в дискретных временных кадрах заданной длины.

13. Кодер по п.1, в котором средство генерации выполнено с возможностью обработки пар каналов в дискретных частотных интервалах заданного диапазона частот.

14. Декодер для обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийблок приема для обеспечения параметрического представления аудиосигнала, при этом данный блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иблок обработки для предоставления параметрической информации для пар каналов, при этом данный блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности для, по меньшей мере, одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

15. Декодер по п.14,в котором блок приема выполнен с возможностьюобеспечения информации уровня lf/lr для пары каналов, состоящей из исходного левого фронтального канала lf и исходного левого тылового канала lr, причем объединение исходного левого фронтального канала lf и исходного левого тылового канала lr формирует главный левый канал LM;обеспечения информации уровня rf/rr для пары каналов, состоящей из исходного правого фронтального канала rf и исходного правого тылового канала rr, причем объединение исходного правого фронтального канала rf и исходного правого тылового канала rr формирует главный правый канал RM;обеспечения информации уровня lm/rm для пары каналов, состоящей из главного левого канала LM и главного правого канала RM, причем объединение главного левого канала LM и главного правого канала RM формирует главный стереоканал SM; ив котором блок обработки выполнен с возможностью обеспечения информации когерентности для главного левого канала LM и главного правого канала RM, используя показатель лево-правой когерентности;при этом декодер дополнительно содержит средство разложения, которое имеетпервое средство разложения одного канала на два канала (1-в-2) для генерации главного левого канала LM и главного правого канала RM из главного стереоканала SM, используя информацию уровня lm/rm и показатель лево-правой когерентности;второе средство разложения 1-в-2 для генерации исходного левого фронтального канала lf и исходного левого тылового канала lr из главного левого канала LM, используя информацию уровня lf/lr и предопределенную информацию когерентности; итретье средство разложения 1-в-2 для генерации исходного правого фронтального канала rf и исходного правого тылового канала rr из главного правого канала RM, используя информацию уровня rf/rr и предопределенную информацию когерентности.

16. Декодер по п.15,в котором блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня ce/lo для пары каналов, состоящей из исходного центрального канала се и исходного низкочастотного канала lo, причем объединение исходного центрального канала се и исходного низкочастотного канала lo формирует главный центральный канал СМ; ив котором средство разложения дополнительно содержит четвертое средство разложения 1-в-2 для генерации исходного центрального канала се и исходного низкочастотного канала lo из главного центрального канала СМ, используя информацию уровня ce/lo и предопределенную информацию когерентности.

17. Декодер по п.16,в котором блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня sm/cm для пары каналов, состоящей из главного стереоканала SM и главного центрального канала СМ, причем объединение главного стереоканала SM и главного центрального канала СМ формирует канал смешения; ив котором средство разложения дополнительно содержит пятое средство разложения 1-в-2 для генерации главного стереоканала SM и главного центрального канала СМ из канала смешения, используя информацию уровня sm/cm и предопределенную информацию когерентности.

18. Декодер по п.14, в котором блок приема выполнен с возможностьюобеспечения информации уровня lf/rf для пары каналов, состоящей из исходного левого фронтального канала lf и исходного правого фронтального канала rf, причем объединение исходного левого фронтального канала lf и исходного правого фронтального канала rf формирует главный фронтальный канал FM;обеспечения информации уровня lr/rr для пары каналов, состоящей из исходного левого тылового канала lr и исходного правого тылового канала rr, причем объединение исходного левого тылового канала lr и исходного правого тылового канала rr формирует главный тыловой канал RM; ив котором блок обработки выполнен с возможностью предоставления первой информации когерентности для исходного левого фронтального канала lf и исходного правого фронтального канала rf и для предоставления второй информации когерентности для исходного левого тылового канала lr и исходного правого тылового канала rr, используя показатель лево-правой когерентности;при этом декодер дополнительно содержит средство разложения, которое имеетпервое средство разложения 1-в-2 для генерации исходного левого фронтального канала lf и исходного правого фронтального канала rf из главного фронтального канала FM, используя информацию уровня lf/rf и показатель лево-правой когерентности;второе средство разложения 1-в-2 для генерации исходного левого тылового канала lr и исходного правого тылового канала rr из главного тылового канала RM, используя информацию уровня lr/rr и показатель лево-правой когерентности.

19. Декодер по п.18,в котором блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня ce/lo для пары каналов, состоящей из исходного центрального канала се и исходного низкочастотного канала lo, причем объединение исходного центрального канала се и исходного низкочастотного канала lo формирует главный центральный канал СМ; ив котором средство разложения дополнительно содержит третье средство разложения 1-в-2 для генерации исходного центрального канала ce и исходного низкочастотного канала lo из главного центрального канала СМ, используя информацию уровня ce/lo и предопределенную информацию когерентности.

20. Декодер по п.19,в котором блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня fm/cm для пары каналов, состоящей из главного фронтального канала FM и главного центрального канала СМ, причем объединение главного фронтального канала FM и главного центрального канала СМ формирует чистый фронтальный канал PF; ив котором средство разложения дополнительно содержит четвертое средство разложения 1-в-2 для генерации главного фронтального канала FM и главного центрального канала СМ из чистого фронтального канала PF, используя информацию уровня fm/cm и предопределенную информацию когерентности.

21. Декодер по п.20, в котором блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня pf/rm для пары каналов, состоящей из чистого фронтального канала PF и главного тылового канала RM, причем объединение чистого фронтального канала PF и главного тылового канала RM формирует канал смешения; ив котором средство разложения дополнительно содержит пятое средство разложения 1-в-2 для генерации чистого фронтального канала PF и главного тылового канала RM из канала смешения, используя информацию уровня pf/rm и предопределенную информацию когерентности.

22. Декодер по п.14, в котором блок обработки выполнен с возможностью получения показателя когерентности для всех пар каналов, распространяя принятую лево-правую когерентность в качестве показателей когерентности.

23. Декодер по п.14, в котором блок приема выполнен с возможностью функционирования в первом режиме, обеспечивая информацию уровня для пар каналов и обеспечивая показатель лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны относительно местоположения прослушивания; илифункционирования во втором режиме, обеспечивая информацию уровня для пар каналов и информацию когерентности для тех же самых пар каналов; ипри этом блок обработки выполнен с возможностью доставки параметрической информации для пар каналов, причемв первом режиме блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности для, по меньшей мере, одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иливо втором режиме блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и выбора информации когерентности из параметрического представления.

24. Декодер по п.23, в котором блок приема дополнительно содержит блок приема режима для выбора режима функционирования, используя принятую информацию режима, причем информация режима указывает первый или второй режим, который должен использоваться.

25. Способ генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала и, по меньшей мере, два исходных правых канала относительно местоположения прослушивания, при этом способ содержит этапы, на которыхгенерируют параметрическую информацию, раздельно обрабатывая несколько пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и получая информацию когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иобеспечивают параметрическое представление с помощью выбора информации уровня для передаваемых пар и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и вводят показатель лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности аудиосигнала в пределах параметрического представления.

26. Способ обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, при этом способ содержит этапы, на которыхобеспечивают параметрическое представление аудиосигнала с помощью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; ипредоставляют параметрическую информацию для пар каналов с помощью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности для, по меньшей мере, одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

27. Кодированные звуковые данные с дополнительной информацией, которая содержит параметрическое представление аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, причем это параметрическое представление содержит разности уровней для пар каналов и показатель лево-правой когерентности, полученный из информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления.

28. Приемник, имеющий декодер для обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийблок приема для обеспечения параметрического представления аудиосигнала, при этом данный блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иблок обработки для предоставления параметрической информации для пар каналов, при этом данный блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности, по меньшей мере, для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

29. Передатчик, имеющий кодер для генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийсредство генерации для генерации параметрической информации, при этом данное средство генерации выполнено с возможностью раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и с возможностью получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; исредство обеспечения для обеспечения параметрического представления с помощью выбора информации уровня для пар каналов и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и ввода показателя лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности аудиосигнала в пределах параметрического представления.

30. Способ приема звука на основе обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, при этом данный способ содержит этапы, на которыхобеспечивают параметрическое представление аудиосигнала с помощью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; ипредоставляют параметрическую информацию для пар каналов с помощью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности, по меньшей мере, для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

31. Способ передачи звука на основе генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала и, по меньшей мере, два исходных правых канала относительно местоположения прослушивания, причем данный способ содержит этапы, на которыхгенерируют параметрическую информацию посредством раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и посредством получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иобеспечивают параметрическое представление с помощью выбора информации уровня для передаваемых пар и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и вводят показатель лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления.

