Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование и разработка устройств обработки сложных сигналов на многозначных элементах

Диссертация: Исследование и разработка устройств обработки сложных сигналов на многозначных элементах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В настоящее время в радиотехнических сиотемах и сиотемах связи широкое применение находят шумоподобные сложные сигналы, и наметилаоь тенденция к испольэованию многозначного кодирования — многими эначениями фаэы, частоты или уровней С 13,33,46−48,55,59,72−80 ]. Однако формирование и обработка многозначных сигналов на двоичной элементной базе вызывает ряд трудностей, связанных о тем, что кавдый… Читать ещё >

Содержание

  • Введение
  • Глава 1. Оценка возможности построения и применения цифровых программируемых согласованных фильтров на основе многозначных элементов и структур .i. {О
    • 1. 1. Возможные реализации сложных сигналов и области их применения. dO
    • 1. 2. Оценка возможностей применения сложных сигналов в локальных вычислительных системах .-1а
    • 1. 3. Оценка возможности построения программируемых согласованных фильтров на многозначных структурах. 2d
    • 1. 4. Анализ алгоритмов вычисления автокорреляционной функции косвенными методами. е-г
    • 1. Б
  • Выводы
  • Глава 8. Разработка модификаций релейно-модульных алгоритмов вычисления функции корреляции и структур многозначных согласованных фильтров на их основе ."
    • S. 1. Релейно-модульный и разностно-модульный алгоритмы вычисления функции корреляции и реализующие их многозначные структуры .^ '
      • 2. 2. Анализ многозначного цифрового программируемого согласованного фильтра, реализующего модифицированный модульный алгоритм
      • 2. 3. Возможности применения модифицированного модульного алгоритма в цифровых программируемых согласованных фильтрах при двоичном кодировании
      • 2. 4. Многозначные алгоритмы обработки фазомани-пулированных сигналов и структуры реализующих их цифровых программируемых согласованных фильтров .Ь В
    • 2. Б
  • Выводы
  • Глава. Э. Определение статистических характеристик модифицированного модульного алгоритма и оценка надежности работы многозначного цифрового программируемого согласованного фильтра
    • 3. 1. Сравнительная оценка локальных максимумов функций, полученных при использовании различных алгоритмов обработки ФМ и АФМ сигналов
    • 3. 2. Определение основных характеристик модифицированного модульного алгоритма
    • 3. 3. Оценка зависимости надежности цифровых программируемых согласованных фильтров от эначности элементов и структур, их реализующих. г *
    • 3. 4. Оценка помехоустойчивости работы многозначных программируемых согласованных фильтров, реализующих модульные алгоритмы
    • 3. Б
  • Выводы
  • Глава 4. Машинное моделирование и макетирование цифровых программируемых согласованных фильтров, реализованных на многозначных структурах. $$
    • 4. 1. Обоснование исходных данных для машинного моделирования
    • 4. S. Результаты машинного моделирования цифровых программируемых согласованных фильтров, реалиэующих модульные алгоритмы
      • 4. 3. Результаты машинного моделирования цифровых программируемых согласованных фильтров при сбоях информации, каналах ,","
      • 4. 4. Макет цифрового программируемого согласованного фильтра, реализующего модифицированный модульный алгоритм
    • 4. Б
  • Выводы

Исследование и разработка устройств обработки сложных сигналов на многозначных элементах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время в радиотехнических сиотемах и сиотемах связи широкое применение находят шумоподобные сложные сигналы [ 7−8,12,39,49 ], и наметилаоь тенденция к испольэованию многозначного кодирования — многими эначениями фаэы, частоты или уровней С 13,33,46−48,55,59,72−80 ]. Однако формирование и обработка многозначных сигналов на двоичной элементной базе вызывает ряд трудностей, связанных о тем, что кавдый отсчет обрабатываемого сигнала предотавляется многоразрядным двоичным числом. Это приводит к существенному возрастанию объема оборудования, снижению быстродействия устройств обработки информации, а также в некоторых случаях и к уменьшению надежности С 1, 36, 44 3.

В различных областях техники, таких как автоматика, телемеханика, измерительная и вычислительная техника находят применение многозначные элементы и отруктуры [ 20,43,67,64,71,83 ]. Их использование позволяет существенно сократить объем оборудования, необходимого для обработки многозначных сигналов, и создавать устройства, обладающие рядом полезных свойотв [29,31,56,61,66,78−82]. В наотоящее время теория многозначных элементов и структур, созданных на их оонове, достаточно широко развита как в нашей стране С 21,40,43,50 3, так и за рубежом [63, 66−68, 70, 77 3, и они находят практическое применение в ряде областей цифровой техники.

