Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой
Разработана архитектура многоканальных устройств цифровой обработки сигналов, позволяющая существенно сократить затраты аппаратурного ресурса на их реализацию. Запропоновано метод синтезу багатоканальних пристроїв цифрової обробки сигналів, які працюють в умовах обмежень на сумарну енергію зондуючог...
Saved in:
| Published in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51950 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой / П.Е. Баранов, А.Н. Шейк-Сейкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 3. — С. 25-28. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860240384285736960 |
|---|---|
| author | Баранов, П.Е. Шейк-Сейкин, А.Н. |
| author_facet | Баранов, П.Е. Шейк-Сейкин, А.Н. |
| citation_txt | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой / П.Е. Баранов, А.Н. Шейк-Сейкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 3. — С. 25-28. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Разработана архитектура многоканальных устройств цифровой обработки сигналов, позволяющая существенно сократить затраты аппаратурного ресурса на их реализацию.
Запропоновано метод синтезу багатоканальних пристроїв цифрової обробки сигналів, які працюють в умовах обмежень на сумарну енергію зондуючого сигналу та час обзору контрольованої зони. Показано, що розроблена ранжирувана архітектура позволяє значно (в рази) знизити затрати апаратурного ресурсу проектованих пристроїв.
The architecture synthesis method is proposed for multichannel digital signal's processing units under an effect of the complex interference, functioning in conditions of limits of the probing signal total energy and time of the controlled space viewing. It is shown that devising architecture provides considerable (in several times) reducing equipment's recourse of the designing units.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:29:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
25
ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀ×È È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËÎÂ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
22.02 2010 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. À. È. ÖÎÏÀ
(ÕÍÓÐÝ, ã. Õàðüêîâ)
Ä. ò. í. Ï. Å. ÁÀÐÀÍÎÂ, À. Í. ØÅÉÊ-ÑÅÉÊÈÍ
Óêðàèíà, Îäåññêèé íàöèîíàëüíûé ïîëèòåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
E-mail: ans@irt.opu.ua
ÌÍÎÃÎÊÀÍÀËÜÍÛÅ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ
ÖÈÔÐÎÂÎÉ ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËÎÂ
Ñ ÐÀÍÆÈÐÎÂÀÍÍÎÉ ÀÐÕÈÒÅÊÒÓÐÎÉ
Ðàçðàáîòàíà àðõèòåêòóðà ìíîãîêà-
íàëüíûõ óñòðîéñòâ öèôðîâîé îáðàáîò-
êè ñèãíàëîâ, ïîçâîëÿþùàÿ ñóùåñòâåííî
ñîêðàòèòü çàòðàòû àïïàðàòóðíîãî
ðåñóðñà íà èõ ðåàëèçàöèþ.
Ðåçóëüòàòû ñèíòåçà àëãîðèòìîâ ìíîãîêàíàëüíîãî
(ÌÊ) îáíàðóæåíèÿ ñèãíàëîâ íà ôîíå êîìïëåêñà ðàç-
íîðîäíûõ ïîìåõ ïîêàçûâàþò, ÷òî ñèñòåìà îáðàáîòêè
äîëæíà áûòü àäàïòèâíîé, èçìåíÿþùåé ñâîè ïàðàìåò-
ðû àäåêâàòíî ïîìåõîâîé îáñòàíîâêå.
Òàê, íàïðèìåð, îáíàðóæåíèå ñèãíàëîâ íà ôîíå
íåêîððåëèðîâàííûõ ïîìåõ ïðè îãðàíè÷åíèÿõ, íàêëà-
äûâàåìûõ íà ðåçóëüòèðóþùóþ ýíåðãèþ èçëó÷åíèÿ è
íà âðåìÿ îáçîðà êîíòðîëèðóåìîé çîíû, òðåáóåò ïåðå-
ðàñïðåäåëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîãî ðåñóðñà ìåæäó êà-
íàëàìè, à ñëåäîâàòåëüíî, è ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ìåæ-
äó íèìè êîýôôèöèåíòîâ ñæàòèÿ ïàðöèàëüíûõ ñèãíà-
ëîâ è ÷èñëà ïîñûëîê ýòèõ ñèãíàëîâ [1, 2].
Îáíàðóæåíèå ñèãíàëîâ íà ôîíå êîððåëèðîâàííûõ
ïîìåõ, èñïîëüçóþùåå àäàïòèâíûå àëãîðèòìû êîìïåí-
ñàöèè ïîìåõ, òàêæå òðåáóåò èñïîëüçîâàíèÿ ðàçíîãî ÷èñëà
èìïóëüñîâ (ïîñûëîê) â êàæäîì èç êàíàëîâ [3, 4].
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ÌÊ-ñèñòåìà öèôðîâîé îáðà-
áîòêè ñèãíàëîâ (ÖÎÑ) íà ôîíå êîìïëåêñà ðàçíîðîä-
íûõ ïîìåõ ïðè òðàäèöèîííîì ïîñòðîåíèè, ðàññ÷è-
òàííîì íà ìàêñèìàëüíûå çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ñæà-
òèÿ ñèãíàëà è ÷èñëà îáðàáàòûâàåìûõ èìïóëüñîâ â
êàæäîì êàíàëå, áóäåò èìåòü ñóùåñòâåííûé èçáûòîê
àïïàðàòóðíîãî ðåñóðñà (ÀÐ).