32. Система передачи и приема аудиосигнала, имеющая передатчик и приемник, при этом передатчик имеет кодер для генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийсредство генерации для генерации параметрической информации, причем данное средство генерации выполнено с возможностью раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и с возможностью получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; исредство обеспечения для обеспечения параметрического представления с помощью выбора информации уровня для пар каналов и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и ввода показателя лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления; ипри этом приемник имеет декодер для обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет по меньшей мере два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащий:блок приема для обеспечения параметрического представления аудиосигнала, при этом данный блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иблок обработки для предоставления параметрической информации для пар каналов, при этом данный блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности, по меньшей мере, для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

33. Способ передачи и приема аудиосигнала, имеющий способ генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала и, по меньшей мере, два исходных правых канала относительно местоположения прослушивания, причем данный способ содержит этапы, на которыхгенерируют параметрическую информацию посредством раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и посредством получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иобеспечивают параметрическое представление с помощью выбора информации уровня для передаваемых пар и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и вводят показатель лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности аудиосигнала в пределах параметрического представления; ипри этом способ передачи и приема аудиосигнала имеет способ обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет по, меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, при этом данный способ содержит этапы, на которыхобеспечивают параметрическое представление аудиосигнала с помощью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; ипредоставляют параметрическую информацию для пар каналов с помощью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности, по меньшей мере, для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

34. Устройство воспроизведения звука, имеющее декодер для обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийблок приема для обеспечения параметрического представления аудиосигнала, при этом данный блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иблок обработки для предоставления параметрической информации для пар каналов, при этом данный блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности, по меньшей мере, для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

35. Устройство записи звука, имеющее кодер для генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащийсредство генерации для генерации параметрической информации, при этом данное средство генерации выполнено с возможностью раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и с возможностью получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; исредство обеспечения для обеспечения параметрического представления с помощью выбора информации уровня для пар каналов и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и ввода показателя лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности аудиосигнала в пределах параметрического представления.

36. Способ воспроизведения звука на основе обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет, по меньшей мере, два исходных левых канала с левой стороны и, по меньшей мере, два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, при этом данный способ содержит этапы, на которыхобеспечивают параметрическое представление аудиосигнала с помощью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности, по меньшей мере, между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; ипредоставляют параметрическую информацию для пар каналов с помощью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности, по меньшей мере, для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая, по меньшей мере, одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.

37. Способ записи звука на основе генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего, по меньшей мере, два исходных левых канала и, по меньшей мере, два исходных правых канала относительно местоположения прослушивания, причем данный способ содержит этапы, на которыхгенерируют параметрическую информацию посредством раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и посредством получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; иобеспечивают параметрическое представление с помощью выбора информации уровня для передаваемых пар и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, и вводят показатель лево-правой когерентности в выходной поток данных в качестве единственной информации когерентности исходного аудиосигнала в пределах параметрического представления.

38. Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.25.

39. Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.26.

40. Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.30.

41. Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.31.

42. Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.33.

43.Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.36.

