-60x60.jpg "Радиоэлектроника")
Методы цифровой многопроцессорной обработки ансамблей радиосигналов
| Информация о книге | |
| Автор | Литюк В. И., Литюк Л. В. |
| Формат | 60×88/16 |
Описание
Монография посвящена вопросам обработки на цифровых многопроцессорных вычислительных системах (МВС) ансамблей радиосигналов, полоса которых превышает быстродействие используемых цифровых функциональных узлов в заданное число раз. При этом обработка может осуществляться как в режиме работы вычислительной системы «скачущее» окно, так и «скользящее», причем сигналы могут быть представлены как в многоразрядной, так и в бинарно-квантованной формах. С единых позиций рассматриваются вопросы обработки ансамблей сложных сигналов, поступающих с выходов линейных трактов радиоприемных устройств различного назначения. Рассмотрены виды современных МВС, особенности современных микропроцессоров, предназначенных для цифровой обработки сигналов (ЦОС), дается математическое описание радиосигналов, подлежащих цифровой обработке. Представлены методы синтеза цифровых многопроцессорных фильтров и анализаторов спектра, осуществляющих обработку и анализ в режимах работы «скачущее» и «скользящее» окно в условиях, когда на их входы поступают распараллеленные входные радиосигналы. Описываются методы синтеза и анализа устройств измерения параметров радиосигналов при различных формах их цифрового представления. Излагаются новые подходы по синтезу и анализу ансамблей сложных сигналов и устройств их обработки с учетом особенностей МВС применительно к задачам радиосвязи и радиолокации.
Данная монография рассчитана на научных работников, преподавателей, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов радиотехнических специальностей, работающих в области цифровой обработки сложных радиосигналов на МВС.
Оглавление
Введение 3
1. Основные сведения о современной цифровой элементной базе 6
1.1. Вводные замечания 6
1.2. Виды радиоприемных устройств с цифровой обработкой сигналов 7
1.3. Особенности построения многопроцессорных вычислительных систем 10
1.4. Цифровые сигнальные процессоры 15
1.5. Выводы 24
2. Преобразование радиосигналов в цифровую форму 26
2.1. Вводные замечания 26
2.2. Математическое описание радиосигнала 27
2.3. Формирователи квадратур 35
2.4. Аналого-цифровое преобразование радиосигналов 47
2.5. Выводы 57
3. Математический аппарат линейных цифровых систем и сигналов 58
3.1. Вводные замечания 58
3.2. Метод Z-преобразования 59
3.3. Связь Z-преобразования с преобразованием Лапласа 62
3.4. Конечные разности 72
3.5. Дискретные экспоненциальные функции 74
3.6. Дискретное преобразование Фурье 78
3.7. Выводы 85
4. Линейные цифровые элементарные ячейки 87
4.1. Вводные замечания 87
4.2. Линейные цифровые системы 88
4.3. Цифровые комплексные ячейки 94
4.4. Функциональные схемы цифровых комплексных ячеек 107
4.5. Цифровые биквадратные ячейки 112
4.6. Связь частоты дискретизации со свойствами сигналов и видами цифровых линейных систем 122
4.7. Выводы 126
5. Распараллеливание обработки на элементарных ячейках 128
5.1. Вводные замечания 128
5.2. Распараллеливание входных данных 129
5.3. Метод распараллеливания рекурсии для режима работы «скользящее» окно 132
5.4. Метод распараллеливания КИХ-ячейки
для режима работы «скользящее» окно 136
5.5. Метод распараллеливания тангенсной ЦКЯ для режима работы «скользящее» окно 139
5.6. Выводы 144
6. Цифровые многопроцессорные фильтры с бесконечными импульсными характеристиками 146
6.1. Вводные замечания 146
6.2. Методы расчета цифровых многопроцессорных фильтров с бесконечными импульсными характеристиками 147
6.3. Расчет параметров тангенсных цифровых многопроцессорных фильтров 166
6.4. Расчет параметров синусных ЦМФ 171
6.5. Расчет параметров квазитангенсных ЦМФ 176
6.6. Выводы 182
7. Цифровые многопроцессорные фильтры с конечными импульсными характеристиками 183
7.1. Вводные замечания 183
7.2. Метод ряда Фурье 184
7.3. Весовая обработка данных 187
7.4. Метод модифицированного ряда Фурье 193
7.5. Методы расчета, основанные на минимизации величины отклонения полученной АЧХ от заданной 196