Èçâåñòåí ðÿä ïðèêëàäíûõ âûñîêîïðîèçâîäèòåëü-
íûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì (ÂÑ), îáåñïå÷èâàþùèõ
ìíîãîêàíàëüíóþ ÖÎÑ â ðåàëüíîì âðåìåíè, èìåþùèõ
ïåðåñòðàèâàåìóþ àðõèòåêòóðó ðàñïðåäåëåííîãî [5] è
êëàñòåðíîãî [6] òèïîâ. Ñèñòåìû ÿâëÿþòñÿ óíèâåðñàëü-
íûìè, ò. å. ìîãóò áûòü çàïðîãðàììèðîâàíû íà ðåøå-
íèå øèðîêîãî êðóãà ïðèêëàäíûõ çàäà÷, à ñëåäîâà-
òåëüíî, ïî îïðåäåëåíèþ, îáëàäàþò èçáûòî÷íîñòüþ ÀÐ.
Êðîìå òîãî, äëÿ òàêèõ ñèñòåì íå îïðåäåëåí âûáîð ñóì-
ìàðíîãî ÀÐ ïðèìåíèòåëüíî ê äàííîé çàäà÷å.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ñòàòüè ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà àð-
õèòåêòóðû (ñïîñîáà îðãàíèçàöèè) ÌÊ-ñèñòåì ÖÎÑ,
ïîçâîëÿþùåé ïåðåðàñïðåäåëÿòü ÀÐ ìåæäó êàíàëàìè
ñèñòåìû â ñîîòâåòñòâèè ñ ïîìåõîâîé ñèòóàöèåé è èìå-
þùåé ìèíèìàëüíóþ åãî èçáûòî÷íîñòü.
Îñíîâíûå êîìïîíåíòû ÀÐ � ýòî âû÷èñëèòåëüíûé
ðåñóðñ (ÂÐ) QÂ, îáåñïå÷èâàþùèé ðåàëèçàöèþ àëãî-
ðèòìîâ îáðàáîòêè; êîììóòàöèîííûé ðåñóðñ (ÊÐ) QÊ,
îáåñïå÷èâàþùèé ðåêîíôèãóðàöèþ ñèñòåìû, è óïðàâ-
ëÿþùèé ðåñóðñ (ÓÐ) QÓ, îñóùåñòâëÿþùèé óïðàâëå-
íèå ñèñòåìîé.
Ïîñêîëüêó îñíîâíîé âåñ èìååò ÂÐ, ïðè ñèíòåçå
ñòðóêòóðû ñèñòåìû áóäåì â ïåðâóþ î÷åðåäü ó÷èòû-
âàòü çàòðàòû íà åãî ðåàëèçàöèþ, à ïðè êîìïëåêñíîé
îöåíêå ðåçóëüòàòîâ ñèíòåçà � åùå è çàòðàòû íà ÊÐ,
òàêæå îêàçûâàþùèé çàìåòíîå âëèÿíèå íà îáùèé ðå-
ñóðñ ñèñòåìû.  ýòîì ñëó÷àå âûðàæåíèå äëÿ ñóì-
ìàðíûõ çàòðàò èìååò âèä
Q0=QÂ+γQÊ, (1)
ãäå γ � êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé îòíîñèòåëüíóþ
ñëîæíîñòü ðåàëèçàöèè â ÂÑ êîììóòàöèîííûõ (ÊÝ) è
âû÷èñëèòåëüíûõ (ÂÝ) ýëåìåíòîâ.
Ïðè íåîáõîäèìîñòè ó÷åòà ÓÐ (â ðàìêàõ êîìïëåêñ-
íîãî ïîäõîäà ê ïðîåêòèðîâàíèþ [7]), âûðàæåíèå (1)
ïðåîáðàçóåòñÿ ê âèäó
Q0=QÂ+γ1QÊ+γ2QÓ, (2)
ãäå γ1, γ2 � êîýôôèöèåíòû îòíîñèòåëüíîé ñëîæíîñòè
ðåàëèçàöèè ÊÝ è ýëåìåíòîâ óïðàâëåíèÿ, ñîîòâåòñòâåííî.
 çàâèñèìîñòè îò òîãî, êàêèå èñïîëüçóþòñÿ àëãî-
ðèòìû âíóòðèèìïóëüñíîé è ìåæäóïåðèîäíîé îáðà-
áîòêè, îáåñïå÷èâàþùèå ÌÊ-îáíàðóæåíèå ñèãíàëîâ,
ìîæåò íàáëþäàòüñÿ ðàçëè÷íàÿ ñòåïåíü çàâèñèìîñòè
ìåæäó ïàðàìåòðàìè Pi ðåàëèçóåìûõ àëãîðèòìîâ (êî-
ýôôèöèåíò ñæàòèÿ ñèãíàëà, ÷èñëî îáðàáàòûâàåìûõ
èìïóëüñîâ è ò. ä.) è ÂÐ, íåîáõîäèìûì äëÿ ðåàëèçàöèè
ýòèõ àëãîðèòìîâ (çàâèñèìîñòü «ïàðàìåòð�ðåñóðñ»).