44. Компьютер, содержащий машиночитаемый носитель, имеющий код программы, который при его исполнении на компьютере предписывает компьютеру выполнять способ по п.37.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕНастоящее изобретение относится к обработке многоканального звука и, в частности, к генерации и использованию компактной параметрической дополнительной информации для описания пространственных свойств многоканального аудиосигнала.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИВ последнее время методика воспроизведения многоканального звука становится все более важной. Это может быть следствием того, что методики сжатия/кодирования звука, такие как известная методика mp3, сделали возможным распространение аудиозаписей через Интернет или другие каналы передачи информации, имеющие ограниченную полосу пропускания. Методика кодирования mp3 стала настолько известной из-за того факта, что она позволяет распространение всех записей в стереоформате, т.е. в цифровом представлении аудиозаписи, включающем в себя первый, или левый (L), стереоканал и второй, или правый (R), стереоканал.Однако существуют основные недостатки обычных систем двухканального звука. Поэтому была разработана методика окружающего звука. Рекомендованный формат представления многоканального окружающего звука включает в себя, в дополнение к двум стереоканалам L и R, дополнительный центральный канал C и два канала окружающего звука Ls, Rs. Этот эталонный формат звука также упоминается как формат «три/два стерео», который означает три фронтальных канала и два канала окружающего звука. В среде воспроизведения по меньшей мере пять динамиков в пяти соответствующих местоположениях необходимы для получения оптимальной зоны наилучшего восприятия на определенном расстоянии от пяти правильно расположенных громкоговорителей.Современные подходы параметрического кодирования многоканальных аудиосигналов (параметрическое стереокодирование (PS), «пространственное аудиокодирование», «бинауральное кодирование признаков» (BCC) и т.д.) представляют многоканальный аудиосигнал посредством сигнала смешения (микширования) (может быть монофоническим или содержать несколько каналов) и параметрической дополнительной информации («пространственных признаков»), которая характеризует воспринимаемую пространственную звуковую сцену. Различные подходы и методики будут кратко рассмотрены в последующих абзацах.Соотнесенная методика, также известная как параметрическое стереокодирование, описана в J. Breebaart, S. van de Par, A. Kohlrausch, E. Schuijers, «High-Quality Parametric Spatial Audio Coding at Low Bitrates», AES 116th Convention, Berlin, Preprint 6072, май 2004, и E. Schuijers, J. Breebaart, H. Purnhagen, J. Engdegard, «Low Complexity Parametric Stereo Coding», AES 116th Convention, Berlin, Preprint 6073, май 2004.Из предшествующего уровня техники известно несколько методик уменьшения количества данных, требуемых для передачи многоканального аудиосигнала. С этой целью обратимся к фиг.11, которая показывает комбинированное стереоустройство 60. Это устройство может быть устройством, воплощающим, например, кодирование стереоинтенсивности (IS) или бинауральное кодирование признаков (BCC). Такое устройство в общем случае принимает в качестве входной информации по меньшей мере два канала (CH1, CH2, …, CHn) и выводит один несущий канал и параметрические данные. Параметрические данные определяются так, чтобы в декодере можно было вычислять приближенное значение исходного канала (CH1, CH2, …, CHn).Обычно несущий канал включает в себя отсчеты подполос частот, спектральные коэффициенты, отсчеты во временной области и т.д., которые обеспечивают сравнительно высококачественное представление основного сигнала, в то время как параметрические данные не включают в себя такие отсчеты спектральных коэффициентов, но включают в себя параметры управления для управления определенным алгоритмом реконструкции, таким как взвешивание с помощью умножения, временной сдвиг, смещение частоты, сдвиг фазы и т.д. Поэтому параметрические данные включают в себя только сравнительно грубое представление сигнала или соответствующего канала. Указывая в числах, суммарная скорость передачи данных, требуемая для несущего канала, может находиться в диапазоне 60-70 кбит/с в схеме кодирования стандарта MPEG (стандарт на сжатие и воспроизведение движущихся изображений, разработанный Группой экспертов в области кино), в то время как суммарная скорость передачи данных, требуемая для параметрической дополнительной информации для одного канала, может находиться в диапазоне приблизительно 10 кбит/с для 5.1-канальных сигналов. Примером параметрических данных являются известные коэффициенты масштабирования, информация стереоинтенсивности или параметры бинауральных признаков, которые будут описаны ниже.Методика BCC, например, описана в документе AES convention paper 5574, «Binaural Cue Coding applied to Stereo and Multi-Channel Audio Compression», C. Faller, F. Baumgarte, май 2002, Munich, в документе IEEE WASPAA Paper «Efficient representation of spatial audio using perceptual parametrization», октябрь 2001, Mohonk, N.Y. и в 2 документах ICASSP Papers «Estimation of auditory spatial cues for binaural cue coding» и «Binaural cue coding: a novel and efficient representation of spatial audio», авторами которых являются C. Faller и F. Baumgarte, Orlando, FL, май 2002.При кодировании BCC множество входных звуковых каналов преобразуются в спектральное представление, используя основывающееся на DFT (дискретном преобразовании Фурье) преобразование с накладывающимися окнами. Результирующий спектр делят на ненакладывающиеся части. Каждая часть имеет диапазон частот, пропорциональный эквивалентному прямоугольному диапазону частот (ERB). Межканальную разность уровней (ICLD) и межканальную разность во времени (ICTD) оценивают для каждой части. Межканальную разность уровней ICLD и межканальную разность во времени ICTD обычно задают для каждого канала относительно опорного канала и, кроме того, квантуют. Передаваемые параметры окончательно вычисляют в соответствии с предписанными формулами (кодируют), что может зависеть от конкретных частей сигнала, который подлежит обработке.На стороне декодера декодер принимает монофонический сигнал и битовый поток BCC. Монофонический сигнал преобразуют в частотную область и вводят в блок пространственного синтеза, который также принимает декодированные значения ICLD и ICTD. В блоке пространственного синтеза значения параметров BCC (ICLD и ICTD) используют для выполнения операции взвешивания монофонического сигнала для синтезирования многоканальных сигналов, которые после преобразования частота/время представляют реконструкцию исходного многоканального аудиосигнала.В случае BCC комбинированный стереомодуль 60 предназначен для вывода дополнительной информации канала так, чтобы параметрические данные канала квантовались и кодировались, формируя параметры ICLD или ICTD, причем один из исходных каналов используют в качестве опорного канала, кодируя дополнительную информацию канала.Обычно несущий канал формируют из суммы участвующих исходных каналов.Поэтому указанные выше методики дополнительно обеспечивают соответствующее монофоническое представление для воспроизводящей аппаратуры, которая может обрабатывать только несущий канал и не в состоянии обрабатывать параметрические данные для генерации одного или большего количества приблизительных значений более одного входного канала.Методика аудиокодирования, известная как бинауральное кодирование признаков (BCC), также хорошо описана в публикациях патентных заявок США 2003/0219130 A1, 2003/0026441 A1 и 2003/0035553 A1. Дополнительная ссылка также сделана на «Binaural Cue Coding. Part II: Schemes and Applications», C. Faller и F. Baumgarte, IEEE Trans. on Audio and Speech Proc., т.11, No. 6, ноябрь 2003 и на «Binaural cue coding applied to audio compression with flexible rendering», C. Faller и F. Baumgarte, AES 113th Convention, Los Angeles, октябрь 2002. Приведенные публикации патентных заявок США и два приведенных технических издания по методике BCC, авторами которых являются Faller и Baumgarte, включены в настоящее описание посредством ссылки в своей полноте.Хотя параметры ICLD и ICTD представляют самые важные параметры определения местоположения источника звука, пространственное представление с использованием этих параметров ограничивает только максимальное качество, которое может быть достигнуто. Для того чтобы преодолеть это ограничение и, следовательно, для предоставления возможности высококачественного параметрического кодирования параметрическое стереокодирование (как описано в J. Breebaart, S. van de Par, A. Kohlrausch, E. Schuijers (2005) «Parametric coding of stereo audio», Eurasip J. Applied Signal Proc. 9, 1305-1322) применяет три типа пространственных параметров, названных межканальная разность интенсивности (IID), межканальная разность фаз (IPD) и межканальная когерентность (IC). Расширение набора пространственных параметров с помощью параметров когерентности предоставляет возможность параметризации воспринимаемой пространственной ‘распространенности’ или пространственной ‘компактности’ звуковой сцены.В последующем типичная общая схема BCC многоканального звукового кодирования проработана более подробно со ссылкой на фиг.12-14. Фиг.9 показывает такую общую схему бинаурального кодирования признаков для кодирования/передачи многоканальных аудиосигналов. Многоканальные звуковые входные сигналы на входе 110 кодера 112 BCC микшируются в блоке 114 микширования. В настоящем примере исходный многоканальный сигнал на входе 110 представляет собой 5-канальный сигнал окружающего звука, имеющий фронтальный левый канал, фронтальный правый канал, левый канал окружающего звука, правый канал окружающего звука и центральный канал. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения блок 114 микширования генерирует суммарный сигнал с помощью простого суммирования этих пяти каналов в монофонический сигнал. Другие схемы микширования известны из предшествующего уровня техники, например такие, которые при использовании многоканальных входных сигналов могут обеспечивать сигнал микширования, содержащий один канал. Этот один канал выводят на линии 115 суммарного сигнала. Дополнительную информацию, полученную с помощью блока 116 анализа BCC, выводят на линии 117 дополнительной информации. В блоке анализа BCC вычисляют межканальную разность уровней (ICLD) и межканальную разность во времени (ICTD), как было указано выше. Блок 116 анализа BCC предназначен также для вычисления значения межканальной корреляции (значения ICC). Суммарный сигнал и дополнительную информацию передают предпочтительно в квантованной и кодированной форме на декодер 120 BCC. Декодер BCC разбивает переданный суммарный сигнал на множество подполос и применяет масштабирование, задержки и другую обработку для генерации подполос выходных многоканальных аудиосигналов. Эту обработку выполняют так, что параметры ICLD, ICTD и ICC (признаки) восстановленного многоканального сигнала на выходе 121 подобны соответствующим признакам для исходного многоканального сигнала на входе 110 кодера 112 BCC. С этой целью декодер 120 BCC включает в себя блок 122 синтеза BCC и блок 123 обработки дополнительной информации.В дальнейшем внутренняя конструкция блока 122 синтеза BCC объясняется со ссылкой на фиг.13. Суммарный сигнал на линии 115 вводят в блок преобразования время/частота или блок 125 фильтров БФ. На выходе блока 125 присутствует множество N сигналов подполос или, в предельном случае, блок спектральных коэффициентов, когда звуковой набор фильтров 125 выполняет преобразование 1:1, т.е. преобразование, которое производит N спектральных коэффициентов из N отсчетов во временной области (предельная субдискретизация).Блок 122 синтеза BCC дополнительно содержит каскад 126 задержки, каскад 127 изменения уровней, каскад 128 обработки корреляции и каскад 129 блока обратных фильтров БОФ. На выходе каскада 129 восстановленный многоканальный аудиосигнал, имеющий, например, пять каналов в случае 5-канальной системы окружающего звука, можно выводить к набору громкоговорителей 124, как показано на фиг.12.