Вопросы конкретного применения многозначных элементов и структур в цифровых устройствах обработки информации достаточно полно рассмотрены в [ 21, 37, 43, 44 3. Целесообразность их применения в цифровых устройствах обусловлена тем, что количество устойчивых состояний таких элементов принципиально не зависит от сложности охемы. Поэтому одной из перспективных областей применения многозначных элементов и структур является их применение в устройствах обработки оложных оигналов, в частности, в цифровых программируемых согласованных фильтрах [ 29−33, 56−67, 62 3.

Различные цифровые радиотехнические устройства, соэданные на основе многоэначных элементов, нашли свое применение при обработке многоэначных сигналов в процеосе иооледования космического пространства и Мирового океана С 43 ].

Таким обраэом, раоомотрение воэможноотей построения цифровых программируемых ооглаоованных фильтров (ЦПОФ) на основе многоэначных элементов и отруктур и определение эффективных облаотей их применения является актуальной задачей.

Цель и задачи иооледования. Целью диссертационной работы является исследование воэможноотей построения и разработка цифровых программируемых ооглаоованных фильтров на многоэначных элементах и структурах, предназначенных для обработки многоэначных шумоподобных оложных оигналов, в чаотнооти, в локальных вычислительных оиотемах.

Поставленная цель доотигаетоя путем решения следующих основных задач, в ходе которого необходимо:

1. Осуществить сравнительный анализ оущеотвующих косвенных алгоритмов вычисления функции корреляции и выбрать наиболее оптимальные о точки эрения простоты их реализации на многоэначных элементах.

2. Разработать новые коовенные алгоритмы вычисления функции корреляции, обеспечивающие функционирование цифровых программируемых ооглаоованных фильтров и разработать структуры фильтров, их реализующие.

3. Определить ооновные отатиотические характеристики предло-женнных алгоритмов.

4. Произвести экспериментальное исследование характеристик предложенных алгоритмов путем их машинного моделирования, а также их реализации в цифровой аппаратуре.

Методы иооледований. В диссертационной работе для решения поставленных задач попользованы методы математического анализа, теории вероятностей, а также методы отатиотической радиотехники и многозначная логика. Производится моделирование работы ЦПОФ на ЕО ЭВМ.

Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в оледующем:

1. Предложено использовать сложные сигналы в устройствах обмена локальных вычислительных систем для повышения их помехозащищенности и скрытнооти передачи информации.

2. Предложено использовать косвенные методы вычисления функции корреляции, позволяющие оптимизировать многозначные структуры, предназначенные для применения в ЦПОФ.

3. Разработаны новые алгоритмы обработки многозначных сложных сигналов. Показано, что на их основе может быть построен класс алгоритмов обработки оложных сигналов, определяемых четными тригонометрическими функциями.

4. Выявлена зависимость между основными параметрами многоуровневого сложного сигнала, полученного на основе многозначной М-последовательности, — максимальным боковым пиком автокорреляционной функции, длиной выборки и числом градаций оигнала, обрабатываемого о помощью модифицированного модульного и разностно-модульного алгоритмов.

Б. Показано, что надежность многозначных ЦПОФ, обрабатывающих многоуровневые сложные оигналы, может быть на 10 — 15% выше, чем при реализации таких фильтров на двоичной элементной базе.

6. Разработаны структуры многозначных ЦПОФ, обеспечивающих высокое быстродействие и надежность. Полученные решения являются новыми и защищены авторским свидетельством.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Показана возможность эффективной аппаратурной реализации ЦПОФ на многозначных элементах и структурах, обладающих высокими техническими характеристиками.

2. Разработаны конкретные охемы ЦПОФ, реализованных на многовначных элементах и структурах, определены их характеристики и показаны их преимущества по сравнению о ЦПОФ, реализованными на двоичной элементной баэе.

3. Разработана принципиальная схема ЦПОФ, реализующего модифицированный модульный алгоритм, на микросхемах серии 1ББ.