Íàïðèìåð, ÌÊ-ôèëüòð ñæàòèÿ, ðåàëèçîâàííûé íà
áàçå ÊÈÕ-ôèëüòðà ïðÿìîé ôîðìû, õàðàêòåðèçóåòñÿ
ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ «ïàðàìåòð�ðåñóðñ», ÌÊ-
ôîðìèðîâàòåëü ðåøàþùåé ñòàòèñòèêè, îñóùåñòâëÿ-
þùèé ïðÿìîå îáðàùåíèå êîððåëÿöèîííîé ìàòðèöû
âõîäíîãî ïðîöåññà, � êóáè÷åñêîé çàâèñèìîñòüþ, à
ðåàëèçîâàííûé íà áàçå îðòîãîíàëèçàòîðà Ãðàììà�
Øìèäòà � êâàäðàòè÷íîé.
Òàêèì îáðàçîì, íåîáõîäèìî ñèíòåçèðîâàòü ÌÊ-
ñèñòåìó ÖÎÑ, õàðàêòåðèçóþùóþñÿ íåêèì ñóììàð-
íûì ïàðàìåòðîì P0=const è èìåþùóþ â îáùåì ñëó-
÷àå íåëèíåéíûé õàðàêòåð çàâèñèìîñòè «ïàðàìåòð�
ðåñóðñ». Òîãäà çàäàíèå íà åå ðàçðàáîòêó âûãëÿäèò ñëå-
äóþùèì îáðàçîì.
Ïóñòü çàäàíà ñîâîêóïíîñòü ðåàëèçóåìûõ àëãîðèòìîâ
{ }, 1, ; 1, ,ijF i L j J∈ ∈ ãäå L � ÷èñëî êàíàëîâ; J �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
26
ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀ×È È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËÎÂ
÷èñëî òèïîâ àëãîðèòìîâ, ðåàëèçóåìûõ ÂÑ â êàæäîì
êàíàëå. Äàííàÿ ñîâîêóïíîñòü õàðàêòåðèçóåòñÿ íåêîòî-
ðûì êîíå÷íûì ÷èñëîì ñîñòîÿíèé M, ñîîòâåòñòâóþùèì
äèàïàçîíó èçìåíåíèÿ óñëîâèé ðàáîòû. Íåîáõîäèìî ðàç-
ðàáîòàòü àðõèòåêòóðó óñòðîéñòâà, îáåñïå÷èâàþùåãî
ðåàëèçàöèþ àëãîðèòìîâ { }, 1, ; 1,ijF i L j J∈ ∈ äëÿ âñå-
ãî íàáîðà ñîñòîÿíèé M ïðè ìèíèìàëüíûõ àïïàðàòóð-
íûõ çàòðàòàõ Q0.
 ñèëó âîçìîæíîñòè äåêîìïîçèöèè óêàçàííûõ
âûøå àëãîðèòìîâ [8], ïîëàãàåì J=1.
Ñèíòåç àðõèòåêòóðû ÌÊ-ñèñòåìû
Ïóñòü ïàðàìåòðû Pi ñîâîêóïíîñòè àëãîðèòìîâ {F}
óäîâëåòâîðÿþò óñëîâèþ
0
1
.
L
i
i
P P
=
≤∑ (3)
Ðàññìîòðèì L-êàíàëüíóþ ñèñòåìó ñ îáùèì ÂÐ Q0
(äëÿ óïðîùåíèÿ QÊ íå ó÷èòûâàåì), äîñòàòî÷íûì äëÿ
ðåàëèçàöèè íà íåì àëãîðèòìîâ {F}, óäîâëåòâîðÿþ-
ùóþ óñëîâèþ (3) ïðè ëþáîì (ñàìîì íåáëàãîïðèÿò-
íîì) ñîîòíîøåíèè Pi. Ðàçîáüåì ðåñóðñ Q0 íà L ðàí-
æèðîâàííûõ ïàðöèàëüíûõ ðåñóðñîâ Qi òàê, ÷òîáû âû-
ïîëíÿëîñü óñëîâèå
Q1≤Q2≤�≤QL, (4)
è çàêðåïèì ýòè ðåñóðñû çà ñîîòâåòñòâóþùèìè êàíà-
ëàìè.
Åñëè òåïåðü ïðîðàíæèðîâàòü ïàðöèàëüíûå àëãî-
ðèòìû Fi ïî âåëè÷èíå Pi
P1⊂P2⊂�⊂PL (5)
è çàòåì ðåàëèçîâàòü èõ íà ðåñóðñàõ Qi ñîîòâåòñòâóþ-
ùèõ ðàíãîâ, òî íà ðåñóðñå Q0 áóäåò îáåñïå÷åíà ðåàëè-
çàöèÿ ìíîãîêàíàëüíîãî àëãîðèòìà â öåëîì ïðè ëþáîì
ñîîòíîøåíèè Pi, óäîâëåòâîðÿþùåì óñëîâèþ (3).