Как показано на фиг.13, входной сигнал s(n) преобразуют в частотную область, или область блока фильтров, посредством элемента 125. Выходной сигнал с помощью элемента 125 умножают так, что получают несколько версий того же самого сигнала, как показано с помощью узла 130 перехода. Количество версий исходного сигнала равно количеству каналов вывода в выходном сигнале, который подлежит восстановлению. Когда в общем случае каждая версия исходного сигнала в узле 130 подвергается определенной задержке d1, d2, …, di, …, dN, параметры задержки вычисляют с помощью блока 123 обработки дополнительной информации на фиг.12 и получают из межканальных разностей во времени, которые определяет блок 116 анализа BCC.То же самое верно для параметров усиления a1, a2, …, ai, …, aN, которые также вычисляются блоком 123 обработки дополнительной информации, основываясь на межканальных разностях уровней, которые вычисляет блок 116 анализа BCC.Параметры ICC, вычисленные с помощью блока 116 анализа BCC, используют для управления функциональными возможностями блока 128 так, чтобы получить определенную корреляцию между задержанными сигналами и сигналами с измененным уровнем на выходах блока 128. Следует отметить, что порядок каскадов 126, 127, 128 может отличаться от случая, показанного на фиг.13.Следует знать, что при покадровой обработке аудиосигнала анализ BCC также выполняют по кадрам, т.е. изменяющимся во времени образом, и также по частоте. Это означает, что для каждой полосы спектра параметры BCC получают отдельно. Это дополнительно означает, что в случае, когда звуковой блок фильтров 125 разбивает входные сигналы, например, на 32 полосовых сигнала, то блок анализа BCC получает набор параметров BCC для каждой из этих 32 полос. Естественно, блок 122 синтеза BCC на фиг.12, который показан подробно на фиг.13, выполняет реконструкцию, которая также основана на этих 32 полосах в данном примере.В дальнейшем обращаются к фиг.14, которая показывает схему для определения некоторых параметров BCC. Обычно параметры ICLD, ICTD и ICC можно определять между произвольными парами каналов. Один из способов, который будет представлен, заключается в определении параметров ICLD и ICTD между опорным каналом и каждым другим каналом. Это показано на фиг.14A.Параметры ICC можно определять по-разному. В наиболее общем случае можно оценивать параметры ICC в кодере между каналами всех возможных пар, как указано на фиг.14B. В этом случае декодер синтезирует ICC так, что он является приблизительно тем же самым, как в исходном многоканальном сигнале между каналами всех возможных пар. Было, однако, предложено оценивать только параметры ICC между двумя самыми сильными каналами в каждый момент времени. Эта схема показана на фиг.14C, где показан пример, в котором в один момент времени параметр ICC оценивают между каналами 1 и 2, а в другой момент времени параметр ICC вычисляют между каналами 1 и 5. Декодер затем синтезирует межканальную корреляцию между самыми сильными каналами в декодере и применяет некоторое эвристическое правило для вычисления и синтезирования межканальной когерентности для оставшихся пар каналов.Относительно вычисления, например, параметров усиления a1, …, aN, основываясь на переданных параметрах ICLD, обращаются к приведенному выше документу соглашения AES 5574. Параметры ICLD представляют распределение энергии в исходном многоканальном сигнале. Без потери общности, на фиг.14A показано, что существует четыре параметра ICLD, которые показывают разность энергии между всеми другими каналами и фронтальным левым каналом. В блоке 123 обработки дополнительной информации параметры усиления a1, …, aN получают из параметров ICLD так, что полная энергия всех восстановленных выходных каналов является такой же, как энергия передаваемого суммарного сигнала (или пропорциональна ей). Простой способ определения этих параметров — 2-этапный процесс, в котором на первом этапе коэффициент усиления для левого фронтального канала устанавливают в единицу, в то время как коэффициенты усиления для других каналов на фиг.14A определяют из переданных значений ICLD. Затем на втором этапе вычисляют энергию всех пяти каналов и сравнивают ее с энергией переданного суммарного сигнала. Затем в отношении всех каналов выполняют понижающее масштабирование, используя коэффициент понижающего масштабирования, который одинаков для всех каналов, причем коэффициент понижающего масштабирования выбирают так, что полная энергия всех восстановленных каналов вывода после масштабирования равна полной энергии переданного суммарного сигнала.Естественно, существуют также другие способы вычисления коэффициентов усиления, которые не основаны на 2-этапном процессе, а для которых нужен только 1-этапный процесс.Обращаясь к параметрам задержки, следует отметить, что параметры задержки ICTD, которые передаются от кодера BCC, могут использоваться непосредственно, когда параметр задержки d1 для левого фронтального канала установлен в нуль. Перемасштабирование делать не требуется, так как задержка не изменяет энергию сигнала.Как было указано выше относительно фиг.14, параметрическая дополнительная информация, т.е. межканальная разность уровней (ICLD), межканальная разность во времени (ICTD) или параметр межканальной когерентности (ICC), может вычисляться и передаваться для каждого из этих пяти каналов. Это означает, что один канал обычно передает четыре набора межканальной разности уровней для пятиканального сигнала. То же самое истинно для межканальной разности во времени. Относительно параметра межканальной когерентности, может также быть достаточно передавать, например, только два набора этих параметров.Как было указано выше относительно фиг.13, нет ни одного параметра разности уровней, параметра разности во времени или параметра когерентности для одного кадра или временной порции сигнала. Вместо этого эти параметры определяются для нескольких различных полос частот так, чтобы была получена частотно-зависимая параметризация. Так как предпочтительно использовать, например, 32 частотных канала, т.е. блок фильтров, имеющий 32 полосы частот для анализа BCC и синтеза BCC, параметры могут занимать довольно большой объем данных. Хотя по сравнению с другими многоканальными передачами параметрическое представление приводит к весьма низкому расходу данных на отсчет, существует длительно сохраняющаяся потребность в дальнейшем уменьшении необходимого расхода данных на отсчет для представления сигнала, имеющего более двух каналов, такого как многоканальный сигнал окружающего звука.Кодирование многоканального аудиосигнала можно преимущественно осуществлять, используя несколько существующих модулей, которые выполняют параметрическое кодирование стереосигнала в один моноканал. В публикации международной патентной заявки WO2004008805 A1 объясняется, как параметрические кодеры стереосигнала можно упорядочивать в иерархической структуре так, что заданное количество входных звуковых каналов впоследствии микшируется в один единственный моноканал. Параметрическая дополнительная информация, описывающая пространственные свойства моноканала микширования, окончательно состоит из всей параметрической информации, последовательно создаваемой в течение процесса итерационного микширования. Это означает, что если существуют, например, три процесса микширования от стерео к моно, вовлеченные в формирование окончательного монофонического сигнала, то окончательное множество параметров, создающих параметрическое представление многоканального аудиосигнала, состоит из трех наборов параметров, полученных в течение каждого отдельного процесса микширования от стерео к моно.Кодер иерархического микширования показан на фиг.15 для более подробного объяснения способа предшествующего уровня техники. Фиг.15 показывает шесть исходных звуковых каналов с 200a по 200f, которые преобразуются в единственный монофонический звуковой канал 202 плюс параметрическую дополнительную информацию. Поэтому шесть исходных звуковых каналов с 200a по 200f необходимо преобразовать из временной области в частотную область, данное преобразование выполняют с помощью блока 204 преобразования, преобразуя звуковые каналы с 200a по 200f в соответствующие каналы с 206a по 206f в частотной области. Придерживаясь иерархического подхода, каналы с 206a по 206f попарно микшируются в три монофонических канала L, R и C (208a, 208b и 208c соответственно). Во время микширования каналов трех пар для каждой пары каналов получают набор параметров, который описывает пространственные свойства исходного стереофонического сигнала, который микшируют в монофонический сигнал. Таким образом, на этом первом этапе микширования генерируют три набора параметров с 210a по 210c для сохранения пространственной информации сигналов с 206a по 206f.На следующем этапе иерархического микширования каналы 208a и 208b микшируются в канал 212 (LR), генерируя набор параметров 210d (набор параметров 4). Наконец, для получения только одного единственного монофонического канала необходимо микширование каналов 208c и 212, в результате чего получают канал 214 (M). При этом генерируют пятый набор параметров 210e (набор параметров 5). Наконец, микшированный монофонический аудиосигнал 214 обратно преобразуют во временную область для получения аудиосигнала 202, который можно воспроизводить с помощью стандартного оборудования.Как описано выше, параметрическое представление аудиосигнала 202 микширования согласно предшествующему уровню техники состоит из всех наборов параметров с 210a по 210e, что означает, что если кто-нибудь захочет восстановить исходный многоканальный аудиосигнал (каналы с 200a по 200f) из монофонического аудиосигнала 202, то все наборы параметров с 210a по 210e потребуются в качестве дополнительной информации монофонического сигнала 202 микширования.Патентная заявка США № 11/032 689 (которая с данного момента упоминается как «объединение признаков согласно предшествующему уровню техники») описывает процесс объединения нескольких значений признаков в один передаваемый признак для сохранения дополнительной информации в схеме неиерархического кодирования. Для того чтобы это сделать, все каналы сначала микшируют, и коды признаков позже объединяются для формирования передаваемых значений признаков (может также быть одно единственное значение), причем объединение зависит от предопределенной математической функции, в которую в качестве переменных вставляют пространственные параметры, которые получают непосредственно из входных сигналов.Современные методики параметрического кодирования двух («стерео») или большего количества («многоканальный») входных звуковых каналов получают пространственные параметры непосредственно из входных сигналов. Примерами таких параметров являются межканальная разность уровней (ICLD) или межканальная разность интенсивности (IID), межканальное запаздывание (ICTD) или межканальная разность фаз (IPD) и межканальная корреляция/когерентность (ICC), каждый из которых передают частотно-избирательным способом, т.е. для каждой полосы частот. В заявке «объединения признаков согласно предшествующему уровню техники» раскрыто, что несколько значений признаков можно объединять в одно значение, которое передают со стороны кодера на сторону декодера. Процесс декодирования использует одно передаваемое значение вместо первоначально отдельно передаваемых значений признаков для восстановления многоканального выходного сигнала. В предпочтительном варианте осуществления эту схему применяют к параметрам ICC. Было показано, что это приводит к значительному уменьшению размера дополнительной информации признаков при сохранении пространственных свойств огромного большинства сигналов. Однако не ясно, как это можно применять в схеме иерархического кодирования.Патентная заявка «объединения признаков согласно предшествующему уровню техники» детализирует принцип изобретения с помощью примера для системы, основанной на двух передаваемых каналах микширования. В предложенном способе, в отношении фиг.15, значения ICC пар каналов Lf/Lr и Rf/Rr объединяются в один передаваемый параметр ICC. Два объединяемых значения ICC получают во время микширования фронтального левого канала Lf и тылового левого канала Lr в канал L и во время микширования фронтального правого канала Rf и тылового правого канала Rr в канал R. Поэтому два объединяемых значения ICC, которые окончательно объединяются в один передаваемый параметр ICC, оба переносят информацию о фронтально-тыловой корреляции исходных каналов, и объединение этих двух значений ICC будет в общем случае сохранять большую часть этой информации. Если придется дополнительно микшировать каналы L и R в один единственный монофонический канал, то можно получить третье значение ICC, которое переносит информацию о лево-правой корреляции каналов микширования L и R. Согласно «объединению признаков согласно предшествующему уровню техники» теперь придется объединять три значения ICC, применяя данную функцию, которая преобразовывает три значения ICC в один передаваемый параметр ICC.