7.6. Преобразователь Гильберта 199
7.7. Сравнительный анализ КИХ и БИХ фильтров 203
7.8. Выводы 204
8. Цифровые многопроцессорные адаптивные фильтры 205
8.1. Вводные замечания 205
8.2. Основные принципы построения цифровых многопроцессорных адаптивных фильтров 206
8.3. Адаптивный алгоритм на основе оценивания входного сигнала 208
8.4. Адаптивный алгоритм коррекции весовых коэффициентов фильтра 212
8.5. Выводы 214
9. Цифровые многопроцессорные неминимально-фазовые системы 215
9.1. Вводные замечания 215
9.2. Цифровые многопроцессорные неминимально-фазовые ячейки 216
9.3. Цифровые многопроцессорные неминимально-фазовые фильтры 219
9.4. Оптимизация структур всепропускающих ячеек и фильтров... 225
9.5. Выводы 228
10. Цифровые многопроцессорные анализаторы спектра 229
10.1. Вводные замечания 229
10.2. Цифровые многопроцессорные параллельные анализаторы спектра 230
10.3. Цифровой последовательный анализатор спектра 238
10.4. Цифровые анализаторы спектра на основе быстрых алгоритмов расчета коэффициентов ДПФ 243
10.5. Граница применимости прямых и быстрых алгоритмов расчета ДПФ 255
10.6. Цифровой спектральный анализ с использованием параметрических моделей 258
10.7. Методы оценивания параметров моделей 265
10.8. Погрешности вычислений 271
10.9. Выводы 275
11. Вычисление амплитуды комплексной огибающей сигнала 277
11.1. Вводные замечания 277
11.2. Обобщенный алгоритм модульного метода вычисления амплитуды 278
11.3. Особенности реализации модульного метода вычисления амплитуды 282
11.4. Расчет параметров устройства вычисления амплитуды 284
11.5. Выводы 289
12. Гомоморфная обработка сигналов 290
12.1. Вводные замечания 290
12.2. Обобщенная суперпозиция 290
12.3. Мультипликативные гомоморфные системы 292
12.4. Гомоморфные системы относительно свертки 294
12.5. Понятие о кепстре сигнала 295
12.6. Выводы 297
13. Обработка бинарно-квантованных сигналов 299
13.1. Вводные замечания 299
13.2. Метод определения параметров процессов, подвергшихся бинарному квантованию 300
13.3. Метод измерения фазы бинарно-квантованных сигналов (случай у(t) = р0 = ф) 303
13.4. Особенности измерения частоты монохроматического сигнала (случай ф(t) = p1t = rot) 312
13.5. Измерение частоты узкополосного сигнала цифровыми частотными дискриминаторами 314
14. Адаптивный цифровой частотный дискриминатор 326
14.1. Упрощенный алгоритм непосредственного измерения частот модуляции радиосигнала (случай ф(t) = p1t + 0,5p2t2 ) 333
14.2. Выводы 336
15. Цифровая автоматическая регулировка усиления 338
15.1. Вводные замечания 338
15.2. Цифровая АРУ с управлением по постоянной составляющей 339
15.3. Цифровая АРУ с управлением по переменной составляющей 342
15.4. Статистические характеристики ЦАРУ с управлением по переменной составляющей 346
15.5. Сравнительный анализ характеристик ЦАРУ
и аналоговой АРУ 351
15.6. Выводы 353
16. Цифровая обработка двумерных сигналов 354
16.1. Вводные замечания 354
16.2. Двумерная теорема дискретизации и основные определения 355
16.3. Некоторые особые последовательности 356
16.4. Основные виды двумерных последовательностей 358
16.5. Двумерные линейные системы 361
16.6. Особенности синтеза разделимых двумерных многопроцессорных полосовых и режекторных фильтров 367
16.7. Двумерное дискретное преобразование Фурье 370
16.8. Цифровая обработка изображений в режиме работы «скользящее» окно 373
16.9. Выводы 385
17. Математическое описание и обработка ансамблей сигналов 387
17.1. Вводные замечания 387
17.2. Понятие об обобщенной функции неопределенности 388
17.3. Математическое описание ансамблей дискретных сигналов 389
17.4. Обработка ансамбля сложных фазоманипулированных сигналов без внутридискретной модуляции 398
17.5. Синтез и обработка ансамбля простых некогерентных импульсных сигналов 412
17.6. Выводы 420
18. Обработка фазоманипулированных сигналов на основе Б-кодов 421
18.1. Вводные замечания 421
18.2. Формирование и модуляция сигналов Б-кодами 422
18.3. Обработка сигналов модулированных Б-кодами 426
18.4. Обработка фазоманипулированных на основе Б-кодов сигналов в многоканальных системах радиосвязи 433
