Методы и устройства децимации сигнала с повышенным быстродействием для цифрового спектрального анализа

Методы и устройства децимации сигнала с повышенным быстродействием для цифрового спектрального анализа

Автор: Григорян, Михаил Борисович

Шифр специальности: 05.13.05

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2011

Место защиты: Санкт-Петербург

Количество страниц: 143 с. ил.

Артикул: 5385657

Автор: Григорян, Михаил Борисович

Стоимость: 250 руб.

Методы и устройства децимации сигнала с повышенным быстродействием для цифрового спектрального анализа  Методы и устройства децимации сигнала с повышенным быстродействием для цифрового спектрального анализа 

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ДЕЦИМАЦИИ И СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА В СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВАХ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
1.1 Методы и устройства прореживания цифрового потока.
1.2 Реализация методов цифрового спектрального анализа на основе быстрого преобразования Фурье.
1.3 Анализ характеристик элементной базы для реализации алгоритмов децимации и вычисления спектральной оценки
1.4 Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. ОПТИМАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ КАСКАДОВ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВДЕЦИМАТОРОВ НА ПЛИС
2.1 Результаты моделирования и предварительных расчетов.
2.2 Теоретический поиск оптимальных вариантов построения двухкаскадных структур фильтровдециматоров.
2.2.1 Исследование двухкаскадной структуры с точки зрения обеспечения минимума ОТП
2.2.2 Исследование двухкаскадной структуры с точки зрения обеспечения минимума У ВС.
2.3 Практическая реализация фильтровдециматоров на ПЛИС
2.3.1 Основные функциональные узлы ПЛИС, используемые при фильтрации и децимации сигнала
2.3.2 Структурные схемы фильтровдециматоров с несколькими умножителями
2.3.3 Методика практической реализации двухкаскадного фильтрадециматора
2.4 Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА НА ПЛИС НА ОСНОВЕ БПФ.
3.1 Оценка вычислительных затрат при использовании бабочки БПФ с различным основанием
3.1.1 Оценка для алгоритма БПФ с основанием 2.
3.1.2 Оценка для алгоритма БПФ с основанием 4.
3.2 Оценка вычислительных затрат для различных методов спектрального анализа.
3.2.1 Оценка для метода Бартлетта.
3.2.2 Оценка для метода Уэлша.
3.2.3 Графическое представление результатов
3.3 Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ
4.1 Проектирование фильтрадециматора
4.2 Проектирование модуля спектральной оценки
4.3 Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для выведенных соотношений представлена их графическая интерпретация, позволяющая на основе имеющихся ресурсов, дать оценку максимально достижимых параметров спектроанализатора. Четвертая глава посвящена рассмотрению использования полученных теоретических результатов на практике. Для подтверждения целесообразности разработки фильтра-дециматора на основе предложенной методики были сформулированы реальные исходные данные для частотной характеристики фильтра-дециматора, по которым получено оптимальное распределение коэффициентов децимации в двухкаскадной структуре. Для практической разработки спектроанализатора были использованы теоретические результаты третьей главы: установленные соотношения между аппаратными затратами и качественными параметрами спектроанализатора, выраженные в формализованном и графическом виде. Представлено обоснование выбора микросхемы, обладающей требуемыми вычислительными ресурсами, и на ее основе создан узел, обеспечивающий заданные параметры при вычислении спектра. На основе разработанных для фильтров-дециматоров и спектроанализаторов структур в системе проектирования для ПЛИС (ЗиагШвП созданы реальные варианты узлов и рассмотрены их характеристики. Методологической и теоретической основой данного исследования послужили основополагающие труды в области ЦОС Рабинера, Марпла, Херманна, Чана, Гольденберга, Матюшкина, Поляка [, , , 6]. В частности, в работах данных авторов была установлена зависимость между количеством коэффициентов цифрового фильтра и требованиями к его частотной характеристике, связь между коэффициентами децимации цифрового ФД и требуемым числом операций умножения в единицу времени, а также рассмотрены статистические свойства спектральных оценок, полученных с условием взвешивания и наложения входных временных выборок. К методам исследования, использованным в данной диссертационной работе, можно отнести интегральные преобразования дискретных последовательностей; методы цифрового спектрального анализа с использованием обобщения критериев оценки характеристик вычислительных узлов различного функционального назначения, а также методы реализации конкретных узлов ФД и спектроанализатора и их экспериментального исследования. На основе теоретического исследования оптимального распределения коэффициентов децимации в двухкаскадной структуре ФД, обеспечивающего минимальные вычислительные затраты и затраты памяти, предложена методика проектирования ФД,. Разработана структура ФД на основе полифазной обработки сигнала при цифровой фильтрации, предоставляющая возможность параллельного использования умножителей, которые функционируют на частотах, превышающих частоту следования входных отсчетов. Бартлетта) и с перекрытием (метод Уэлша). Предложены критерии оценки вычислительной сложности модуля спектрального анализа цифрового сигнала, выраженные в количестве затрачиваемой памяти и числе умножений в секунду. На основе разработанных структур для модуля спектрального анализа выведены соотношения, устанавливающие связь между основными характеристиками вычислительного модуля (затрачиваемая память и число умножений в секунду) и параметрами спектральной оценки (частотное разрешение и дисперсия). Необходимо подчеркнуть практическую ценность и значимость проведенного исследования. Эффективная реализация устройств вычислительной техники, решающих задачи фильтрации-децимации и спектрального анализа, обеспечивает возможность минимизации аппаратных затрат и снижения требований к затрачиваемой памяти, а также числу и быстродействию умножителей. При этом обеспечивается снижение стоимости и повышение экономической эффективности технических решений. Возможны два подхода к оптимизации: минимизация аппаратных затрат при заданных параметрах качества конкретного узла или реализация узла с наилучшими характеристиками при определенных аппаратных затратах. Второй подход наиболее важен на практике для наилучшей реализации цифрового тракта, совмещающего функции цифровой фильтрации-децимации и спектрального анализа на основе одного физического устройства (интегральное исполнение тракта).

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.205, запросов: 244