Проблемы возникают тогда, когда информацию фронта/тыла смешивают с информацией лева/права, что очевидно невыгодно для воспроизведения исходного многоканального аудиосигнала. В заявке США № 11/032 689 этого избегают с помощью передачи двух каналов микширования, каналов L и R, которые содержат информацию лева/права, и дополнительно передачи одного единственного значения ICC, содержащего информацию фронта/тыла. Это сохраняет пространственные свойства исходных каналов за счет значительно увеличенного расхода данных на отсчет, что является результатом того, что весь дополнительный канал микширования должен передаваться.СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯЦелью настоящего изобретения является обеспечение улучшенной концепции для генерации и использования параметрического представления многоканального аудиосигнала с помощью компактной дополнительной информации в контексте иерархической схемы кодирования.В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью кодера для генерации параметрического представления аудиосигнала, имеющего по меньшей мере два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащего средство генерации для генерации параметрической информации, при этом данное средство генерации выполнено с возможностью раздельной обработки нескольких пар каналов для получения информации уровня для обработанных пар каналов и с возможностью получения информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; и средство обеспечения для обеспечения параметрического представления с помощью выбора информации уровня для пар каналов и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности.В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью декодера для обработки параметрического представления исходного аудиосигнала, причем исходный аудиосигнал имеет по меньшей мере два исходных левых канала с левой стороны и по меньшей мере два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, содержащего блок приема для обеспечения параметрического представления аудиосигнала, при этом данный блок приема выполнен с возможностью обеспечения информации уровня для пар каналов и обеспечения показателя лево-правой когерентности для пары каналов, включающей в себя левый канал и правый канал, причем показатель лево-правой когерентности представляет информацию когерентности по меньшей мере между каналами одной пары, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны; и блок обработки для предоставления параметрической информации для пар каналов, причем данный блок обработки выполнен с возможностью выбора информации уровня из параметрического представления и получения информации когерентности по меньшей мере для одной пары каналов, используя показатель лево-правой когерентности, причем упомянутая по меньшей мере одна пара каналов включает в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью способа генерации параметрического представления аудиосигнала.В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью компьютерной программы, которая воплощает указанный выше способ при исполнении на компьютере.В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью способа обработки параметрического представления исходного аудиосигнала.В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью компьютерной программы, которая воплощает указанный выше способ при исполнении на компьютере.В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения этой цели достигают с помощью кодированных звуковых данных, сгенерированных с помощью создания параметрического представления аудиосигнала, имеющего по меньшей мере два исходных левых канала с левой стороны и два исходных правых канала с правой стороны относительно местоположения прослушивания, причем параметрическое представление содержит разность уровней для пар каналов и показатель лево-правой когерентности, полученный из информации когерентности для пары каналов, включающей в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны, и второй канал, имеющий только информацию с правой стороны.Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что параметрическое представление многоканального аудиосигнала хорошо описывает пространственные свойства аудиосигнала, используя компактную дополнительную информацию, когда информацию когерентности, которая описывает когерентность между первым и вторым каналами, получают в процессе иерархического кодирования только для пар каналов, включающих в себя первый канал, имеющий только информацию с левой стороны относительно местоположения прослушивания, и включающих в себя второй канал, имеющий только информацию с правой стороны относительно местоположения прослушивания. Поскольку в иерархическом процессе множество звуковых каналов исходного аудиосигнала итерационно микшируется предпочтительно в монофонический канал, существует возможность выбора соответствующих параметров дополнительной информации во время процесса кодирования для этапа, в котором задействуются только пары каналов, которые имеют требуемую информацию, необходимую для описания пространственных свойств исходного аудиосигнала, настолько хорошо, насколько это возможно. Это позволяет создавать параметрическое представление исходного аудиосигнала на основе этих выбранных параметров или на основе объединения этих параметров, предоставляя возможность существенного уменьшения размера дополнительной информации, которая содержит пространственную информацию сигнала микширования.Предложенная концепция предоставляет возможность объединения значений признаков для уменьшения доли дополнительной информации в аудиосигнале микширования даже для случая, когда допустим только один (монофонический) канал передачи информации. Соответствующая изобретению концепция даже допускает различные иерархические топологии кодера. Конкретно разъясняется, как можно получать соответствующее единственное значение ICC, которое можно применять в пространственном звуковом декодере, используя иерархический подход кодирования/декодирования для точного воспроизведения исходного звукового образа.В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения воплощают иерархическую структуру кодирования, которая объединяет левый фронтальный и левый тыловой звуковой каналы 5.1-канальных аудиосигналов в главный левый канал и которая одновременно объединяет правый фронтальный и правый тыловой каналы в главный правый канал. Объединяя левые каналы и правые каналы отдельно, важная информация лево-правой когерентности главным образом сохраняется и, согласно изобретению, извлекается на втором этапе кодирования, на котором главный левый и главный правый каналы микшируются в главный стереоканал. Во время этого процесса микширования получают параметр ICC для всей системы, так как этот параметр ICC будет параметром ICC, представляющим с наибольшей точностью лево-правую когерентность. В пределах данного варианта осуществления настоящего изобретения получают параметр ICC, который описывает самую важную лево-правую когерентность шести звуковых каналов с помощью простого упорядочивания этапов иерархического кодирования соответствующим образом, а не применяя некоторую искусственную функцию к набору параметров ICC, которая описывает произвольные пары каналов, как это имеет место в методиках предшествующего уровня техники.В модификации описанного варианта осуществления настоящего изобретения центральный канал и низкочастотный канал аудиосигнала формата 5.1 микшируются в главный центральный канал, причем данный канал содержит, главным образом, информацию о центральном канале, так как низкочастотный канал содержит только сигналы с такой низкой частотой, что местоположение источника сигналов едва ли может быть определено людьми. Может быть выгодно дополнительно управлять значением ICC, полученным, как описано выше, с помощью параметров, описывающих главный центральный канал. Это можно сделать, например, с помощью взвешивания значения ICC с помощью информации об энергии, причем информация об энергии говорит о том, сколько энергии передается через главный центральный канал относительно главного стереоканала.В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения процесс иерархического кодирования выполняют так, что на первом этапе левый фронтальный и правый фронтальный каналы аудиосигнала формата 5.1 микшируются в главный фронтальный канал, тогда как левый тыловой и правый тыловой каналы микшируются в главный тыловой канал. Поэтому в каждом из процессов микширования генерируют значение ICC, которое содержит информацию о важной лево-правой когерентности. Объединенный и передаваемый параметр ICC затем получают из объединения двух отдельных значений ICC, причем преимущественный способ получения передаваемого параметра ICC состоит в том, чтобы создавать взвешенную сумму значений ICC, используя параметры уровня каналов как веса.В модификации изобретения центральный канал и низкочастотный канал микшируются в главный центральный канал, и впоследствии главный центральный канал и главный фронтальный канал микшируются в главный стереоканал. В последнем процессе микширования принимают корреляцию между центральным и стереоканалами, которую используют для управления или изменения передаваемого параметра ICC, таким образом также учитывая вклад центрального канала в фронтальный аудиосигнал. Основное преимущество предварительно описанной системы состоит в том, что можно создавать информацию когерентности так, что каналы, которые вносят самый большой вклад в аудиосигнал, главным образом определяют передаваемое значение ICC. Ими обычно будут фронтальные каналы, но, например, в многоканальном представлении музыкального концерта сигнал аплодирующей аудитории можно акцентировать, используя, главным образом, значение ICC тыловых каналов. Дополнительным преимуществом является то, что распределение веса между фронтальным и тыловым каналами может изменяться динамически, в зависимости от пространственных свойств многоканального аудиосигнала.В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения соответствующий изобретению иерархический декодер выполнен с возможностью приема меньшего количества параметров ICC, чем требуется согласно количеству существующих этапов декодирования. Декодер выполнен с возможностью получения параметров ICC, требуемых для каждого этапа декодирования, из принятых параметров ICC.Это можно делать, получая дополнительные параметры ICC, используя правило получения, которое основано на принятых параметрах ICC и принятых значениях ICLD, или вместо этого — с помощью использования предопределенных значений.В предпочтительном варианте осуществления, однако, декодер предназначен для использования единственного переданного параметра ICC для каждого отдельного этапа декодирования. Это выгодно, так как самая важная корреляция, лево-правая корреляция, сохраняется в передаваемом параметре ICC в рамках соответствующей изобретению концепции. Когда дело обстоит так, слушатель воспринимает воспроизводимый сигнал, который имеет большое сходство с исходным сигналом. Нужно помнить, что параметр ICC определяет перцепционную широту восстановленного сигнала. Если декодер изменяет переданный параметр ICC после передачи, то параметры ICC, описывающие перцепционную широту восстановленного сигнала, могут стать в значительной степени отличающимися для лево-правой и для фронтально-тыловой корреляции при иерархическом воспроизведении. Это было бы самым большим недостатком, т.к. слушатель, который перемещает или вращает свою голову, воспринимает сигнал, который становится перцепционно шире или уже, что, конечно, вызывает наибольшее беспокойство. Этого можно избежать, распространяя один принятый параметр ICC для блоков декодирования иерархического декодера.