Внедрение результатов работы. Основные результаты работы были реализованы в НПО «Агат» в ходе проведения хоздоговорных работ, выполненных в научно-исследовательской части МТУСИ. Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Ооновные результаты работы докладывались и обоуждались на Всесоюзной конференции «Повышение эффективности оредств обработки информации на баэе математического и машинного моделирования» (Тамбов, 1989 г.), научно-технической конференции «Цифровая обработка сигналов в системах связи и управления» (Суздаль, 1989 г.), научно-технической конференции «Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройотв и обработки сигналов» (Горький, 1989 г.), XLIV Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1989 г.), Всесоюзной научно-технической конференции «Информационные методы повышения эффективности и помехоустойчивости радиосиотем и систем связи» (Ташкент, 1990 г.), научной конференции «Опыт разработки и внедрения цифровых и аналоговых фильтров и корректоров в системах овяэи» (Севастополь, 1990 г.), научной конференции «Статистический синтез и анализ информационных систем» (Севастополь, 1991 г.), научно-техническом семинаре «Передача и обработка данных в системах управления и ое-тях ЭВМ» (Киев, 1991 г.), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава сотрудников и аспирантов Московского института овяэи 1989;1991 годов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Использование многозначных шумоподобных сложных сигналов в локальных вычислительных системах.

2. Использование косвенных алгоритмов определения функции корреляции.

3. Использование при реализации ЦПОФ разработанных косвенных алгоритмов вычисления функции корреляции.

4. Предложенные структуры ЦПОФ на многозначных элементах.

Б. Аналитическая зависимость, определяющая связь между основными параметрами многоуровневого сложного сигнала — максимальным боковым пиком автокорреляционной функции, длиной выборки и числом градаций сигнала, обрабатываемого с помощью разностно-модульного и модифицированного модульного алгоритмов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе получено одно авторское свидетельство об изобретении. Результаты исследований отражены в ряде научно-исследовательских отчетов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Работа изложена на 66 страницах машинописного текста, содержит 34 страницы рисунков и таблиц, описок литературы включает 83 наименования.

Результаты работы.

— произведен выбор канального фильтра приемного преобразователя в системе обмена информации между вычислительными устройствами,.

— осуществлено макетирование приемных устройств с фильтрами для линии с ЧМ кодированием информации, обеспечивающим быстродействие 5 МГц.

Зав. кафедрой ВТ и УС.

Евреинов Э.В.

Зав. (ЙЩЛ — 22 ШС.

Голдобин О.Я.

Ст. научный сотрудник ,/7 Моторов Н. Г. ы.

АКТ в/ч 67 947 аботе А. Б. Ушаков il об использовании результатов диссертационной работы Д.М. Малиниче-ва на тему «Разработка и исследование цифровых программируемых согласованных фильтров на основе многозначных элементов и струк.

•TVn.

Мы, нижеподписавшиеся, научный руководитель НИР «Интерфейс-Ill' Р. С. Савченко и ответственный исполнитель НИР «Интерфейс — III' Д.м. Цхведадзе, составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы Малиничева Д. М. использованы в НИР «Интерфейс — III» при разработке перспективных решений организации канале d связи волоконно-оптических локальных вычислительных сетей бортевого применения.

Комиссия отмечает следующее:

— с целью повышения скрытности передачи информации и увеличению пропускной способности целесообразно использовать многоуровневые сложные сигналы в каналах связи ЛВС, а устройства обработки таких сигналов реализовывать на многозначных элементахобо#нованы возможности реализации программируемых согласо-занных фильтров на многозначных элементах при обработке многозначных сигналов.

Научный руководитель НИР «Интерфейс — III» Ответственный исполнитель НИР «ИнтерфейсIII» .

С. Савченко.