Ñóùåñòâåííûì ýëåìåíòîì ïðèâåäåííîãî àëãîðèò-
ìà ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå ïàðöèàëüíûõ ðåñóðñîâ Qi,
îáåñïå÷èâàþùèõ ðåàëèçàöèþ àëãîðèòìà ïðè ìèíè-
ìàëüíîì îáùåì ðåñóðñå Q0.
Èç óñëîâèé (3)�(5) ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå Pi
îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
[ ]max 0 min( 1) / ( 1), 1, ,iP P i P L i i L= − − − + ∈ (6)
ãäå Pmin � ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå Pi â êàíàëå.
Îòñþäà ÂÐ êàæäîãî èç êàíàëîâ ïðè Qi=f(Pi) ðàâåí
[ ]{ }0 min( 1) / ( 1) ,iQ f P i P L i= − − − + (7)
à ðåñóðñ ñèñòåìû â öåëîì
[ ]{ }0 0 min
1
( 1) / ( 1) .
L
i
Q f P i P L i
=
= − − − +∑ (8)
Çíà÷åíèÿ Q0 äëÿ õàðàêòåðíûõ çàâèñèìîñòåé «ïà-
ðàìåòð�ðåñóðñ» ïðè Pmin=0 îïðåäåëÿþòñÿ âûðàæå-
íèÿìè:
äëÿ ëèíåéíîé
( ) ( )01 0 0
1
1 / 1 ;
L
x
Q P x P c L
=
≤ = + ψ + ∑ (9)
äëÿ êâàäðàòè÷íîé
( ) ( )22 2
02 0 0
1
1 / / 6 ' 1 ;
L
x
Q P x P L
=
≤ = π + ψ + ∑ (10)
Çíàê «≤» ïîêàçûâàåò, ÷òî ïîëó÷åííûå îöåíêè ÿâ-
ëÿþòñÿ ïðåäåëüíûìè, ò. ê. P0 íå äåëèòñÿ áåç îñòàòêà
íà ëþáîå ÷èñëî êàíàëîâ è, ñòðîãî ãîâîðÿ, ïîä çíà-
êîì ñóììû äîëæíû ñòîÿòü öåëûå ÷àñòè îò äåëåíèÿ P0
íà x.
Êîíêðåòèçàöèÿ ðåçóëüòèðóþùåé ñòðóêòóðû ÂÑ îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì àïïàðàòà òåîðèè ãðà-
ôîâ ïóòåì ïðåäñòàâëåíèÿ ðåàëèçóåìîãî àëãîðèòìà â
âèäå ãðàôà èíôîðìàöèîííûõ ñâÿçåé (ÃÈÑ). Ïðè ýòîì
âûïîëíÿåìûå îïåðàöèè îòîáðàæàþòñÿ â âèäå âåðøèí
ÃÈÑ, à ñâÿçè ìåæäó íèìè � â âèäå äóã èëè ðåáåð
[10, 11].
 îáùåì ñëó÷àå, îòîáðàæåíèå ñòðóêòóðû ÂÑ îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ ãðàôîì G0, ïðåäñòàâëÿþùèì ñîáîé íå-
ãäå c �
ψ(·) �
ïîñòîÿííàÿ Ýéëåðà;
ïñè-ôóíêöèÿ [9, ñ. 599].