В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующий изобретению декодер предназначен для приема всего набора значений ICC или, альтернативно, одного значения ICC, причем декодер распознает применяемую стратегию декодирования, принимая указание стратегии в пределах битового потока. Такой обратно совместимый декодер может работать в средах предшествующего уровня техники, декодируя сигналы предшествующего уровня техники, которые передают весь набор данных ICC.ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙДалее описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения с помощью обращения к прилагаемым чертежам, на которых:фиг.1 — структурная схема варианта осуществления соответствующего изобретению иерархического звукового кодера;фиг.2 — вариант осуществления соответствующего изобретению звукового кодера;фиг.2a — возможная схема управления параметрами IIC соответствующего изобретению звукового кодера;фиг.3a, b — графические представления дополнительной информации канала;фиг.4 — второй вариант осуществления соответствующего изобретению звукового кодера;фиг.5 — структурная схема предпочтительного варианта осуществления соответствующего изобретению звукового декодера;фиг.6 — вариант осуществления соответствующего изобретению звукового декодера;фиг.7 — другой вариант осуществления соответствующего изобретению звукового декодера;фиг.8 — соответствующий изобретению передатчик или устройство записи звука;фиг.9 — соответствующий изобретению приемник или устройство воспроизведения звука;фиг.10 — соответствующая изобретению система передачи;фиг.11 — комбинированный стереокодер предшествующего уровня техники;фиг.12 — представление структурной схемы цепочки кодера/декодера BCC предшествующего уровня техники;фиг.13 — структурная схема воплощения блока синтеза BCC предшествующего уровня техники;фиг.14 — представление схемы для определения параметров BCC; ифиг.15 — иерархический кодер предшествующего уровня техники.ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯФиг.1 показывает структурную схему отвечающего изобретению кодера для генерации параметрического представления аудиосигнала. Фиг.1 показывает средство генерации (генератор) 220 для последующего объединения звуковых каналов и генерации пространственных параметров, описывающих пространственные свойства пар каналов, которые объединяются в одиночный канал. Фиг.1 дополнительно показывает средство 222 обеспечения для обеспечения параметрического представления многоканального аудиосигнала с помощью выбора информации разности уровней между каналами пар и определения показателя лево-правой когерентности, используя информацию когерентности, сгенерированную генератором 220.Для демонстрации принципа соответствующей изобретению концепции иерархического многоканального звукового кодирования фиг.1 показывает случай, когда четыре исходных звуковых канала с 224a по 224d итерационно объединяются, получая в результате одиночный канал 226. Исходные звуковые каналы 224a и 224b представляют левый фронтальный и левый тыловой каналы исходного четырехканального аудиосигнала, каналы 224c и 224d представляют правый фронтальный и правый тыловой каналы соответственно. Без потери общности, только два из различных пространственных параметров показаны на фиг.1 (ICLD и ICC). Согласно изобретению генератор 220 объединяет звуковые каналы с 224a по 224d таким образом, чтобы во время процесса объединения мог быть получен параметр ICC, который переносит важную информацию лево-правой когерентности.На первом этапе каналы, содержащие только информацию с левой стороны, 224a и 224b, объединяются в главный левый канал 228a (L), и два канала, содержащие только информацию с правой стороны, 224c и 224d, объединяются в главный правый канал 228b (R). Во время этого объединения генератор генерирует два параметра 230a и 230b ICLD, оба из которых являются пространственными параметрами, содержащими информацию о разности уровней двух исходных каналов, объединяемых в один единственный канал. Генератор также генерирует два параметра 232a и 232b ICC, которые описывают корреляцию между этими двумя каналами, объединяемыми в один канал. Параметры ICLD и ICC 230a, 230b, 232a и 232b перемещают к средству 222 обеспечения.На следующем этапе процесса иерархической генерации главный левый канал 228a объединяют с главным правым каналом 228b в результирующий звуковой канал 226, причем генератор обеспечивает параметр 234 ICLD и параметр 236 ICC, и их оба передают средству 222 обеспечения. Важно отметить, что параметр 236 ICC, сгенерированный на этом этапе объединения, главным образом представляет важную информацию лево-правой когерентности исходного четырехканального аудиосигнала, представленного звуковыми каналами с 224a по 224d.Поэтому средство 222 обеспечения создает параметрическое представление 238 из доступных пространственных параметров 230a, b, 232a, b, 234 и 236 так, что параметрическое представление содержит параметры 230a, 230b, 234 и 236.Фиг.2 показывает предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению звукового кодера, который кодирует многоканальные сигналы формата 5.1 в один монофонический сигнал.Фиг.2 показывает три блока преобразования с 240a по 240c, пять средств с 242a по 242e микширования (2-в-1) двух каналов в один канал, блок 244 объединения параметров и блок 246 обратного преобразования. Исходный 5.1-канальный аудиосигнал задается левым фронтальным каналом 248a, левым тыловым каналом 248b, правым фронтальным каналом 248c, правым тыловым каналом 248d, центральным каналом 248e и низкочастотным каналом 248f. Важно отметить, что исходные каналы группируются таким образом, чтобы каналы, содержащие только информацию с левой стороны, 248a и 248b, формировали одну пару каналов, каналы, содержащие только информацию с правой стороны, 248c и 248d, формировали другую пару каналов, и чтобы центральный канал 248e и 248f низкочастотный канал формировали третью пару каналов.Блоки преобразования с 240a по 240c преобразовывают каналы с 248a по 248f из временной области в их спектральное представление с 250a по 250f в области частотных подполос. На первом иерархическом этапе кодирования 252 левые каналы 250a и 250b кодируются в главный левый канал 254a, правые каналы 250c и 250d кодируются в главный правый канал 254b, и центральный канал 250e и низкочастотный канал 250f кодируются в главный центральный канал 256. Во время этого первого этапа иерархического кодирования 252 три участвующих кодера с 242a по 242c 2-в-1 генерируют каналы 254a, 254b и 256 микширования и, кроме того, наборы важных пространственных параметров 260a, 260b и 260c, причем набор параметров 260a (набор параметров 1) описывает пространственную информацию между каналами 250a и 250b, набор параметров 260b (набор параметров 2) описывает пространственное соотношение между каналами 250c и 250d, и набор параметров 260c (набор параметров 3) описывает пространственное соотношение между каналами 250e и 250f.На втором иерархическом этапе 262 главный левый канал 254a и главный правый канал 254b микшируются в главный стереоканал 264, генерируя пространственный набор параметров 266 (набор параметров 4), причем параметр ICC этого набора параметров 266 содержит важную информацию лево-правой корреляции. Для создания объединенного значения ICC из набора параметров 266 набор параметров 266 можно перемещать к блоку 244 объединения параметров через соединение 268 для передачи данных. На третьем этапе 272 иерархического кодирования главный стереоканал 264 объединяют с главным центральным каналом 256 для формирования результирующего монофонического канала 274. Набор параметров 276, который получают во время данного процесса микширования, может быть передан через соединение 278 для передачи данных к блоку 244 объединения параметров. Наконец, результирующий канал 274 преобразуют во временную область с помощью блока 246 обратного преобразования для создания монофонического аудиосигнала 280 микширования, который является окончательным монофоническим акустическим представлением исходных 5.1-канальных сигналов, представленных звуковыми каналами с 248a по 248f.Для восстановления исходных 5.1-канальных аудиосигналов из монофонического звукового канала 280 микширования дополнительно необходимо параметрическое представление 5.1-канальных аудиосигналов. Из древовидной структуры, показанной на фиг.2, можно заметить, что левые фронтальный и тыловой каналы объединены в L-сигнал 254a. Точно так же правые фронтальный и тыловой каналы объединены в R-сигнал 254b. Впоследствии выполняют объединение L и R-сигналов, которое обеспечивает набор параметров номер 4 (266). В случае этой иерархической структуры простой способ получения объединенного значения ICC состоит в том, чтобы выбрать значение ICC набора параметров номер 4 и взять его в качестве объединенного значения ICC, которое затем включают в параметрическое представление 5.1-канальных сигналов с помощью блока 244 объединения параметров. Более сложные способы могут также учитывать влияние центрального канала (например, при использовании параметров из набора параметров номер 5), как показано на фиг.2a.В качестве примера отношение E(LR)/E(C) энергии, содержавшейся в канале LR (264) и в канале C (256) из набора параметров номер 5, может быть использовано для управления значением ICC. В случае, если большая часть энергии приходит из тракта LR, передаваемое значение ICC должно быть близко к значению ICC (LR) набора параметров номер 4. В случае, если большая часть энергии приходит из C-тракта 256, передаваемое значение ICC должно стать впоследствии близким к 1, как указано на фиг.2a. Данная фигура показывает два возможных способа осуществления этого управления параметром ICC, или с помощью переключения между двумя предельными значениями, когда данное отношение энергии пересекает заданное пороговое значение 286 (управляющая функция 288a), или с помощью постепенного перехода между предельными значениями (управляющая функция 288b).Фиг.3a и 3b показывают сравнение возможного параметрического представления 5.1-канального аудиосигнала, доставляемого от структуры иерархического кодера, используя методику предшествующего уровня техники (фиг.3a) и используя отвечающую изобретению концепцию для аудиокодирования (фиг.3b).Фиг.3a показывает параметрическое представление одного временного кадра и дискретного частотного интервала, как это обеспечивалось бы с помощью методики предшествующего уровня техники. Каждый из кодеров с 242a по 242e 2-в-1 по фиг.2 доставляет одну пару параметров ICLD и ICC, происхождение пар параметров указано на фиг.3a. Следуя подходу предшествующего уровня техники, все наборы параметров, которые обеспечиваются с помощью кодеров с 242a по 242e 2-в-1, должны передаваться вместе с микшированным монофоническим аудиосигналом 280 в качестве дополнительной информации для восстановления 5.1-канальных аудиосигналов.Фиг.3b показывает параметры, которые получают, следуя отвечающей изобретению концепции. Каждый из кодеров с 242a по 242e 2-в-1 непосредственно вносит только один параметр, параметр ICLD. Единственный передаваемый ICC параметр ICCC получают с помощью блока 244 объединения параметров и его не обеспечивают непосредственно с помощью кодеров с 242a по 242e 2-в-1. Как ясно видно на фиг.3a и 3b, отвечающая изобретению концепция иерархического кодера может значительно уменьшать количество данных дополнительной информации по сравнению с методиками предшествующего уровня техники.Фиг.4 показывает другой предпочтительный вариант осуществления существующего изобретения, который предоставляет возможность кодировать 5.1-канальный аудиосигнал в монофонический аудиосигнал в процессе иерархического кодирования и обеспечивать компактную дополнительную информацию. Поскольку принципиальная структура оборудования эквивалентна структуре, описанной на фиг.2, те же самые элементы на двух фигурах маркируют теми же самыми номерами. Различие существует из-за различного группирования входных каналов с 248a по 248f, и, следовательно, порядок, в котором одиночные каналы микшируются в монофонический канал 274, отличается от порядка микширования на фиг.2. Поэтому в последующем описываются только аспекты, отличающиеся от описания по фиг.2, которые являются жизненно важными для понимания варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг.4.