Експериментальна оцінка ефективності побудови багатоканальних приймачів сигналів за технологією SDR

Ключові слова: багатоканальний приймач, програмно визначені радіосистеми, експериментальна оцінка ефективності, паралельні обчислення, порядок цифрового фільтра, коефіцієнт децимації

Анотація

Технологія радіосистем, які програмно конфігуруються, у поєднанні з паралельними обчисленнями дає змогу будувати багатоканальні приймачі сигналів. Гнучкість таких систем дозволяє для кожного із приймальних каналів побудувати свій тракт подальшої обробки, конфігурація якого залежить від задач, які повинні бути вирішені, та може включати: фільтрацію, демодуляцію, декодування тощо. Такий підхід до побудови багатоканальних приймачів призводить до збільшення кількості обчислень в режимі реального часу. Теоретичне оцінювання ефективності побудови таких приймачів не враховує багатьох чинників, зокрема: обчислювальних можливостей апаратної платформи, використання методів паралельних обчислень, методів цифрової обробки та їх програмної реалізації, оптимальності коду тощо. У статті наведено експериментальне оцінювання ефективності побудови багатоканальних приймачів сигналів за технологією радіосистем, які програмно конфігуруються, на конкретній апаратній платформі. Для збільшення обчислюваних можливостей апаратної платформи цифрова обробка здійснювалась ресурсами графічного процесора. Спеціальне програмне забезпечення для досліджень розроблялось мовою програмування С\# і складалось із функціонально завершених модулів обробки сигналів, об’єднаних у ланцюг, які працювали під управлінням єдиної серверної оболонки. У результаті дослідження отримано експериментальні залежності максимальної кількості каналів від параметрів сформованих каналів приймання і залежності якості фільтрації каналів від заданих параметрів при програмній реалізації обробки сигналів. Отримані результати дозволяють визначити кількість каналів одночасного приймання при заданому коефіцієнті децимації з використанням різних порядів фільтра, а також здійснити оцінку кількості каналів приймання із заданою якістю фільтрації. При обмежених обчислювальних ресурсах кількість програмно реалізованих каналів у багатоканальному приймачі є компромісним значенням, яке залежить від апаратних ресурсів обчислювальної платформи, обраного порядку та параметрів фільтра при заданому коефіцієнті децимації.

Біографії авторів

О. М. Романов, Науково-дослідний інститут Міністерства оборони України

Романов О. М., к. т. н.

В. Ю. Котюбін, Науково-дослідний інститут Міністерства оборони України

Котюбін В. Ю., науковий співробітник 

Посилання

Перелік посилань

Романов О. М. Застосування SDR технології для моніторингу супутникових каналів зв’язку / О.М. Романов, Р.Л. Ставісюк // Проблеми створення, розвитку та застосування високотехнологічних систем спеціального призначення з урахуванням досвіду антитерористичної операції. – 2016. - Житомир: ЖВІ. – С. 73–74.

Силин А. Технология Software Defined Radio. Теория, принципы и примеры аппаратных платформ / А. Силин // Беспроводные технологии. – 2007. – № 7. С. 22–27.

Software-Defined Radio for Engineers [Електронний ресурс] / T. F. Collins, R. Getz, D. Pu, A. M. Wyglinski. – Norwood : Artech House, 2018. – 352 p.

Richter J. CLR via C# / Jeffrey Richter, Fourth edition. – Redmond : Microsoft Press, 2012. – 862 p.

Gregory K. C++ AMP : Accelerated Massive Parallelism with Microsoft Visual C++ / K. Gregory, A. Miller. – Sebastopol : O’Reilly Media, 2012. – 326 p.

Будко П. А. SDR-технологии и новые принципы приема сообщений в симплексных радиолиниях / П.А. Будко, С.Е. Жолдасов, Г.А. Жуков, Н.П. Будко // Наукоемкие технологии в космических исследованиях земли. – 2013. – № 1. – С. 34–38.

Николашин Ю. Л. SDR радиоустройства и когнитивная радиосвязь в декаметровом диапазоне частот [Електронний ресурс] / Ю.Л. Николашин, И.А. Кулешов, П.А. Будко та ін. // Наукоемкие технологии в космических исследованиях земли. – 2015. – № 1. – С. 20–31.

Романов О. М. Перспективи розвитку засобів моніторингу супутникових мереж зв’язку / О.М. Романов, Д.Ю. Бурлак, Д.В. Коросташов // Проблеми координації воєнно-технічної та оборонно-промислової політики. Перспективи розвитку озброєння та військової техніки, Київ, 12–13 жовт. 2016 р. – К. : ЦНДІ ОВТ ЗС України, 2016. – С. 299–301.

Романов О. М. Підходи до створення багатоканальних апаратно-програмних засобів обробки сигналів / О.М. Романов, Д.Ю. Бурлак, Д.В. Коросташов // Спільні дії військових формувань і правоохоронних органів держави: проблеми та перспективи. – Одеса : Військова академія, 2017. – С. 125–127.

Павлюк В. В. Підходи до побудови багатоканальних програмновизначених комплексів радіоконтролю телеко-мунікаційних мереж / В.В. Павлюк // Системи обробки інформації. – 2018. – № 2(153). – С. 144–151.