(1)
(1)
(1)1
(1)2 0
(1)3
4
G
G GG
G
⊂
(2)
(2)
(2)1
(2)2 0
(2)3
4
G
G GG
G
⊂
(3)
(3)
(3)1
(3)2 0
(3)3
4
G
G GG
G
⊂
(4)
(4)
(4)1
(4)2 0
(4)3
4
G
G GG
G
⊂
(5)
(5)
(5)1
(5)2 0
(5)3
4
G
G GG
G
⊂
1
2 0
3
4
G
G GG
G
⊂
à)
á)
V1
V2
V3
V4
W1
W2
W3
W4
Ê1 Ê2
Ðèñ. 1. Èëëþñòðàöèÿ ñèíòåçà ðàíæèðîâàííîé àðõèòåêòó-
ðû ÌÊ-ñèñòåìû:
à � ôîðìèðîâàíèå ðåçóëüòèðóþùåãî ãðàôà; á � ñòðóêòóðà ñèñ-
òåìû ñ âõîäíûì (Ê1) è âûõîäíûì (Ê2) êîììóòàòîðàìè êàíàëîâ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
27
ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀ×È È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËÎÂ
ïåðåñåêàþùååñÿ îáúåäèíåíèå ðàíæèðîâàííûõ ïîä-
ãðàôîâ ,iG
⊂
êàæäûé èç êîòîðûõ ïîëó÷àåòñÿ ïóòåì ñëî-
æåíèÿ ïî «ÈËÈ» âñåõ M âàðèàíòîâ ïîäãðàôà äàííî-
ãî ðàíãà, òî åñòü
0
1
,
L
i
i
G G
⊂
=
=U
( )
1
,
M
m
i i
m
G G
⊂
=
= ∑ (11)
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ôèçè÷åñêîé ðåàëèçóåìîñòè ñèí-
òåçèðóåìîé ñèñòåìû [12, 13] íà ãðàôå G0 íåîáõîäè-
ìî îòîáðàçèòü èñòî÷íèêè è ïðèåìíèêè âõîäíûõ è
âûõîäíûõ äàííûõ, ò. å. { } { }( ), .i iG G V W
⊂ ⊂
= Â ðåçóëü-
òàòå ñòðóêòóðà ÂÑ äîïîëíèòñÿ ñèñòåìîé êîììóòàöèè,
ñîäåðæàùåé 2L êîììóòàòîðîâ òèïà L/1 (L âõîäîâ/
1 âûõîä) è îñóùåñòâëÿþùåé òðåáóåìîå ñîåäèíåíèå
êàíàëîâ äàííûõ è êàíàëîâ îáðàáîòêè. Ñèíòåçèðîâàí-
íàÿ àðõèòåêòóðà ÂÑ ïîëó÷èëà íàçâàíèå «ðàíæèðîâàí-
íîé» è ñîäåðæèò L èçîëèðîâàííûõ âåòâåé, êàæäàÿ èç
êîòîðûõ îòîáðàæàåò ãðàô ïàðöèàëüíîãî àëãîðèòìà,
ðàññ÷èòàííîãî íà ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ïàðàìåòðà
Pi â äàííîì êàíàëå.
Èëëþñòðàöèÿ àëãîðèòìà ñèíòåçà ðàíæèðîâàííîé
àðõèòåêòóðû (11) ïðè ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè «ïà-
ðàìåòð�ðåñóðñ», P0=8, L=4, Pmin=1 ïðèâåäåíà íà
ðèñ. 1. Çíà÷åíèÿ Qi, Q0, ïîëó÷åííûå ãðàôè÷åñêè, ñî-
îòâåòñòâóþò çíà÷åíèÿì, âû÷èñëåííûì ñîãëàñíî (7),
(8) ñ ó÷åòîì ñäåëàííîãî âûøå çàìå÷àíèÿ î äåëåíèè
áåç îñòàòêà, ò. å. â äàííîì ñëó÷àå (ïðè ðåàëèçàöèè
îäèíàêîâûõ àëãîðèòìîâ ñ ðàçëè÷íûìè ÷èñëîâûìè ïà-
ðàìåòðàìè) äîñòàòî÷íî ïîñòðîèòü ïîäãðàôû iG
⊂
ñî
çíà÷åíèåì ðåñóðñà, ñîîòâåòñòâóþùåãî (7), (8).
Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ýôôåêòèâíîñòè àðõè-
òåêòóðû
Ïðîâåäåì ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ñèíòåçèðîâàííîé
àðõèòåêòóðû è òðàäèöèîííîé ïî âåëè÷èíå çàòðàò íà
ÂÐ (áåç ó÷åòà çàòðàò íà ÊÐ) äëÿ äâóõ âèäîâ çàâèñè-
ìîñòè Q(Ð) � ëèíåéíîé è êâàäðàòè÷íîé.
Ïðè èçìåíåíèè Pi îò íóëÿ äî Pimax=P0 (äëÿ ïîëó-
÷åíèÿ ìàêñèìàëüíûõ îöåíîê) âåëè÷èíà ñóììàðíîãî
ÀÐ Q0 òðàäèöèîííîé ñèñòåìû äëÿ óêàçàííûõ çàâèñè-
ìîñòåé îïðåäåëÿåòñÿ ñîîòâåòñòâåííî âûðàæåíèÿìè
0 Â 0
,Q Q LP= = (12)
2
0 Â 0
,Q Q LP= = (13)
à äëÿ ðàíæèðîâàííîé àðõèòåêòóðû � âûðàæåíèÿìè
(9) è (10).
 êà÷åñòâå êðèòåðèÿ ýôôåêòèâíîñòè èñïîëüçóåòñÿ
îòíîøåíèå çàòðàò àïïàðàòóðíîãî ðåñóðñà â ìíîãîêà-
íàëüíîé ñèñòåìå ê çàòðàòàì â îäíîêàíàëüíîé ïðè îäè-
íàêîâîì çíà÷åíèè P0:
( ) (1)
0 0/ .LQ Qδ =
Íåòðóäíî óâèäåòü, ÷òî äëÿ íåïåðåñòðàèâàåìîé àð-
õèòåêòóðû δ=L äëÿ ëþáîãî âèäà çàâèñèìîñòè Q(Ð), à
äëÿ ðàíæèðîâàííîé àðõèòåêòóðû δ îïðåäåëÿåòñÿ ñ
ó÷åòîì (9), (10):
� äëÿ ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè
( ) ( )
1
1 / 1 ;
L
x
x c L
=
δ = = + ψ +∑ (14)
� äëÿ êâàäðàòè÷íîé çàâèñèìîñòè
( ) ( )2
1
1 / / 6 ' 1 .