18.5. Выводы 437
19. Ансамбли кодовых последовательностей в асинхронной связи 440
19.1. Вводные замечания 440
19.2. Синтез ансамблей комплементарных кодовых последовательностей 441
19.3. Свойства и характеристики комплементарных кодовых последовательностей 447
19.4. Система асинхронной адресной связи 453
19.5. Синтез ансамблей временных комлементарных кодовых последовательностей 465
19.6. Выводы 474
20. Общие особенности многопроцессорной обработки радиосигналов 475
20.1. Вводные замечания 475
20.2. Анализ особенностей представления радиосигналов и алгоритмов их обработки на МВС 476
20.3. Обработка радиосигналов на МВС ПА 478
20.4. Многопроцессорные вычислительные структуры с программируемой архитектурой на основе систолических ячеек 484
20.5. Области применения многопроцессорных вычислительных систем 486
20.6. Выводы 490
21. Синтез и анализ ансамблей радиолокационных сигналов 492
21.1. Вводные замечания 492
21.2. Синтез и анализ ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией 493
21.3. Обработка ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов на основе D-кодов 500
21.4. Влияние искажающих факторов на обработку ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией 504
21.5. РЛС обнаружения, использующая ансамбли сложных сигналов 507
21.6. Выводы 516
22. Селекция сигналов движущихся целей при использовании ансамблей сложных сигналов 518
22.1. Вводные замечания 518
22.2. Алгоритм селекции сигналов движущихся целей при использовании ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией 519
22.3. РЛС с СДЦ, использующая ансамбли сложных сигналов 527
22.4. Виды и особенности внутридискретных модулирующих функций 532
22.5. Анализ особенностей формы режекторной амплитудно-частотной характеристики устройства селекции сигналов движущихся целей 546
22.6. Выводы 548
23. Статистическое моделирование радиолокационных систем 550
23.1. Вводные замечания 550
23.2. Статистические модели отраженных сигналов 551
23.3. Метод экстремальных статистик
и генерирование «белого» шума на ЦВМ 559
23.4. Качественные показатели обнаружения когерентно-импульсной радиолокационной станции обзора земной поверхности 562
23.5. Качественные показатели обнаружения когерентно-импульсной радиолокационной станции селекции движущихся целей 565
23.6. Выводы 568
Заключение 569
Список литературы 570
Характеристики
| Информация о книге | |
| Автор | Литюк В. И., Литюк Л. В. |
| Формат | 60×88/16 |
| Объем, стр | 590 стр. |
Монография посвящена вопросам обработки на цифровых многопроцессорных вычислительных системах (МВС) ансамблей радиосигналов, полоса которых превышает быстродействие используемых цифровых функциональных узлов в заданное число раз. При этом обработка может осуществляться как в режиме работы вычислительной системы «скачущее» окно, так и «скользящее», причем сигналы могут быть представлены как в многоразрядной, так и в бинарно-квантованной формах. С единых позиций рассматриваются вопросы обработки ансамблей сложных сигналов, поступающих с выходов линейных трактов радиоприемных устройств различного назначения. Рассмотрены виды современных МВС, особенности современных микропроцессоров, предназначенных для цифровой обработки сигналов (ЦОС), дается математическое описание радиосигналов, подлежащих цифровой обработке. Представлены методы синтеза цифровых многопроцессорных фильтров и анализаторов спектра, осуществляющих обработку и анализ в режимах работы «скачущее» и «скользящее» окно в условиях, когда на их входы поступают распараллеленные входные радиосигналы. Описываются методы синтеза и анализа устройств измерения параметров радиосигналов при различных формах их цифрового представления. Излагаются новые подходы по синтезу и анализу ансамблей сложных сигналов и устройств их обработки с учетом особенностей МВС применительно к задачам радиосвязи и радиолокации.
Данная монография рассчитана на научных работников, преподавателей, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов радиотехнических специальностей, работающих в области цифровой обработки сложных радиосигналов на МВС.
