Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Но при этом сдвиге чисел вправо может произойти забитие сигнала в вычислителе: исчезновение разрядов, отображающих значения сигнала. Для того чтобы при масштабировании чисел с выхода АЦП (при сдвиге вправо) не исчезли содержащие информацию о сигнале разряды, необходимое их число в регистрах вычислителя должно быть не меньше величины ркс=р цп+1+ л. Единица в этом выражении учитывает знаковый разряд АЦП. Следует отметить, что число и растет при увеличении добротности входящих в ЦФ рекурсивных звеньев.
Поэтому для уменьшения разрядности регистров и разрядности сумматоров и перемножителей при сохранении требований к коэффициенту А, иногда приходится использовать в ЦФ большее число менее добротных рекурсивных звеньев. 7.6.2. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СИГНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОРАХ Появление цифровых процессоров обработки сигналов или сигнальных процессоров ГСГ!) позволяет создавать устройства цифровой обработки сигналов с присущими им преимуществами, ко~орые по массогабаритным показа~елям и энергопотреблению не превышают ~акис >ке показатели аналоговых устройств обработки сигналов [14]. Появившееся в последнее годы целое семейство сигнальных процессоров привело к тому, что во многих приемниках специального назначения, выпускаемых в России, США, Японии, Швеции и ГЛАВА> 356 других странах, используют выходные устройства на сипчальных процессорах.
В этих устройствах осуществляется фильтрация, детектирование, последетекторная обработка и другие преобразования сигналов. Например, цифровой сигнальный процессор КМ 1867 ВМ1 (ЦСП) был разработан в середине 80-х годов. Он использует 32-разрядную внутреннюю архитектуру и 1б-разрядный ввод— вывод при скорости обмена до 40 Мбит в секунду, Развитая система команд процессора разработана для поддержки широкого круга вычислительных задач в областях цифровой обработки сигналов, в распознавании речи, в модемах систем связи, в устройствах анализа — синтеза речи, в машинной графике, обработке изображений, спектральном анализе, вычислениях корреляции и быстрого преобразования Фурье (БПФ). Введены особые команды для приспособления процессора к требованиям цифровой обработки сигналов и устройств связи. Основные характеристики процессора КМ 1667 ВМ1 Время никла команд при тактовой частоте 20Мгп.........
Разрялность данных комвнл Емкость внутреннего ПЗУ команд Возможность расширения памяти до Емкость ОЗУ Ввол — вывол двунаправленный параллельный 16-раз- рялный при скорости передачи ланных ло.................... Аппаратный умножитель Устройство последовательного сдвига данных на Арифметико-логическое устройство Накапливающий регистр (аккумулятор) Количество каналов параллельного ввода — вывода....... 200 нс 16 бит 3 Кбайт 8 Кбайт 288 байт 40 Мбиг!с !6"16 бит 0-15 бит 32-разрядное 32-разрялный 8 Система прерываний обеспечивает сохранение информации о состоянии процессора.
Арифметика чисел с фиксированной точкой и знаком в двоичном дополнительном коде. В настоящее время выпускают ЦСП, выполняющие до 1-2 миллиарда операций в секунду в формате с фиксированной или плавающей точкой. Архитектура этих ЦСП поддерживает конвейеризацию, предсказание и распараллеливание вычислений, аппаратную поддержку наиболее критических операций (например, умножение) [14). Параллельная рабов нескольких микропроцессоров (МП) общего назначения, разрядно — модульных МП или ЦСП в настоящее время неактуальна в связи с появлением мощных ЦСП, в которых несколько параллельно работающих процессоров располагаются внутри одного кристалла. Радиоприемные устройства с цифровой обработкой сигналов 357 В настоящее время наиболее широко применяются ЦСП компаний Техаз 1пз!гигпеп!з, Лпа!оя Реу!сев и Мосого!а.
Современные ЦСП оптимизированы по критерию производительность!стоимость!энергопотребление для разных областей применения. Все ЦСП используют встроенные модули для аппаратного выполнения часто выполняемых операций (например, умножения). Можно выделить четыре группы ЦСП. К первой группе относят 16-разрядные ЦСП, работающие также в формате с фиксированной точкой. Это платформа С2х (Техаз 1пз!гшпеп!в), А1)ЯР2100 (Лпа1оя 13еу!сев) и 13ЯР56хх (Мо!ого1а). Они ориентированы на реализацию несложных алгоритмов в широко производимых изделиях (контроллеры для телефонных аппаратов и управления бытовой техникой). Эти ЦСП имеют скорость работы около 40 М1РБ (миллионов операций с фиксированной точкой в секунду) и отличаются низкой стоимостью. Ко второй группе относят 16-разрядные ЦСП, также работающие в формате с фиксированной точкой.
