Цифрове діаграммоутворення (стр. 9 из 10)

- шифрування конфігураційної послідовності за алгоритмом 256-бітовий AES.

У цілому, фірма Xilinx пропонує розробникам не тільки самі ПЛІС, але і варіанти платформ, які можливо адаптувати під різні додатки [36].

Однак, для реалізації всього потенціалу SDR, як відзначалося в серії доповідей, необхідно, щоб розроблювачі чітко дотримувались вимог стандартів щодо конвертації вихідних програмних кодів у формат SoftwareCommunicationsArchitecture(SCA). Це стосується не тільки мови високого рівня, але й програмування архітектури ПЛІС (наприклад, мовою VHDL), а також IP-блоків для ПЛІС сторонніх розроблювачів.

SCA-правила виконання проекту SDR вимагають модульної побудови програмного забезпечення (ПО), а також структурують модульні інтерфейси. Істотно, що засіб радіозв’язку не зможе пройти сертифікацію по стандартах НАТО без надання відповідно оформлених відкритих текстових кодів ПО SDR і прошивання ПЛІС. Відкриті тексти опису архітектури ПЛІС не тільки дозволять забезпечити надійність функціонування пристрою, але і спростять проблеми сумісності на міжнаціональному рівні, особливо при багатонаціональних розробках. Крім того, ефективніше охороняються права на інтелектуальну власність, оскільки простіше виявляти запозичення фрагментів чужих кодів. Звичайно, такий рівень відкритості повинний супроводжуватися попереднім патентуванням ПО згідно з національним законодавством. Хоча і вважається, що норми SCA досить складні для виконання, і ця архітектура не позбавлена визначених недоліків, однак поки для розробки платформ SDR нічого кращого не придумано.

Для аналізу можливостей практичної реалізації технологій ЦДУ на базі ЦАР і SDR та перспективних методів ЦОС в якості прототипу можливо обрати пристрій для реєстрації, цифрової обробки та синтезу аналогових сигналів із частотою дискретизації до 100 МГц ADC100AS2 (надалі – модуль ЦОС) фірми "Пульсар-ЛТД." (м. Дніпропетровськ, Україна) [37]. При цьому, для зниження економічних витрат проводилось тестуванняіснуючих модулів ЦОС з інтерфейсом PCІ, що дозволяє застосовувати їх зі звичайним ПК. Зазначений пристрій ADC100AS2 (рис. 3.14) призначений для перетворення аналогових сигналів в цифрові коди, зберігання цих кодів і передачі їх по шині PCI. Аналогова частина пристрою зібрана на основі мікросхем АЦП AD9432 (12-Bit, 105MSPS) фірми AnalogDevices(США).

Модуль ЦОС підтримує режим роботи із зовнішньою або внутрішньою синхронізацією запуску процесу дискретизації, а також видачу синхроімпульсу запуску зовнішнього процесу. Встановлений на платі ЦАП і окрема буферна пам’ять ЦАП дозволяє синтезувати сигнал довільної форми з частотою дискретизації до 100 МГц. Разом з модулем поставляється відкрите програмне забезпечення.

Згідно [38], в ході проведення експериментальних досліджень було виявлено низку недоліків демонстраційного програмного забезпечення, які частково були усунуті:

1. Зроблено збереження існуючої конфігурації програми в іnі-файл (дозволило зберігати будь-який параметр у будь-якому місці програми, без прив’язки до порядку проходження параметрів, що зберігаються).

2. Введено збереження параметрів DACBіtRate, SampleRate, SіgnalPolarіty при запису до файлу образа сигналу.

3. Усунуто помилку в процедурі відкриття файлу образу сигналу (відкривався тільки файл, що був останній раз збережений).

4. Раніше до файлу образу сигналу записувалася вся вибірка з буферу АЦП. Тепер можна зберігати вибірку заданої довжини (наприклад, тільки відображуваної області вікна перегляду).

5. Внаслідок того, що програма не генерує всі необхідні типи сигналів, додатково введено можливість зчитування файлу образу сигналу, який був створений за допомогою іншого програмного забезпечення, наприклад, в пакеті MathCad.

6. До модернізації відбувалася помилка при спробі завантажувати 262144 відліку з файлу з меншим числом відліків. Тому змінена процедура зчитування з файлу образу сигналу, що дозволяє завантажувати до буферів ЦАП (АЦП) не 262144 відліків (повний розмір буферу), а кількість за довжиною файлу.

7. При завантаженні образу сигналу з файлу було неможливо відправити його в буфер ЦАП (це не було передбачено зовсім). Відповідно, доданий новий пункт у контекстне меню закладки ЦАП для можливості вибору крім заздалегідь прописаних типів сигналів любого образу сигналу.

8. В середині буфера відображення тепер можна здійснювати перегляд з кроком 1 або 10 відліків. Також додано переміщення на 100 відліків.

9. В режимі зовнішній синхронізації замість 128 значень регулювання порога синхронізації введено 4096 значень.

10. Здійснено можливість вибору необхідного розміру буфера АЦП і ЦАП.

11. Введено можливість компенсувати програмним шляхом зсув "нуля" (Offset) АЦП для вхідних сигналів і записаних у буфер.