Оглавление
Введение 3
1. Основные сведения о современной цифровой элементной базе 6
1.1. Вводные замечания 6
1.2. Виды радиоприемных устройств с цифровой обработкой сигналов 7
1.3. Особенности построения многопроцессорных вычислительных систем 10
1.4. Цифровые сигнальные процессоры 15
1.5. Выводы 24
2. Преобразование радиосигналов в цифровую форму 26
2.1. Вводные замечания 26
2.2. Математическое описание радиосигнала 27
2.3. Формирователи квадратур 35
2.4. Аналого-цифровое преобразование радиосигналов 47
2.5. Выводы 57
3. Математический аппарат линейных цифровых систем и сигналов 58
3.1. Вводные замечания 58
3.2. Метод Z-преобразования 59
3.3. Связь Z-преобразования с преобразованием Лапласа 62
3.4. Конечные разности 72
3.5. Дискретные экспоненциальные функции 74
3.6. Дискретное преобразование Фурье 78
3.7. Выводы 85
4. Линейные цифровые элементарные ячейки 87
4.1. Вводные замечания 87
4.2. Линейные цифровые системы 88
4.3. Цифровые комплексные ячейки 94
4.4. Функциональные схемы цифровых комплексных ячеек 107
4.5. Цифровые биквадратные ячейки 112
4.6. Связь частоты дискретизации со свойствами сигналов и видами цифровых линейных систем 122
4.7. Выводы 126
5. Распараллеливание обработки на элементарных ячейках 128
5.1. Вводные замечания 128
5.2. Распараллеливание входных данных 129
5.3. Метод распараллеливания рекурсии для режима работы «скользящее» окно 132
5.4. Метод распараллеливания КИХ-ячейки
для режима работы «скользящее» окно 136
5.5. Метод распараллеливания тангенсной ЦКЯ для режима работы «скользящее» окно 139
5.6. Выводы 144
6. Цифровые многопроцессорные фильтры с бесконечными импульсными характеристиками 146
6.1. Вводные замечания 146
6.2. Методы расчета цифровых многопроцессорных фильтров с бесконечными импульсными характеристиками 147
6.3. Расчет параметров тангенсных цифровых многопроцессорных фильтров 166
6.4. Расчет параметров синусных ЦМФ 171
6.5. Расчет параметров квазитангенсных ЦМФ 176
6.6. Выводы 182
7. Цифровые многопроцессорные фильтры с конечными импульсными характеристиками 183
7.1. Вводные замечания 183
7.2. Метод ряда Фурье 184
7.3. Весовая обработка данных 187
7.4. Метод модифицированного ряда Фурье 193
7.5. Методы расчета, основанные на минимизации величины отклонения полученной АЧХ от заданной 196
7.6. Преобразователь Гильберта 199
7.7. Сравнительный анализ КИХ и БИХ фильтров 203
7.8. Выводы 204
8. Цифровые многопроцессорные адаптивные фильтры 205
8.1. Вводные замечания 205
8.2. Основные принципы построения цифровых многопроцессорных адаптивных фильтров 206
8.3. Адаптивный алгоритм на основе оценивания входного сигнала 208
8.4. Адаптивный алгоритм коррекции весовых коэффициентов фильтра 212
8.5. Выводы 214
9. Цифровые многопроцессорные неминимально-фазовые системы 215
9.1. Вводные замечания 215
9.2. Цифровые многопроцессорные неминимально-фазовые ячейки 216
9.3. Цифровые многопроцессорные неминимально-фазовые фильтры 219
9.4. Оптимизация структур всепропускающих ячеек и фильтров... 225
9.5. Выводы 228
10. Цифровые многопроцессорные анализаторы спектра 229
10.1. Вводные замечания 229
10.2. Цифровые многопроцессорные параллельные анализаторы спектра 230
10.3. Цифровой последовательный анализатор спектра 238
10.4. Цифровые анализаторы спектра на основе быстрых алгоритмов расчета коэффициентов ДПФ 243
10.5. Граница применимости прямых и быстрых алгоритмов расчета ДПФ 255
10.6. Цифровой спектральный анализ с использованием параметрических моделей 258
10.7. Методы оценивания параметров моделей 265
10.8. Погрешности вычислений 271
10.9. Выводы 275
11. Вычисление амплитуды комплексной огибающей сигнала 277
11.1. Вводные замечания 277
11.2. Обобщенный алгоритм модульного метода вычисления амплитуды 278
11.3. Особенности реализации модульного метода вычисления амплитуды 282
11.4. Расчет параметров устройства вычисления амплитуды 284
11.5. Выводы 289
12. Гомоморфная обработка сигналов 290
12.1. Вводные замечания 290
12.2. Обобщенная суперпозиция 290
12.3. Мультипликативные гомоморфные системы 292
12.4. Гомоморфные системы относительно свертки 294
12.5. Понятие о кепстре сигнала 295
12.6. Выводы 297
13. Обработка бинарно-квантованных сигналов 299
13.1. Вводные замечания 299
13.2. Метод определения параметров процессов, подвергшихся бинарному квантованию 300
13.3. Метод измерения фазы бинарно-квантованных сигналов (случай у(t) = р0 = ф) 303
13.4. Особенности измерения частоты монохроматического сигнала (случай ф(t) = p1t = rot) 312