L
x
x L
=
δ = = π + ψ +∑ (15)
Èç ðèñ. 2 âèäíî, ÷òî çàòðàòû ÂÐ â ñèñòåìå ñ ðàí-
æèðîâàííîé àðõèòåêòóðîé â ðàçû íèæå, ÷åì â ñèñòå-
ìå ñ íåïåðåñòðàèâàåìîé àðõèòåêòóðîé. Êðîìå òîãî, ñ
ðîñòîì ñòåïåíè íåëèíåéíîñòè çàâèñèìîñòè Q(Ð) íà-
áëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå ýôôåêòèâíîñòè ïðèìåíåíèÿ
ñèíòåçèðîâàííîé àðõèòåêòóðû. Òàê, ïðè ÷èñëå êàíà-
ëîâ, ðàâíîì 32, è ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè Q(Ð), çà-
òðàòû ÂÐ â 4 ðàçà áîëüøå, ÷åì â îäíîêàíàëüíîé ÂÑ,
òîãäà êàê ïðè êâàäðàòè÷íîé çàâèñèìîñòè Q(Ð) ðàç-
ëè÷èå â çàòðàòàõ QB íå ïðåâûøàåò 70%.
Äëÿ óòî÷íåíèÿ îöåíîê ýôôåêòèâíîñòè ó÷òåì çà-
òðàòû íà ñèñòåìó êîììóòàöèè.
Êàê óêàçûâàëîñü âûøå, ðàíæèðîâàííàÿ àðõèòåê-
òóðà ñîäåðæèò 2L êîììóòàòîðîâ òèïà L/1. Åñëè óêà-
çàííûå êîììóòàòîðû ïðèâåñòè ê ýëåìåíòàðíûì ÊÝ
òèïà 1/1, òî ñóììàðíûå çàòðàòû (1) íà ðåàëèçàöèþ ÂÑ
ñ ðàíæèðîâàííîé àðõèòåêòóðîé áóäóò ðàâíû
2
0 Â
2 ,Q Q L= + γ (16)
ãäå QB � îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèÿìè (9), (10).
 êà÷åñòâå êðèòåðèÿ ýôôåêòèâíîñòè â äàííîì ñëó-
÷àå áóäåì èñïîëüçîâàòü ãðàíè÷íîå çíà÷åíèå γ, ïðè
êîòîðîì íåïåðåñòðàèâàåìàÿ è ðàíæèðîâàííàÿ àðõè-
òåêòóðû áóäóò èìåòü îäèíàêîâûå ñóììàðíûå çàòðàòû.
Ïîäñòàâëÿÿ (9) è (10) â (16) è ñðàâíèâàÿ èõ ñ (12),
(13), ïîëó÷èì ãðàíè÷íûå çíà÷åíèÿ γ äëÿ, ñîîòâåòñòâåí-
íî, ëèíåéíîé è êâàäðàòè÷íîé çàâèñèìîñòåé Q(Ð):
( ) 2
ëèí 0
/(2 ),LP L S Lγ = − (17)
ãäå Gi
(m) �
M �
m-é âàðèàíò ïîäãðàôà i-ãî ðàíãà (êàíàëà);
÷èñëî âàðèàíòîâ ñîñòîÿíèÿ âåêòîðà {P}.
Î
òí
îñ
èò
åë
üí
û
å
çà
òð
àò
û
Â
Ð
10
5
0
1 9 17 25 L
1
2
3
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíûõ çàòðàò ÂÐ îò ÷èñëà
êàíàëîâ äëÿ íåïåðåñòðàèâàåìîé àðõèòåêòóðû (1) è äëÿ
ðàíæèðîâàííîé ïðè ëèíåéíîé (2) è êâàäðàòè÷íîé (3)
çàâèñèìîñòè Q(P)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
28
ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀ×È È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËÎÂ
( )2 2
êâ 0
/(2 ),LP L T Lγ = − (18)
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà γ ñîãëàñíî (17), (18) ïðè ðàç-
ëè÷íîì ñîîòíîøåíèè P0 è L ïðèâåäåíû äëÿ ñèñòåì ñ
ëèíåéíîé çàâèñèìîñòüþ Q(Ð) � íà ðèñ. 3, à, à äëÿ
ñèñòåì ñ êâàäðàòè÷íîé çàâèñèìîñòüþ � íà ðèñ. 3, á.
Èç ãðàôèêîâ âèäíî, ÷òî äàæå â íàèõóäøåì ñëó÷àå
(ìèíèìàëüíîå îòíîøåíèå P0/L è ìèíèìàëüíîå ÷èñëî
êàíàëîâ) ãðàíè÷íîå çíà÷åíèå γ íå äîëæíî ïðåâûøàòü
0,25, à äëÿ áîëüøèíñòâà ïðàêòè÷åñêèõ ñèòóàöèé (L>4,
P0/L>2) ñëîæíîñòü ÊÝ ìîæåò äàæå ïðåâûøàòü ñëîæ-
íîñòü ýëåìåíòàðíîãî ÂÝ.