Они имеют пониженное энергопотребление и связанную с этим повышенную скорость работы до 200 МГРЯ. Это платформа С5х (Техав 1па!пппеп!з). Эти ЦСП ориентированы на использование в серверах корпоративных сетей, модемах, цифровых радиотелефонах и др. Имеют более высокую стоимость. Для дополнительного повышения скорости работы в телекоммуникационных устройствах эти ЦСП имеют встроенный ускоритель Внтерби. К этой же группе можно отнести 24-разрядные ЦСП с фиксированной точкой платформы 13ЯР5630 (Мо!ого1а). К третьей группе относят 32-разрядные ЦСП, работающие в формате с фиксированной точкой.
Это платформа СЗх компании Техав 1пз!гцп>еп!з, А)3ЯР2!00 (Апа!оа Псу!сез) и 13ЯР96хх (Мо!ото1а). Они ориентированы на реализацию достаточно сложных алгоритмов в портативных устройствах н мобильной связи. Эти ЦСП имеют скорость работы около 150 М1РБ и более высокую стоимость. К четвертой группе относят высокопроизводительные 32-разрядные ЦСП, работающие в формате с плавающей точкой.
Это платформы Сбх и СЗх (Техаз 1па!гшпеп!з), ЯНАВВ А)3ЯР21100 (Апа!оя Реу!сея и Мо!ого!а), ориентированные на реализацию сложных алгоритмов в информационных системах (видеоконференции и др.). Эти ЦСП имею~ скорость более !ОЕ(.ОРЯ (миллиарда операций с плавающей точкой в секунду) и отличаются повышенной стоимостью. Все ЦСП поставляются вместе с отладочными средствами: стартовый набор для первоначального изучения (включает плату с процессором и периферией в минимальной конфигурации), сред- глдвлт 358 ства программирования (ассемблер, С-компилятор, линкер, дебаггер), симулятор (проверка алгоритма без процессора и управляемых устройств), эмулятор (проверка алгоритма с использованием процессора, но без управляемых систем), отладочный модуль (эмулятор с управляемыми устройствами).
В последних версиях поставляется компоузер кода (универсальная программа с визуальными средствами отладки). 7.7. РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА С ПОСЛЕДЕТЕКТОРНОЙ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛОВ 7.7,1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОСЛЕДЕТЕКТОРНОЙ ЦОС В ПРИЕМНИКАХ Додетекторная цифровая обработка сигнаюв в радиоприемных устройствах, начинающаяся в тракте промежуточной частоты, наряду с перечисленными в 8 7.1 преимущес~вами по сравнению с аналоговой обработкой имеет и недостатки: — меньший динамический диапазон обрабатываемых сигналов; — ниже частоту и меньше ширину спектра обрабатываемых сигналов; — выше стоимостные и массогабаритные показатели радио- приемной аппаратуры.
Из-за перечисленных недостатков додетекторная цифровая обработка сигналов в радиоприемных устройствах находит ограниченное применение дам<е при наличии современной быстродействующей элементной базы. Экономическая целесообразность додетекторной цифровой обработки в приемниках появляется тогда. когда приемники должны быть многорежимными, т.е. способными принимать сигналы с различными видами модуляции, с разными спектрами сигналов, разными параметрами сообщений, разными протоколами передачи данных и т.д.
(5). С появлением современных методов передачи сообщений, когда передаваемая по радиоканалу информация преобразуется в цифровую форму уже на передающей стороне, последетекторная цифровая обработка в радиоприемных устройствах становится безальтернативной. Применение избыточного кодирования для повышения помехоустойчивости, перемежение цифровых сигналов на передаче для борьбы с селективными замираниями, устранение избыточности в передаваемых сообщениях для снижения скорости передачи, загдита сообщений от несанкционированного доступа — все эти факторы привели к тому, что в радиоприемниках для последетекторной обработки дискретных сигналов (ноль или Радиоприемные устройства с цифровой обработкой сигналов 359 единица) требуются мощные по производительности, памяти и программным возможное~ям микропроцессоры.
Последетекторная цифровая обработка применяется как для аналоговых, так и для дискретных (бинарных) сигналов. Аналоговые сигналы на выходе детекторов подвергаются цифровой обработке в радиоприемниках, принимающих сигналы изображения. Целью цифровой обработки сигналов изображений является обнаружение каких-либо деталей, особенное~ей, выделение характерных рельефов и т.д. Аналоговая обработка сигналов изображений либо недостаточно точна, либо вовсе нереализуема из-за сложных алгоритмов обработки этих сигналов.
Дискретные (бинарные) сигналы на выходе детекторов подвергаются дальнейшей цифровой обработке в декодерах для обнаружения и устранения ошибок, возникающих из-за помех в радиоканалах. При этом в зависимости от применяемых методов кодирования в декодерах могут реализовываться различные алгоритмы декодирования. В частности для оптимального по помехоустойчивости декодирования сверточных кодов широко используется рекуррентный алгоритм Витерби, являющийся разновидностью решения оптимизационной задачи методом динамического программирования. Для реализации этого алгоритма необходимы значительные вычисления и объем памяти.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