12. З метою розширення функціональних можливостей програми "WІ_DO_Oscіlloscope" внесено зміни, що дозволяють проводити подальшу модернізацію програми. Зокрема, додані модулі частотного детектора та демонстрації проведення спектральної оцінки за методом Бартлета та MUSIC, а також одночасної роботи з кількома модулями в разі спільної обробки інформації.

Для підтвердження можливості реалізації технологій цифрового діаграмоутворення на базі цифрових антенних решіток (ЦАР), множиного входу – множиного виходу (МІМО) [39], а також ЦОС на основі надрелеївського розрізнення сигналів у частотній або часовій області, були створені кілька варіантів макетів пасивних та активних ЦАР, Один з них складається з 4-х ізотропних та 4-х спрямованих антенних елементів, які розміщені на відстані не більше λ/2. Особливість розташування антенних елементів дозволяє проводити обробку сигналів з різною поляризацією.

В якості джерела сигналу використовувалась РРС Р-415 НВ з активним блоком прийомо-передавача діапазону Н (80...120 МГц). Інший варіант передбачав використання модуля ЦОС з підсилювачем потужності в якості джерела сигналу. Для побудови підсилювача потужності була обрана схема широкосмугового підсилювача з використанням ВЧ-транзисторів типу КТ-603 Б виготовлення "military". Зазначена модифікація дозволила отримати вихідну потужність порядку 200-300 мВт.

В ході експериментів також досліджувались можливості апаратної компенсації OffsetАЦП модулів ЦОС, зовнішнього синхрозапуску кількох модулів в інтересах розподільної обробки інформації, роботи по асинхронним та жорстко синхронізованим каналам зв’язку.

В цілому, отримані результати співпали з даними статистичного моделювання та напівнатурних експериментів. Привертає увагу реалізований на базі модулів ЦОС варіант спільної обробки інформації за напрямком та частотою. При цьому здійснювалась оцінка напрямку приходу сигналу (рис.3.11.) з одночасним декодуванням повідомлень, що передавались багаточастотними сигналами типу N-OFDM(OFDM).

Рис. 3.11. Спектральна оцінка за методами Бартлета та MUSIC, яка отримана за допомогою макету ЦАР.

На основі проведених досліджень зроблений висновок, що при розробці перспективних модулів ЦОС вітчизняного виробництва необхідно враховувати обмеження, які пов’язані з технічними особливостями АDС100АS2:

- неможливість вибору тактової частоти АЦП (ЦАП) зі значенням, яке жорстко забезпечує роботу з потоками кратними Е1;

- спостерігається нестабільність коректного зчитування даних в цикловому режимі при виборі тактової частоти АЦП (ЦАП) з коефіцієнтом ділення К>32;

- при виконанні синтезу аналогового сигналу в циклічному режимі спостерігається переривання сигналу, яке обумовлено перехідними процесами під час роботи з кінцем та початком роботи з буфером ЦАП;

- режим прямого доступу до пам’яті ПК реалізований лише при проведені оцифровки вхідного сигналу;

- в даному варіанті виконання АDС100АS2 відсутня розв’язка між ланцюгами ВЧ-входів (виходів) та самою платою модулів ЦОС;

- відсутня можливість програмного вибору опору ВЧ-входу (виходу), який має жорстко встановлене значення 50 Ом;

- програмне забезпечення, що є в комплекті поставки АDС100АS2, не забезпечує одночасну роботу з кількома модулями, а також не дозволяє використовувати модулі ЦОС з відкритим програмним забезпеченням;

- необхідно орієнтуватись на використання ПЛІС більш перспективних серій.

Таким чином, отриманий досвід використання модулів ЦОС вітчизняного виробництва дозволяє виділити можливі напрямки наукових досліджень:

1. Модернізація існуючих і створення нових засобів зв`язку відомчого призначення з використанням перспективних технологій цифрової обробки сигналів на вітчизняній елементній базі.

2. Дослідження напрямків створення систем зв’язку відомчого призначення на базі систем широкосмугового доступу.

3. Розробка методів підвищення пропускної спроможності систем зв’язку відомчого призначення на базі надрелеївського розрізнення сигналів.

4. Розробка методів підвищення пропускної спроможності каналів зв’язку в системах зв`язку відомчого призначення за рахунок використання поляризованих сигналів.

5. Дослідження напрямків створення систем зв’язку відомчого призначення на основі цифрового діаграмоутворення, множинного входу – множинного виходу.

6. Дослідження напрямків створення мультистандартних уніфікованих систем зв’язку відомчого призначення на основі програмної реконфігурації обладнання.

Висновки

Для забезпечення можливості застосування методики компенсації взаємного впливу при розгляді ЦАР з довільною геометрією запропонований варіант апроксимації її площини розкриву до площини розкриву лінійної або плоскої решітки з перерахуванням КВВ та відстані між АЕ.

На основі проведеного аналізу, можливо визначити особливості компенсації взаємного впливу АЕ ЦАР. Вплив змін ВСШ та довжини сигнальної вибірки на властивості спектрального оцінювання, з врахуванням взаємного впливу каналів ЦАР, має той же характер, що й без врахування ефекту взаємного впливу. Основну роль при цьому відіграє відповідність кількості каналів, вплив яких компенсується при обробці сигналів, та кількості каналів решітки, які реально впливають. Чим менше кутове рознесення сигналів, тим більше повинна бути ця відповідність.