Цифровий пристрій запам’ятовування та відтворення радіосигналів

Abstract

Запропоновано способи підвищення продуктивності цифрових пристроїв запам’ятовування та відтворення радіосигналів (РС) через зменшення обчислювальної складності процедур цифрового оброблення сигналів. Виконано вибір та обґрунтування спектрального методу запам’ятовування та відтворення РС. Доведено, що перевагами спектрального цифрового оброблення радіосигналів є можливість оперативного аналізу спектрів РС, необмежені можливості синтезу цифрових сигналів за допомогою процедур швидкого цифрового згортання, значне скорочення обсягу обчислень з цифровою фільтрацією. Розроблено високопродуктивний спосіб перенесення вихідного сигналу аналого-цифрового перетворювача у спектральну область, який передбачає три етапи оброблення цифрових відліків РС. Запропоновано спосіб перенесення радіосигналу з частотної у часову область на базі методики швидкого перетворення Фур’є, що характеризується високою продуктивністю. Розроблено структурну схему цифрового пристрою запам’ятовування та відтворення РС, що функціонує в умовно-реальному масштабі часу. Цей режим передбачає, що аналого-цифрове перетворення та визначення спектра РС здійснюється в реальному часі без втрати інформації, а подальше вторинне оброблення сигналів здійснюється зі швидкістю, яка визначається швидкодією елементної бази цифрового пристрою. Виконано дослідження продуктивності розробленого цифрового пристрою запам’ятовування та відтворення РС. Отримано вираз для визначення коефіцієнта продуктивності. Результати аналізу довели, що запропоновані способи перенесення РС з часової області у частотну область і навпаки, на базі багатоетапного цифрового оброблення масиву вибірок досліджуваного радіосигналу дають можливість суттєво скоротити час для визначення спектральних і часових складових сигналу та забезпечити режим функціонування цифрового пристрою запам’ятовування та відтворення РС в умовно-реальному масштабі часу.

The paper proposes ways to increase the productivity of digital memory devices and radio signals (RSs) by reducing the computational complexity of digital signal processing procedures. The choice and justification of the spectral method of memorizing and reproducing the RS has been fulfilled. It is proved that the advantages of spectral digital processing of radio signals are the possibility of operative analysis of spectra of RS, unlimited possibilities of synthesis of digital signals by means of fast digital collapse, a significant reduction in the volume of computations in digital filtration. A highly productive way of transferring the output signal of an analog-digital converter to a spectral region, which in-volves three stages of processing of digital reference RSs, is developed. The method of transfer of radio frequency signal from frequency to time domain is proposed on the basis of the high speed Fourier transform method. The structural scheme of a digital memory and reproduction device RS, which functions in the conditionally real time scale, is developed. This mode assumes that analog-to-digital conversion and determination of the spectrum of the RS is carried out in real time without loss of information, and further secondary processing of signals is carried out at a rate deter-mined by the speed of the elemental base of the digital device. The research of the performance of the developed digital memory and reproduction device RS was performed. An ex-pression is obtained for determining the productivity factor. The results of the analysis proved that the proposed methods of transferring the RS from the time domain to the frequency region and vice versa, based on the multistage digital processing of the array of samples of the investigated radio signal, enable to significantly shorten the time to determine the spectral and temporal components of the signal and to provide a mode of functioning of the digital memory and reproduction device RS in the conditionally real time scale.

Предложены способы повышения производительности цифровых устройств запоминания и воспроизведения радиосигналов (РС) за счет уменьшения вычислительной сложности процедур цифровой обработки сигналов. Выполнен выбор и обоснование спектрального метода запоминания и воспроизведения РС. Доказано, что пре-имуществами спектрального цифровой обработки радиосигналов является возможность оперативного анализа спектров РС, неограниченные возможности синтеза цифровых сигналов с помощью процедур быстрого цифро-вого свертывания, значительное сокращение объема вычислений при цифровой фильтрации. Разработан высокопроизводительный способ переноса выходного сигнала аналого-цифрового преобразова-теля в спектральную область, предусматривающий три этапа обработки цифровых отсчетов РС. Предложен способ переноса радиосигнала с частотной во временную область на базе методики быстрого преобразования Фурье, характеризуется высокой производительностью. Разработана структурная схема цифрового запоминающего устройства и воспроизведения РС, функциони-рующего в условно-реальном масштабе времени. Этот режим предполагает, что аналого-цифровое преобразо-вание и определение спектра РС осуществляется в реальном времени без потери информации, а дальнейшая вторичная обработка сигналов осуществляется со скоростью, определяемой быстродействием элементной базы цифрового устройства. Выполнены исследования производительности разработанного цифрового запоминающего устройства и воспроизведения РС. Получено выражение для определения коэффициента производительности. Результаты анализа показали, что предложенные способы переноса РС из временной области в частотную область и на-оборот, на базе многоэтапного цифровой обработки массива выборок исследуемого радиосигнала дают воз-можность существенно сократить время для определения спектральных и временных составляющих сигнала и обеспечить режим функционирования цифрового запоминающего устройства и воспроизведения РС в условно-реальном масштабе времени.