Левый фронтальный канал 248a и правый фронтальный канал 248c группируются для формирования пары каналов, центральный канал 248e и низкочастотный канал 248f формируют другую пару входных каналов, и третью пару входных каналов аудиосигнала формата 5.1 формируют левый тыловой канал 248b и правый тыловой канал 248d.На первом этапе иерархического кодирования 252 левый фронтальный канал 250a и правый фронтальный канал 250c микшируются в главный фронтальный канал 290 (F), центральный канал 250e и низкочастотный канал 250f микшируются в главный центральный канал 292 (C), и левый тыловой канал 250b и правый тыловой канал 250d микшируются в главный тыловой канал 294 (S). Набор параметров 300a (набор параметров 1) описывает главный фронтальный канал 290, набор параметров 300b (набор параметров 2) описывает главный центральный канал 292, и набор параметров 300c (набор параметров 3) описывает главный тыловой канал 294.Важно отметить, что набор параметров 300a, так же как набор параметров 300c, содержит информацию, которая описывает важную лево-правую корреляцию между исходными каналами с 248a по 248f. Поэтому набор параметров 300a и набор параметров 300c предоставляются блоку 244 объединения параметров через линии 302a и 302b передачи данных.На втором этапе 262 кодирования главный фронтальный канал 290 и главный центральный канал 292 микшируются в чистый фронтальный канал 304, генерируя набор параметров 300d (набор параметров 4). Этот набор параметров 300d также предоставляют блоку 244 объединения параметров через линию 306 передачи данных.На третьем этапе 272 иерархического кодирования чистый фронтальный канал 304 микшируют с главным тыловым каналом 294 в результирующий канал 274 (M), который затем преобразуют во временную область с помощью блока 246 обратного преобразования для формирования окончательного монофонического звукового канала 280 микширования. Набор параметров 300e (набор параметров 5), который создают при микшировании чистого фронтального канала 304 и главного тылового канала 294, также предоставляют блоку 244 объединения параметров через линию 310 передачи данных.Древовидная структура на фиг.4 сначала выполняет объединение левых и правых каналов отдельно для фронтальной и тыловой сторон. Таким образом основная лево-правая корреляция/когерентность присутствует в наборах параметров 1 и 3 (300a, 300c). Объединенное значение ICC можно создавать с помощью блока 244 объединения параметров, создавая взвешенное среднее значение между значениями ICC наборов параметров 1 и 3. Это означает, что больше веса будет даваться более сильным парам каналов (Lf/Rf по сравнению с Lr/Rr). То же самое можно достигать с помощью получения параметра ICCC объединенного ICC, создавая взвешенную сумму: ICCC = (A*ICC1 + B*ICC2)/(A + B), причем A обозначает энергию в пределах пары каналов, соответствующих ICC1, и B обозначает энергию в пределах пары каналов, соответствующих ICC2.В альтернативном варианте осуществления более сложные способы могут также учитывать влияние центрального канала (например, учитывая параметры набора параметров номер 4).Фиг.5 показывает отвечающий изобретению декодер для обработки принятой компактной дополнительной информации, которая является параметрическим представлением исходного четырехканального аудиосигнала. Фиг.5 содержит блок 310 приема для обеспечения компактного параметрического представления четырехканального аудиосигнала и блок 312 обработки для обработки компактного параметрического представления так, чтобы доставлялось полное параметрическое представление четырехканального аудиосигнала, которое дает возможность восстановить четырехканальный аудиосигнал из принятого монофонического аудиосигнала.Блок 310 приема принимает пространственные параметры ICLD (B) 314, ICLD (F) 316, ICLD (R) 318 и ICC 320. Обеспеченное параметрическое представление, состоящее из параметров 314-320, описывает пространственные свойства исходных звуковых каналов с 324a по 324d.В качестве первого этапа разложения блок 312 обработки предоставляет пространственные параметры, описывающие первую пару каналов 326a, которая является объединением двух каналов 324a и 324b (Rf и Lf), и вторую пару каналов 326b, которая является объединением двух каналов 324c и 324d (Rr и Lr). Для того чтобы это сделать, требуется разность уровней 314 пар каналов. Поскольку пары каналов 326a и 326b содержат левый канал, а также правый канал, разность между парами каналов описывает, главным образом, фронтально-тыловую корреляцию. Поэтому принятый параметр 320 ICC, который переносит, главным образом, информацию о лево-правой когерентности, обеспечивается блоком 312 обработки так, что информацию лево-правой когерентности предпочтительно используют для предоставления отдельных параметров ICC для пар каналов 326a и 326b.На следующем этапе блок 312 обработки предоставляет соответствующие пространственные параметры для обеспечения возможности восстановления одиночных звуковых каналов 324a и 324b из канала 326a и каналов 324c и 324d из канала 326b. Для этого блок 312 обработки предоставляет разности 316 и 318 уровней, и блок 312 обработки должен предоставлять соответствующие значения ICC для двух пар каналов, так как каждая из пар каналов 326a и 326b содержит важную информацию лево-правой когерентности.В одном из примеров блок 312 обработки может просто обеспечивать значение 320 объединенного принятого ICC для пар каналов 326a и 326b разложения. Альтернативно, значение 320 объединенного принятого ICC можно взвешивать для получения отдельных значений ICC для двух пар каналов, причем взвешивание, например, основано на разности уровней 314 этих двух пар каналов.В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения блок обработки обеспечивает принятый параметр 320 ICC для каждого отдельного этапа разложения, чтобы избежать введения дополнительных искажений во время воспроизведения каналов с 324a по 324d.Фиг.6 показывает предпочтительный вариант осуществления декодера, реализующего процедуру иерархического декодирования согласно настоящему изобретению для декодирования монофонического аудиосигнала в многоканальный аудиосигнал формата 5.1, используя компактное параметрическое представление исходного аудиосигнала формата 5.1.Фиг.6 показывает блок 350 преобразования, блок 352 обработки параметров, пять декодеров с 354a по 354e 1-в-2 и три блока с 356a по 356c обратного преобразования.Следует отметить, что вариант осуществления отвечающего изобретению декодера согласно фиг.6 — аналог кодера, описанного на фиг.2, и он предназначен для приема монофонического звукового канала 358 микширования, в отношении которого затем будет выполнено разложение в аудиосигнал формата 5.1, состоящий из звуковых каналов 360a (lf), 360b (lr), 360c (rf), 360d (rr), 360e (co) и 360f (lfe). Канал 358 (m) микширования принимают и преобразуют из временной области в частотную область в его частотное представление 362, используя блок 350 преобразования. Блок 352 обработки параметров принимает объединенный и компактный набор пространственных параметров 364 параллельно с каналом 358 микширования.На первом этапе 363 процесса иерархического декодирования монофонический канал 362 микширования разлагают на главный стереоканал 364 (LR) и главный центральный канал 366 (C).На втором этапе 368 процесса иерархического декодирования главный стереоканал 364 разлагают на главный левый канал 370 (L) и главный правый канал 372 (R).На третьем этапе процесса декодирования главный левый канал 370 разлагают на левый фронтальный канал 374a и левый тыловой канал 374b, главный правый канал 372 разлагают на правый фронтальный канал 374c и правый тыловой канал 374d, и главный центральный канал 366 разлагают на центральный канал 374e и низкочастотный канал 374f.Наконец, шесть одиночных звуковых каналов с 374a по 374f преобразуются блоками с 356a по 356c обратного преобразования в их представление во временной области, и таким образом создается восстановленный аудиосигнал формата 5.1, который имеет шесть звуковых каналов с 360a по 360f. Для сохранения исходных пространственных свойств аудиосигнала формата 5.1 блок 352 обработки параметров, особенно способ, которым блок обработки параметров обеспечивает отдельные наборы параметров с 380a по 380e, является жизненно важным, особенно способ, которым блок 352 обработки параметров получает отдельные наборы параметров с 380a по 380e.Принятый объединенный параметр ICC описывает важную лево-правую когерентность исходных шести каналов аудиосигнала. Поэтому блок 352 обработки параметров создает значение ICC набора параметров 4 (380d) так, что оно имеет сходство с информацией лево-правой корреляции первоначально принятого пространственного значения, передаваемого в пределах набора параметров 364. В самом простом воплощении блок 352 обработки параметров просто использует принятый объединенный параметр ICC.Другой предпочтительный вариант осуществления декодера согласно настоящему изобретению показан на фиг.7, причем декодер по фиг.7 является аналогом кодера на фиг.4.Поскольку кодер на фиг.7 содержит те же самые функциональные блоки, как декодер на фиг.6, последующее обсуждение ограничено этапами, которыми процесс иерархического декодирования отличается от процесса на фиг.6. Это происходит главным образом вследствие того, что монофонический сигнал 362 разлагают в другом порядке и при другой комбинации каналов, поскольку исходный аудиосигнал формата 5.1 микширован по-другому, чем принятый сигнал на фиг.6.На первом этапе 363 процесса иерархического декодирования монофонический сигнал 362 разлагают на главный тыловой канал 400 (S) и чистый фронтальный канал 402 (CF).На втором этапе 368 чистый фронтальный канал 402 разлагают на главный фронтальный канал 404 и главный центральный канал 406.На третьем этапе 372 декодирования главный фронтальный канал разлагают на левый фронтальный канал 374a и правый фронтальный канал 374c, главный центральный канал 406 разлагают на центральный канал 374e и низкочастотный канал 374f, и главный тыловой канал 400 разлагают на левый тыловой канал 374b и правый тыловой канал 374d. Наконец, эти шесть звуковых каналов с 374a по 374f преобразуют из частотной области в их представления во временной области с 360a по 360f, создавая восстановленный аудиосигнал формата 5.1.Для сохранения пространственных свойств исходных сигналов формата 5.1, которые кодер кодирует как дополнительную информацию, блок 352 обработки параметров предоставляет наборы параметров с 410a по 410e декодерам с 354a по 354e 1-в-2. Поскольку важная информация лево-правой корреляции необходима в третьем процессе 372 разложения для создания каналов Lf, Rf, Lr и Rr, блок 352 обработки параметров может обеспечивать соответствующее значение ICC в наборах параметров 410a и 410c, в самом простом воплощении, просто используя передаваемый параметр ICC для создания наборов параметров 410a и 410c. В возможном альтернативном случае принятый параметр ICC можно преобразовывать в отдельные параметры для наборов параметров 410a и 410c, применяя соответствующую функцию взвешивания к принятому параметру ICC, их вес, например, зависит от энергии, передаваемой в главном фронтальном канале 404 и в главном тыловом канале 400. В еще более сложном воплощении блок 352 обработки параметров может также учитывать информацию центрального канала для обеспечения отдельного значения ICC для набора параметров 5 и набора параметров 4 (410a, 410b).Фиг.8 показывает отвечающий изобретению звуковой передатчик или устройство записи звука 500, который имеет кодер 220, входной интерфейс 502 и выходной интерфейс 504.Аудиосигнал может быть подан на входной интерфейс 502 передатчика/устройства записи звука 500. Аудиосигнал кодируют, используя отвечающий изобретению кодер 220 из состава передатчика/устройства записи звука, и кодированное представление выводят на выходной интерфейс 504 передатчика/устройства записи звука 500. Кодированное представление затем может быть передано или сохранено на носителе данных.Фиг.9 показывает отвечающий изобретению приемник или устройство воспроизведения звука 520, имеющий отвечающий изобретению декодер 312, вход 522 битового потока и звуковой выход 524.Битовый поток можно вводить на вход 522 отвечающего изобретению приемника/устройства воспроизведения звука 520. Битовый поток затем декодируют, используя декодер 312, и декодированный сигнал выводят или воспроизводят на выходе 524 изобретенного приемника/устройства воспроизведения звука 520.