Исследование линейных алгоритмов и устройств цифровой обработки сигналов в системах связи и радиовещания

• Автор: Елисеев, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 231 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. УСТРОЙСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ, СБОРА И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ
1.1 Общая характеристика алгоритмов работы линейных устройств цифровой обработки сигналов
1.2 Виды передаточных функций цифровых фильтров и соотношение неопределенности
1.3 Свойства симметрии передаточных функций цифрового фильтра..
1.4 Формулировка показателя эффективности алгоритма цифровой обработки сигналов
1.5 Выводы по главе
Глава 2. СИНТЕЗ ЭФФЕКТИВНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ
2.1 Использование декомпозиции для уменьшения вычислительной сложности
2.2 Факторизация передаточной функции
2.3 Использование факторизации передаточной функции для синтеза взвешивающих окон
2.4 Параллельная декомпозиция передаточной функции
2.5 Выводы по главе
Глава 3. ПОСТРОЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ МНОГОКАНАЛЬНЫХ И МНОГОСКОРОСТНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ
3.1. Постановка задачи
3.2. Частотное разделение каналов методом многополосной фильтрации
3.3. Эффективная реализация многоканальных цифровых

фильтров методом трехканального разделения
3.4. Декомпозиция передаточных функций многоскоростных цифровых фильтров
3.5. Выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ЭФФЕКТИВНЫХ ПО КРИТЕРИЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЛОЖНОСТИ
4.1. Разработка методики проектирования устройств цифровой
обработки сигналов на основе декомпозиции их системных функций..
4.2. Разработка и экспериментальное исследование синтезаторов сигналов, реализуемых методами цифровой обработки сигналов .
4.3. Разработка элементов радиовещательных систем передачи
данных
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ МОДУЛЯТОРА
СИСТЕМЫ RDS
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА И ПРОГРАММИРОВАНИЯ НЕРЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХ
ФИЛЬТРОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОГО ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ АППАРАТУРЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОРРЕКЦИИ
СЕТЕВЫХ ТРАКТОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ
Наблюдающееся в настоящее время бурное развитие телекоммуникационного сектора экономики, ставшее возможным благодаря либерализации государственного контроля над телекоммуникациями, наряду с другими тенденциями, характеризуется быстро расширяющимся применением цифровых технологий в действующих и перспективных системах связи, радиовещания и телевидения. Это связано, прежде всего, с известными преимуществами применения цифровых сигналов: высокой потенциальной помехоустойчивостью, возможностями оптимизации использования частотного спектра, перспективами применения в различных телекоммуникационных и информационных системах универсальных аппаратных и программных решений и т.д.
Одним из ключевых факторов развития в этом направлении выступает технологический прогресс. Как отмечалось в [1], «Растущая производительность микропроцессоров, появление мощных сигнальных процессоров, создание высокоэффективных методов компрессии и транспортировки информации — это только часть списка технологических инноваций, ведущих к ускорению развития сетевых технологий ... к увеличению числа услуг связи и снижению их стоимости». Наиболее общую форму оценки прогресса в области микроэлектроники дает закон Мура [1, 2]: производительность интегральных схем, измеряемая операциями/сек, и объем памяти в единице площади удваиваются каждые 18 месяцев, а стоимость микросхем при этом уменьшается на 50 %.
Успешное воплощение перспектив развития инфокоммуникационных технологий во многом базируется на достижениях цифровой обработки сигналов (ЦОС), призванной решать задачи приема, формирования, обработки и передачи информации в реальном масштабе времени [3]. Осуществление сложных алгоритмов ЦОС требует, в свою очередь, применения эффективных базовых алгоритмов ЦОС (фильтрации, спектрального анализа и синтеза сигналов), экономично использующих соответствующие технические ресурсы.

1.4 Формулировка показателя эффективности алгоритма цифровой обработки сигналов
Процедура построения эффективного устройства ЦОС складывается из следующих этапов:
синтез оператора обработки сигналов согласно некоторого критерия оптимальности;
разработка и оптимизация вычислительных алгоритмов согласно критерия эффективности алгоритмов;
разработка схемы реализации полученного алгоритма;
Для ЦФ на первом этапе решается задача аппроксимации импульсной характеристики ЦФ, задача построения спектрального разложения или другие эквивалентные задачи. Полученное решение должно быть представлено в виде численных значений требуемых констант и параметров законов изменения переменных.
Решение задачи аппроксимации - синтезированный оператор обработки сигнала - может быть реализован в виде различных алгоритмов. Например, НЦФ можно представить в виде алгоритма прямой свертки, в виде параллельного каскадного соединения звеньев, а гармонический анализатор - в виде алгоритма быстрого преобразования Фурье или дискретного преобразования Фурье, гребенки ЦФ и т.д.
Выбор алгоритма, наилучшего в смысле установленного критерия эффективности, производится на втором этапе, этот выбор существенно зависит от имеющихся возможностей по реализации процедур обработки.
На третьем этапе разрабатываются архитектура процессора, технические решения отдельных узлов, ориентированные на определенный элементный базис, обеспечивающие воплощение всех достижений, закладываемых на предыдущих этапах, в конкретном устройстве.
Таким образом, этап разработки вычислительного алгоритма - это важный этап проектирования устройства, на котором алгоритм должен быть опи-