Д.М. Цхведадзе.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А. И. и др. Теория и применение псевдослучайных сигналов. — М.: Наука, 1969 — 36Б с.
  2. Абс)ахам Дж., Фукс У. Модели неисправностей и ошибок при проектировании СВИС, ТИИЭР, 1966, N6. Б. Вахтиаров В. А. Согласованная фильтрация в технике свяэи. Зарубежная радиоэлектроника, 1984, N1S,
  3. I-iacaMH Т. и др. Теория кодирования. — М.: Мир, 1978, Б76 с.
  4. Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование о исправлением ошибок всистемах цифровой овяэи. Пер. о англ, — М.: Радио и овяэь, 1987, 392 с.
  5. В. В. Архитектура распределенных информационно-вычислительных микропроцессорных систем. /Под ред. Домрачева В. Г. — М.: Энергоатомиэдат, 1988 — 1S8 с.
  6. Ю. И. и др. Автоматические цифровые корреляторы. М. :Энергия, 1971 — 240 с. не ib. Груадев А. В., Усов В. О. Линии задержки цифровых сигналов на поверхностных акустических волнах и их применение. Эарубежна, я радиоэлектроника, 1980, N4.
  7. Дж. Статистические методы в имитационном моделировании.М., 1978, т. 1,2.
  8. Л. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктубщионных помехах. М.: Сов. радио, 1972 — 448 с.
  9. В. В., Рыбкин И. И. Техническая база интерфейсов локальных вычислительных сетей. — М.: Радио и овяэь, 1989 — 271 с.
  10. Каппелини и др. Цифровые фильтры и их применении. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиэдат, 1983 — 360 с.
  11. Ю. А. и др. Программируемые трановероальные фильтры наПАВ и ПВО для согласованной фильтрации. Зарубежная радиоэлектроника, 1980, N11, о. 29 — 42.
  12. . Р. Теоретические основы статистической радиотехники.М.: Радио и связь, 1989 — 6Б6 с.
  13. Ф. Дж., Олоан Н. Дж. А. Псевдослучайные последовательности и таблицы. ТИИЭР, 1976, т. 64, N12.
  14. Д. М., Туэов В. М. Реалиэация согласованных фильтров намногозначных структурах для приема сложных сигналов / Теэ. докл. Всеооюэной научн. сессии, посвяш, енной Дню радио, часть 1 М: Радио и связь, 1989 г.
  15. Д. М., Туэов В. М. Многоэначный цифровой программируемый согласованный фильтр, реализующий модульные алгоритмы / Теэ. докл. научн, -техн. конференции. Цифровая обработка сигналов в системах свяэи и управления. Суздаль, 1989 г.
  16. Д. М., Туэова И. В., Погодин А. И. Цифровые многозначные устройства обработки дискретных сигналов. / Теэ, докл, конференции. Статистический синтез и анализ информационных систем. Севастополь, 1991 г.
  17. Г. Я Аппаратурное определение характеристик случайныхпроцессов. М.: Энергия, 197S — 4Б6 с.
  18. Надежность много5начных структур. / Григорьев В. В. и др. Киев: Наукова думка, 1981 — 176 с.
  19. А. В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигналов. М. :Овяэь, 1979 — 416 с.
  20. В. В. Куэенков В. Д. Радиотехнические системы. М. :Овявь, 1979 — 416 о.
  21. У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир1976, Б94 с.
  22. А., Лиу В. Цифровая обработка сигналов. Киев: Вища школа, 1979 — S64 с.
  23. Применение цифровой обработки сигналов. / Под ред. А. Оппенгейма. М.: Мир, 1980 — ББ2 с.
  24. Л. Р., Гоулд В. Теория и применение цифровой обработкисигналов. М.: Мир, 1978 — 848 с.
  25. М. А. Многоэначные структуры и аналого-цифровые методыобработки информации. В кн.: Исследования в области системных измерений. Львов, 1981, с. 82 — 9Б.
  26. Г-Ыеть А. В. Четырехзначная логика. Реализация операций. — М. :Радио и связь, 1991 — 96 с., ил. — (Массовая б-ка инженера «Электроника»). 4Б. Ридер К., Хаббл Н. Направления развития видеодисплейных систем. ТИИЭР, 1981, т. 69, N5, с. 134 — 14Б.
  27. Д. В., Перс ли М. В. Взаимно-корреляционные свойствапсевдослучайных и родственных последовательностей, ТИИЭР, 1980, т. 68, N5.