Погорелый С. Д. Анализ методов повышения производительности компьютеров с использованием графических процессоров и программно-аппаратной платформы CUDA / С.Д. Погорелый, Ю.В. Бойко, М.И. Трибрат, Д.Б. Грязнов // Математичні машини і системи. – 2010. – № 1. C. 40–54.

Hamming R. W. Numerical methods for scientists and engineers / R. W. Hamming. – New York : Dover Publications, 1973. – 721 p.

Буза М. К. Анализ эффективности параллельных технологий / М. К. Буза // Штучний інтелект. – 2015. – № 1–2. – С. 71–78.

Симонов В. В. Оценка эффективности параллельных алгоритмов для моделирования многослойного персептрона [Електронний ресурс] / В. В. Симонов // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2010. – № 1 (21), часть 2. С. 166–171.

Ifeachor E. C. Digital Signal Processing : a practical approach / E. C. Ifeachor, B. W. Jervis, – 2-d edition. – New York : Addison-Wesley Publishing Company, 1993. – 760 p.

Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. – Москва : Наука, 1974. – 832 с.

References

Romanov O. M. and Stavisyuk R. L. (2016) Zastosuvannya tekhnolohiy SDR dlya monitorynhu suputnykovykh kanaliv zv'yazku [Using SDR technology to monitoring satellite communication channels]. Problems of creation, development and application of high-tech special purpose systems taking into account the experience of antiterrorist operation, pp. 73–74.

Silin A. (2007) Tekhnologiya Software Defined Radio. Teoriya, printsipy i primery apparatnykh platform [Software Defined Radio Technology: Theory, Principles and Examples of Hardware Platforms], Besprovodnye tekhnologii, no 7., pp. 22–27.

Collins T. F., Getz R., Pu D. and Wyglinski A.M. (2018) Software-Defined Radio for Engineers. Artech House, Norwood, 352 p.

Richter J. (2010) CLR via C#: 3-d edition. Microsoft Press, Redmond, 873 p.

Gregory K. and Miller A. (2012) C++ AMP: Accelerated Massive Parallelism with Microsoft Visual C++. O’Reilly Media, 326 p.

Budko P. A., Zholdasov S. E., Zhukov G. A. and Budko N. P. (2013) SDR-tekhnologii i novye printsipy priema soobshchenii v simpleksnykh radioliniyakh [SDR-technologies and new principles of receiving messages in simplex radiolines]. Naukoemkie tehnologii v kosmicheskih issledovaniyah zemli, No 1, pp. 34–38.

Nikolashin Yu. L., Kuleshov I. A., Budko P. A., Zholdasov E. S. and Zhukov G. A. (2015) SDR of the radio device and cognitive radio communication in the decameter range of frequencies. Naukoemkie tehnologii v kosmicheskih issledovaniyah zemli, No 1, pp. 20–31.

Romanov O. M., Burlak D. Yu. and Korostashov D. V. (2016) Perspektyvy rozvytku zasobiv monitorynhu suputny-kovykh merezh zvyazku [Prospects for the development of monitoring facilities for satellite communication networks]. Challenges of coordination of military technical and defense industry policies. Prospects of development of armament and military equipment, pp. 299–301.

Romanov O. M., Burlak D. Yu. and Korostashov D. V. (2017) Pidkhody do stvorennia bahatokanal’nykh aparatno-prohramnykh zasobiv obrobky syhnaliv [Approaches of multichannel hardware and software signal processing creation]. Joint actions of military formations and law enforcement agencies of the state: problems and perspectives, pp. 125–127.

Pavliuk V. V. (2018) Pidkhody do pobudovy bahatokanalnykh prohramnovyznachenykh kompleksiv radiokontroliu telekomunikatsiinykh merezh [Approaches to the construction of multi-channel software defined radio control system for the telecommunication networks]. Systemy obrobky informatsii, No 2(153), pp. 144–151. DOI: 10.30748/soi.2018.153.18

Pogorely S. D., Boyko Yu. V., Tribrat M. I. and Gryaznov D. B. (2010) The analysis of methods of increase of the productivity computers with use of graphic processors and hardwaresoftware platform CUDA. Matematychni mashyny i systemy, No 1, pp. 40–54.

Hamming R. (1973) Numerical methods for scientists and engineers: 2-d edition. Dover Publications, New York, 721 p.

Buza M. K. (2015) Analysis of the effectiveness of parallel technologies. Shtuchnyi intelekt, No 1–2, pp. 71–78.

Simonov V. V. (2010) Efficiency estimation of parallel algorithms for multilayer perceptron modeling. Proceedings of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, No 1 (21), part 2, pp. 166–171.

Ifeachor E. C. and Jervis B. W. (1993) Digital Signal Processing: a practical approach, 2-d edition. Addison-Wesley, 760 p.

Korn G. and Korn Т. (1974) Spravochnik po matematike dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov [Mathematical handbook for scientists and engineers]. Nauka, Moscow, 832 p.

Опубліковано
2019-09-30
Як цитувати
Романов, О. М. і Котюбін, В. Ю. (2019) «Експериментальна оцінка ефективності побудови багатоканальних приймачів сигналів за технологією SDR», Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування, (78), с. 19-26. doi: 10.20535/RADAP.2019.78.19-26.
Номер
Розділ
Телекомунікації, радіолокація і навігація, радіоптика та електроакустика