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî íà ïðàêòèêå ñëîæíîñòü ÊÝ êàê ìè-
íèìóì íà ïîðÿäîê óñòóïàåò ñëîæíîñòè ÂÝ, ìîæíî
ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî ðàçðàáîòàííûé àëãîðèòì
ñèíòåçà àðõèòåêòóðû ÌÊ-óñòðîéñòâ îáåñïå÷èâàåò ñó-
ùåñòâåííîå (â ðàçû) ñîêðàùåíèå àïïàðàòóðíûõ çà-
òðàò ÂÑ.
***
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåííàÿ ðàíæèðîâàííàÿ
àðõèòåêòóðà ÌÊ-ñèñòåì öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíà-
ëà íà ôîíå êîìïëåêñà ðàçíîðîäíûõ ïîìåõ îáåñïå÷è-
âàåò ýôôåêòèâíîå ïåðåðàñïðåäåëåíèå àïïàðàòóðíîãî
ðåñóðñà ìåæäó êàíàëàìè.
Ñ ðîñòîì ñòåïåíè íåëèíåéíîñòè çàâèñèìîñòè «ïà-
ðàìåòð�ðåñóðñ» ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ óêàçàí-
íîé àðõèòåêòóðû ðàñòåò, ïðèáëèæàÿ ñóììàðíûå çà-
òðàòû ñèíòåçèðóåìîé ÌÊ-ñèñòåìû ê çàòðàòàì îäíî-
êàíàëüíîé.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Áàðàíîâ Ï. Å., Ìóðàíîâ À. Ñ., Øåéê-Ñåéêèí À. Í. Îïòè-
ìàëüíîå ñîâìåñòíîå óïðàâëåíèå âðåìåííûì è ýíåðãåòè÷åñêèì
ðåñóðñàìè â çàäà÷àõ îáíàðóæåíèÿ ñèãíàëîâ ìíîãîëó÷åâûìè ñèñ-
òåìàìè // Ðàäèîòåõíèêà.� 1991.� ¹ 9.� Ñ. 65�67.
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ãðàíè÷íûõ çíà÷åíèé γ îò ÷èñëà êàíàëîâ L ïðè ëèíåéíîé (à) è êâàäâàòè÷íîé (á) çàâèñèìîñòÿõ
Q(P) äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé P0
Î
òí
îñ
èò
åë
üí
àÿ
ñë
îæ
íî
ñò
ü
Ê
Ý
4
3
2
1
0
2 10 18 26 L
Ð0=8L
4L
2L
à) á)
Î
òí
îñ
èò
åë
üí
àÿ
ñë
îæ
íî
ñò
ü
Ê
Ý
100
10
1
0,1
2 10 18 26 L
Ð0=2L
L
2. Áàðàíîâ Ï. Å., Ìóðàíîâ À. Ñ., Øåéê-Ñåéêèí À. Í. Ñîâìåñòíîå
ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà è ýíåðãèè èìïóëüñîâ ïðè îáíàðóæåíèè
ñèãíàëîâ â îäíîëó÷åâûõ ìíîãîêàíàëüíûõ ñèñòåìàõ // Èçâ. âûñø.
ó÷åá. çàâåäåíèé. Ðàäèîýëåêòðîíèêà.� 1991.� ¹ 9.�
Ñ. 73�76.
3. Áàðàíîâ Ï. Å. Àäàïòèâíûé ðåêóððåíòíûé àëãîðèòì êîì-
ïåíñàöèè ïîìåõ ñ ïðîèçâîëüíûìè êîððåëÿöèîííûìè ìàòðèöàìè
// Òàì æå.� 1990.� ¹ 4.� Ñ. 10�14.
4. Áàðàíîâ Ï. Å. Àäàïòèâíûé ðåêóððåíòíûé ôîðìèðîâàòåëü
ñòàòèñòèêè îòíîøåíèÿ ïðàâäîïîäîáèÿ íà áàçå ðåøåò÷àòûõ ôèëü-
òðîâ // Òàì æå.� 1991.� ¹ 7.� Ñ. 49�53.