Фиг.10 показывает систему передачи, содержащую отвечающий изобретению передатчик 500 и отвечающий изобретению приемник 520.Аудиосигнал, вводимый на входном интерфейсе 502 передатчика 500, кодируют и перемещают от выхода 504 передатчика 500 к входу 522 приемника 520. Приемник декодирует аудиосигнал и воспроизводит или выводит аудиосигнал на своем выходе 524.Обсуждаемые примеры отвечающих изобретению декодеров микшируют многоканальный аудиосигнал в монофонический аудиосигнал. Конечно, альтернативно можно микшировать многоканальный сигнал в стереофонический сигнал, что, например, означает для вариантов осуществления, обсуждаемых на фиг.2 и 4, что один этап в процессе иерархического кодирования может быть опущен. Также возможно другое количество результирующих каналов.Предложенный способ иерархического кодирования или декодирования многоканальной звуковой информации, обеспечивающий/использующий компактное параметрическое представление пространственных свойств аудиосигнала, описан, главным образом, для сокращения дополнительной информации с помощью объединения множества значений ICC в одно единственное передаваемое значение ICC. Следует отметить, что описанное изобретение никоим образом не ограничено использованием только одного объединенного значения ICC. Вместо этого, например, можно генерировать два объединенных значения, одно из которых описывает важную лево-правую корреляцию, а другое описывает фронтально-тыловую корреляцию.Это может быть выгодным образом осуществлено, например, в варианте осуществления существующего изобретения, показанном на фиг.2, где с одной стороны левый фронтальный канал 250a и левый тыловой канал 250b объединяются в главный левый канал 254a и где правый фронтальный канал 250c и правый тыловой канал 250d объединяются в главный тыловой канал 254b. Таким образом, на этих двух этапах кодирования вырабатывают информацию о фронтально-тыловой корреляции исходного аудиосигнала, которую можно легко обрабатывать для обеспечения дополнительного значения ICC, содержащего информацию фронтально-тыловой корреляции.Кроме того, в предпочтительной модификации существующего изобретения выгодно иметь процессы кодирования/декодирования, которые могут и использовать отдельно передаваемые параметры предшествующего уровня техники, и, в зависимости от дополнительной информации сигнализации, которую посылают с кодера на декодер, также использовать объединенные передаваемые параметры. Такая система может преимущественно достигать и более высокой точности представления (используя отдельно передаваемые параметры) и, альтернативно, низкого расхода дополнительной информации на отсчет (используя объединенные параметры).Как правило, выбор этого параметра настройки делает пользователь в зависимости от требований применения, таких как количество дополнительной информации, которое может приспособить под себя используемая система передачи. Это позволяет использовать одну и ту же унифицированную архитектуру кодера/декодера, которая может работать в пределах широкого диапазона компромиссов между соответствующим дополнительной информации расходом битов на отсчет/точность. Это является важной возможностью для того, чтобы охватить широкий диапазон возможных применений с отличающимися требованиями и пропускной способностью.В другой модификации такого преимущественного варианта осуществления выбор режима работы также можно делать автоматически с помощью кодера, который анализирует, например, отклонение декодированных значений от идеального результата в случае, если используется режим объединенной передачи. Если не найдено существенного отклонения, то используется передача объединенного параметра. Декодер может даже сам определять, основываясь на анализе обеспечиваемой дополнительной информации, какой режим подходит для использования. Например, если обеспечивается только один пространственный параметр, то декодер автоматически переключается в режим декодирования, использующий объединенные передаваемые параметры.В другой преимущественной модификации настоящего изобретения кодер/декодер автоматически переключается из режима использования объединенных передаваемых параметров в режим использования отдельно передаваемых параметров для обеспечения возможно лучшего соотношения между качеством воспроизведения звука и требуемым низким расходом битов на отсчет, соответствующим дополнительной информации.Как можно заметить из описанных предпочтительных вариантов осуществления кодеров/декодеров на фиг.2, 4, 6 и 7, эти устройства используют те же самые функциональные блоки. Поэтому в другом предпочтительном варианте осуществления создают кодер и декодер, используя то же самое оборудование в пределах одного корпуса.В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения можно динамически переключаться между различными схемами кодирования с помощью группирования различных каналов в пары каналов, что позволяет динамически использовать схему кодирования, которая обеспечивает возможно лучшее качество звука для данного многоканального аудиосигнала.Нет необходимости передавать монофонический канал микширования вместе с параметрическим представлением многоканального аудиосигнала. Также можно передавать параметрическое представление отдельно для предоставления возможности слушателю, который уже имеет монофонический микшированный многоканальный аудиосигнал, например, в виде записи, воспроизводить многоканальный сигнал, используя его существующую многоканальную аппаратуру и параметрическую дополнительную информацию.Вкратце, настоящее изобретение позволяет определять эти объединенные параметры преимущественно из известных параметров предшествующего уровня техники. Применяя соответствующую изобретению концепцию объединения параметров в иерархической структуре кодера/декодера, можно микшировать многоканальный аудиосигнал в основанное на монофоническом сигнале параметрическое представление, получая точную параметризацию исходного сигнала с низким расходом битов на отсчет, соответствующим дополнительной информации (= уменьшение расхода битов на отсчет).Одной из целей настоящего изобретения является то, чтобы кодер объединял определенные параметры с целью сокращения количества параметров, которые должны передаваться. Затем декодер получает недостающие параметры из параметров, которые были переданы, вместо того, чтобы использовать значения параметра по умолчанию, как это происходит в системах предшествующего уровня техники, например, в той, которая показана на фиг.15.Это преимущество становится очевидным, рассматривая снова вариант осуществления иерархического параметрического многоканального звукового кодера, использующий методики предшествующего уровня техники, пример, показанный на фиг.15. Там, входные сигналы (Lf, Rf, Lr, Rr, C и LFE, соответствующие левому фронтальному, правому фронтальному, левому тыловому, правому тыловому, центральному каналам и низкочастотному каналу расширения соответственно) сегментируются и преобразуются в частотную область для получения необходимых неперекрывающихся элементов времени/частоты. Результирующие сигналы впоследствии попарно объединяются. Например, сигналы Lf и Lr объединяются для формирования сигнала «L». Соответствующий набор пространственных параметров (1) генерируют для моделирования пространственных свойств между сигналами Lf и Lr (т.е. состоящий из одного или большего количества IID, ICC, IPD). В варианте осуществления согласно предшествующему уровню техники, показанному на фиг.15, этот процесс повторяют до тех пор, пока не будет получен один выходной канал (M), причем данный выходной канал сопровождается пятью наборами параметров. Применение методик иерархического кодирования предшествующего уровня техники подразумевает дальнейшую передачу всех наборов параметров.Следует отметить, однако, что не все наборы параметров должны содержать значения для всех возможных пространственных параметров. Например, набор параметров 1 на фиг.15 может состоять из параметров IID и ICC, в то время как набор параметров 3 может состоять только из параметров IDD. Если некоторые параметры не передаются для определенных наборов, то иерархический декодер предшествующего уровня техники будет применять значения по умолчанию для этих параметров (например, ICC = + 1, IPD = 0 и т.д.). Таким образом, каждый набор параметров представляет комбинацию только определенных сигналов и не описывает пространственные свойства остальных пар каналов.Эту потерю информации о пространственных свойствах сигналов, чьи параметры не передаются, можно избежать, используя отвечающую изобретению концепцию, согласно которой кодер объединяет определенные параметры так, что самые важные пространственные свойства исходного сигнала сохраняются.Когда, например, параметры ICC объединяются в одно значение, объединенные параметры могут использоваться в декодере вместо всех отдельных параметров (или отдельный параметр, используемый в декодере, может быть получен из переданных параметров). Важной особенностью является то, что процесс объединения параметров кодера выполняют так, что звуковой образ исходного многоканального сигнала сохраняют настолько точно, насколько это возможно, после реконструкции декодером. Передавая параметры ICC, это означает, что ширина (декорреляция) исходного звукового поля должна быть сохранена.Следует отметить, что самым важным значением ICC является значение ICC между левым и правым каналами, так как слушатель обычно смотрит вперед при прослушивании. Это может учитываться преимущественно для создания структуры иерархического кодирования так, что подходящее параметрическое представление аудиосигнала может быть получено в течение процесса итерационного кодирования, причем результирующее объединенное значение ICC представляет, главным образом, лево-правую декорреляцию. Это будет объяснено более подробно позже при обсуждении предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.Отвечающая изобретению схема кодирования/декодирования позволяет уменьшать количество передаваемых с кодера на декодер параметров, используя иерархическую структуру системы пространственного звука, посредством двух следующих показателей:- объединение отдельных параметров кодера для формирования объединенного параметра, который передают на декодер вместо отдельных параметров. Объединение параметров выполняют так, что звуковой образ сигнала (включающего в себя L/R корреляцию/когерентность) сохраняется в максимально возможной степени;- передаваемый объединенный параметр используют в декодере вместо нескольких отдельных передаваемых параметров (или фактически используемые параметры получают из объединенного параметра).В зависимости от конкретных требований по реализации отвечающих изобретению способов отвечающие изобретению способы могут быть воплощены в оборудовании или в программном обеспечении. Воплощение можно выполнять, используя цифровой носитель данных, в частности диск, цифровой многофункциональный диск (DVD) или компакт-диск (CD), содержащий считываемые с помощью электроники управляющие сигналы, которые взаимодействуют с программируемой компьютерной системой так, чтобы выполнялись отвечающие изобретению способы. Таким образом, в общем случае настоящее изобретение является компьютерным программным продуктом с кодом программы, хранящимся на машиночитаемом носителе, причем код программы предназначен для выполнения отвечающих изобретению способов, когда компьютерный программный продукт исполняется на компьютере. Другими словами, отвечающие изобретению способы, таким образом, являются компьютерной программой, имеющей код программы для выполнения по меньшей мере одного из отвечающих изобретению способов, когда данная компьютерная программа исполняется на компьютере.Хотя вышеизложенное конкретно показано и описано в отношении конкретных вариантов осуществления, специалистам будет понятно, что могут быть сделаны различные другие изменения в форме и деталях, не отступая от объема и сущности изобретения. Следует понимать, что различные изменения могут быть сделаны при согласовании с различными вариантами осуществления, не отступая от раскрытых более широких концепций и осмысливая их с помощью приведенной далее формулы изобретения.