13.5. Измерение частоты узкополосного сигнала цифровыми частотными дискриминаторами 314
14. Адаптивный цифровой частотный дискриминатор 326
14.1. Упрощенный алгоритм непосредственного измерения частот модуляции радиосигнала (случай ф(t) = p1t + 0,5p2t2 ) 333
14.2. Выводы 336
15. Цифровая автоматическая регулировка усиления 338
15.1. Вводные замечания 338
15.2. Цифровая АРУ с управлением по постоянной составляющей 339
15.3. Цифровая АРУ с управлением по переменной составляющей 342
15.4. Статистические характеристики ЦАРУ с управлением по переменной составляющей 346
15.5. Сравнительный анализ характеристик ЦАРУ
и аналоговой АРУ 351
15.6. Выводы 353
16. Цифровая обработка двумерных сигналов 354
16.1. Вводные замечания 354
16.2. Двумерная теорема дискретизации и основные определения 355
16.3. Некоторые особые последовательности 356
16.4. Основные виды двумерных последовательностей 358
16.5. Двумерные линейные системы 361
16.6. Особенности синтеза разделимых двумерных многопроцессорных полосовых и режекторных фильтров 367
16.7. Двумерное дискретное преобразование Фурье 370
16.8. Цифровая обработка изображений в режиме работы «скользящее» окно 373
16.9. Выводы 385
17. Математическое описание и обработка ансамблей сигналов 387
17.1. Вводные замечания 387
17.2. Понятие об обобщенной функции неопределенности 388
17.3. Математическое описание ансамблей дискретных сигналов 389
17.4. Обработка ансамбля сложных фазоманипулированных сигналов без внутридискретной модуляции 398
17.5. Синтез и обработка ансамбля простых некогерентных импульсных сигналов 412
17.6. Выводы 420
18. Обработка фазоманипулированных сигналов на основе Б-кодов 421
18.1. Вводные замечания 421
18.2. Формирование и модуляция сигналов Б-кодами 422
18.3. Обработка сигналов модулированных Б-кодами 426
18.4. Обработка фазоманипулированных на основе Б-кодов сигналов в многоканальных системах радиосвязи 433
18.5. Выводы 437
19. Ансамбли кодовых последовательностей в асинхронной связи 440
19.1. Вводные замечания 440
19.2. Синтез ансамблей комплементарных кодовых последовательностей 441
19.3. Свойства и характеристики комплементарных кодовых последовательностей 447
19.4. Система асинхронной адресной связи 453
19.5. Синтез ансамблей временных комлементарных кодовых последовательностей 465
19.6. Выводы 474
20. Общие особенности многопроцессорной обработки радиосигналов 475
20.1. Вводные замечания 475
20.2. Анализ особенностей представления радиосигналов и алгоритмов их обработки на МВС 476
20.3. Обработка радиосигналов на МВС ПА 478
20.4. Многопроцессорные вычислительные структуры с программируемой архитектурой на основе систолических ячеек 484
20.5. Области применения многопроцессорных вычислительных систем 486
20.6. Выводы 490
21. Синтез и анализ ансамблей радиолокационных сигналов 492
21.1. Вводные замечания 492
21.2. Синтез и анализ ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией 493
21.3. Обработка ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов на основе D-кодов 500
21.4. Влияние искажающих факторов на обработку ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией 504
21.5. РЛС обнаружения, использующая ансамбли сложных сигналов 507
21.6. Выводы 516
22. Селекция сигналов движущихся целей при использовании ансамблей сложных сигналов 518
22.1. Вводные замечания 518
22.2. Алгоритм селекции сигналов движущихся целей при использовании ансамблей радиолокационных фазоманипулированных сигналов с внутридискретной модуляцией 519
22.3. РЛС с СДЦ, использующая ансамбли сложных сигналов 527
22.4. Виды и особенности внутридискретных модулирующих функций 532
22.5. Анализ особенностей формы режекторной амплитудно-частотной характеристики устройства селекции сигналов движущихся целей 546
22.6. Выводы 548
23. Статистическое моделирование радиолокационных систем 550
23.1. Вводные замечания 550
23.2. Статистические модели отраженных сигналов 551
23.3. Метод экстремальных статистик
и генерирование «белого» шума на ЦВМ 559
23.4. Качественные показатели обнаружения когерентно-импульсной радиолокационной станции обзора земной поверхности 562
23.5. Качественные показатели обнаружения когерентно-импульсной радиолокационной станции селекции движущихся целей 565
23.6. Выводы 568
Заключение 569
Список литературы 570
| Информация о книге | |
| Автор | Литюк В. И., Литюк Л. В. |
| Формат | 60×88/16 |
| Объем, стр | 590 стр. |