  28. В. А., Яковлев А. Моделирование систем: Учебник длявузов по спец. «Автоматизированные системы управления. «М.: Высшая школа., 198Б — S71 о., ил.
  29. ОидельникоБ В. М. О некоторых К-эначных псевдослучайных последовательностях и кодах, близких к эквидистантным. Проблемы передачи информации, 1969, т. V, Вып. 1.
  30. А. А., Лебедев О, Н. Микропроцессорные устройства формирования и обработки сложных сигналов. М.: Радио и связь, 1983.
  31. В. М., Малиничев Д. М. Устройства формирования и обработкиК-эначных псевдослучайных последовательностей/ МИО М.: 1989. Деп. в ЦНТИ «Информсвяэь», N 1Б64, 26.07.89.
  32. А. М., Незлин Д. В. Фильтры на основе П^ ЗО. Зарубежная радиоэлектроника. 1986, N 3.
  33. А. с. Б259Б9 (ССОР). Цифровой коррелятор. В. М. Малафеев, В. М. Туэов, В. М. Тузов. Опубл. в В. И. 1976, N 31. 6S. А. с. 1 681 390 А1 (ССОР). В. М. Туэов, В. М. Малафеев, Д. М. Малиничев. Опубл. в В. И. 1991, N 36.
  34. R. А. Matched Fi Itering. — IEEE, Journal, V. S. — 15,1980, N5.
  35. Ikeman Н. High-Spreed Network Uses Fiber Optics // ElectronicsWeek — 1984, N22. — p. p. 95 — 108.
  36. Chearg Y. E., Hirscheim R. A. Local Area Networks — N. Y.: JohnWeley Sons, 1986 — 216 p.
  37. Hatta M., Takanami L, Inowe K. A. Realisation of Ternary LogicFunctions by Using Cellular Arrays // Proceedings of the 10
  38. MVL (Evanston, IL, June) — N. Y.: IEEE, 1980 — p.p. 46 — 64.
  39. Huertas J. L., Caj:→mona J. M. Low-Power Ternary CMOS Circuits //Proceedings of the 9 ISMVL (Oklahoma City, May) — N. Y.: IEEE, 1981, p. p. 196 — 199.
  40. Huertas J. L., Sanches-Gomes G. Low-Power О Ю З Implementationof Some Operators // Proceedings of the 9 ISMVL (Oklahoma City, May) — N. Y.: IEEE, 1981, p.p. 196 — 199.
  41. Li M., Gu W. -N. The New Method of Implementation for Ternary1. gic System // Proceedings of the ISMVL (Kyoto, Japan, May) N. Y.: IEEE, 1988 — p. p. 66 — 60. vn. Multiply-Valued Logic // Computer. — 1974, Vol 7, N 9, p. 94 95.
  42. Mullen J. Single Chip TAC Simplefiers. Network Design //Electronics Industry. — 1986, N 5, p.p. 57 — 81. 7R. Leesom A. Communication Experiments. Pai-^ t 0, Spread Spectrum Multiply Asses. — IEEE Trans, on AES, AES — 22, 1986, N 3.
  43. Kali T. Experimental Results for Four-Phase Digital MatchedFiltering of Spread-Spectrum Waveforms. IEEE Trans. on COM., COM — 32, 1984, N 4.
  44. Conference Record of the International Symposium onMultiple-Valued Logic (ISMVL) (Toronto, May). — N. Y.: IEEE, 1973. — 247 p.
  45. Freita-s D. A., Current K. W. A Quaternary Logic Encoder-DecoderCircuit Design Using CMOS // Proceedings of the 1Э ISMVL (Kyoto, Japan, May). — N. Y.: IEEE, 1983, p.p. 190 — 19Б.
  46. Freita-s D. A., Current K. W. CMOS Circuits for QuaternaryEncoding and Decoding // Proceedings of the 14 ISMVL (Toronto, Nfay) — N. Y.: IEEE, 1984 — p. p. 164 — 168.
  47. Muta S. Mioropower CMOS Implementation of Three-Valued LogicFunctions // Proceedings of the ISMVL (Kyoto, Japan, May). N. Y.: IEEE, 1983 — p. p. 61 — 63.
  48. Shiva S. G., Nagle H. T. On Multiple-Valued ISMVL (Morgantown, WV, May). — N. Y.: IEEE, 1974. — p.p. 209 — 224.
  49. Vrane.sic Z. A., Smith K. C., Druseta A. Electronic1. plementation of Multi-Valued Logic Networks // Proceedings of the 4 ISMVL (Morgantown, WV, May) — N. Y.: IEEE, 1974, p. p. 59 — 78.
  50. PRINT 05fZH) «x x m fY (I) It m 53. J-OHP^ AT (7X|F6,3, M^"F*i>t l4X-f"-6,2,l2K |F^, 2IPR! NT 9
  51. F374I STEP /f-OWT / STOP 9022», 1253 QPW 0MlN 10,94 $ЕБ Н Д И «бк1?ГМ21 — STEP WAS ЕХЕСиТеВ «(?0^ Ц qoOE 0000 1EF373! STEP /ЦКеи / START 90 220,123
  52. F5741 STEP /t"KEL) / STOP 90 220, i2S4 CPU 0MIN 05,625EI3 MAI» 96K//Gj.S^SIN QD *
Заполнить форму текущей работой

На отлично!