5. Äîðäîïóëî À. È., Êàëÿåâ È. À., Ëåâèí È. È., Ñåìåðíèêîâ
Å. À. Ñåìåéñòâî ìíîãîïðîöåññîðíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì íà
îñíîâå ÏËÈÑ // Ìàòåð. II ÌÍÊ «Ñóïåðêîìïüþòåðíûå ñèñòåìû è
èõ ïðèìåíåíèå».� Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü, Ìèíñê.� 2008.�
Ñ. 44�49 [Ýëåêòðîííûé ðåñóðñ].� Ðåæèì äîñòóïà ê ðåñóðñó:
http://fpga.parallel.ru/papers/dordopulo4.pdf
6. Ñåâáî Â., ÎðëîâÀ., Ëîøàêîâ À. Ìíîãîïðîöåññîðíûé âû-
÷èñëèòåëüíûé êîìïëåêñ äëÿ çàäà÷ «æåñòêîãî» ðåàëüíîãî âðåìåíè
// Ñîâðåìåííûå òåõíîëîãèè àâòîìàòèçàöèè.� 2007.� ¹ 3.�
Ñ. 32�38 [Ýëåêòðîííûé ðåñóðñ].� Ðåæèì äîñòóïà ê ñòàòüå:
http://www.cta.ru/Issues/343833.htm
7. Àëëåí Ä. Æ. Àðõèòåêòóðà âû÷èñëèòåëüíûõ óñòðîéñòâ äëÿ
öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ // ÒÈÈÝÐ.� 1985.� Ò. 73, ¹ 5.�
Ñ. 4�29.
8. Êóçüìèí Ñ. Ç. Îñíîâû ïðîåêòèðîâàíèÿ ñèñòåì öèôðîâîé
îáðàáîòêè ðàäèîëîêàöèîííîé èíôîðìàöèè.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü,
1986.
9. Ïðóäíèêîâ Í. Ï., Áðû÷êîâ Þ. À., Ìàðè÷åâ Î. È. Èíòåãðàëû
è ðÿäû.� Ì.: Íàóêà, 1981.
10. Âîåâîäèí Â. Â. Ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè è ìåòîäû â ïàðàë-
ëåëüíûõ ïðîöåññàõ.� Ì.: Íàóêà, 1986.
11. Îðå Î. Òåîðèÿ ãðàôîâ / Ïåð. ñ àíãë.� Ì.: Íàóêà, 1980.
12. Êàëÿåâ À. Â. Ìíîãîïðîöåññîðíûå ñèñòåìû ñ ïðîãðàììè-
ðóåìîé àðõèòåêòóðîé.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1984.
13. Øåéê-Ñåéêèí À. Í., Öûãàíêîâ Ñ. Å. Ñèíòåç ïåðåñòðàèâàå-
ìûõ ïîòî÷íûõ ñâåðòûâàòåëåé íà áàçå àëãîðèòìîâ ÁÏÔ / Îäåñ-
ñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò.� Îäåññà, 1988.
ãäå SL =
TL =
c+ψ(L+1);
π/6+ψ′(L+1).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-51950 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:29:27Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Баранов, П.Е. Шейк-Сейкин, А.Н. 2013-12-20T20:53:26Z 2013-12-20T20:53:26Z 2010 Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой / П.Е. Баранов, А.Н. Шейк-Сейкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 3. — С. 25-28. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51950 Разработана архитектура многоканальных устройств цифровой обработки сигналов, позволяющая существенно сократить затраты аппаратурного ресурса на их реализацию. Запропоновано метод синтезу багатоканальних пристроїв цифрової обробки сигналів, які працюють в умовах обмежень на сумарну енергію зондуючого сигналу та час обзору контрольованої зони. Показано, що розроблена ранжирувана архітектура позволяє значно (в рази) знизити затрати апаратурного ресурсу проектованих пристроїв. The architecture synthesis method is proposed for multichannel digital signal's processing units under an effect of the complex interference, functioning in conditions of limits of the probing signal total energy and time of the controlled space viewing. It is shown that devising architecture provides considerable (in several times) reducing equipment's recourse of the designing units. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Системы передачи и обработки сигналов Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой Багатоканальні пристрої цифрової обробки сигналів з ранжируваною архітектурою Multi-channel digital signal's processing units with the ranking architecture Article published earlier |
| spellingShingle | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой Баранов, П.Е. Шейк-Сейкин, А.Н. Системы передачи и обработки сигналов |
| title | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой |
| title_alt | Багатоканальні пристрої цифрової обробки сигналів з ранжируваною архітектурою Multi-channel digital signal's processing units with the ranking architecture |
| title_full | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой |
| title_fullStr | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой |
| title_full_unstemmed | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой |
| title_short | Многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой |
| title_sort | многоканальные устройства цифровой обработки сигналов с ранжированной архитектурой |
| topic | Системы передачи и обработки сигналов |
| topic_facet | Системы передачи и обработки сигналов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/51950 |
| work_keys_str_mv | AT baranovpe mnogokanalʹnyeustroistvacifrovoiobrabotkisignalovsranžirovannoiarhitekturoi AT šeikseikinan mnogokanalʹnyeustroistvacifrovoiobrabotkisignalovsranžirovannoiarhitekturoi AT baranovpe bagatokanalʹnípristroícifrovoíobrobkisignalívzranžiruvanoûarhítekturoû AT šeikseikinan bagatokanalʹnípristroícifrovoíobrobkisignalívzranžiruvanoûarhítekturoû AT baranovpe multichanneldigitalsignalsprocessingunitswiththerankingarchitecture AT šeikseikinan multichanneldigitalsignalsprocessingunitswiththerankingarchitecture |