Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
1.10. Особенности разработки элементов аппаратуры систем с цифровой обработкой сигналовПриведенные в этой главе примеры взяты из областей применения систем с речевыми сигналами. Здесь нет примеров применения методов цифровой обработки в системах с видео- и частотно-модулированными сигналами. Такой выбор областей применений обусловлен несколькими причинами. Во-первых, возможности применения цифровой обработки в системах с речевыми сигналами шире, что объясняется самой природой систем связи. Во-вторых, благодаря сравнительно узкой ширине полосы обрабатываемых сигналов по отношению к быстродействию существующих интегральных схем применяемый синхронизатор, управляющий (Процессором, может иметь быстродействие в несколько тысяч раз выше частоты дискретизации в каждом канале. Однако необходимость мультиплексной передачи нескольких тысяч каналов редко возникает в телефонной сети, и большие возможности применения мультиплексирования здесь ограничены. К счастью, это противоречие не приводит к дилемме, потому что системы с последовательной передачей данных (в противоположность системам с параллельной передачей данных) позволяют за счет увеличения числа тактов на операцию существенно уменьшить потребляемую мощность и количество схем в арифметическом устройстве [17]. По указанным выше причинам в центре обсуждения аппаратной части систем будут процессоры с высокой степенью мультиплексирования (с числом каналов от 32 до 128), которые обычно выполняются с использованием последовательной арифметики [18]. 1.10.1. Выбор структуры системПри проектировании системы для обработки сигнала в первую очередь концентрируют внимание на создании цифрового фильтра, поскольку значительная часть всей аппаратуры, в том числе арифметические и запоминающие устройства, предназначена для выполнения фильтрации при обработке сигнала. Для реализации нелинейных процессов, как правило, требуется более простая аппаратура, чем для выполнения функций умножения и задержки элементами цифровых фильтров. В детекторах, входящих в состав демодуляторов ЧМ-сигналов, операции ограничения, двухполупе-риодного выпрямления или умножения с демодуляцией реализуются на основе части вентилей, используемых при построении цифровых фильтров. Существует несколько возможных структур цифровых фильтров (последовательная, параллельная, в прямой форме и др.) Выбор структуры зависит от параметров фильтра, типа разрабатываемого арифметического устройства (АУ), а также от предпочитаемого типа управления или программирования. В случае фиксированного набора идентичных секций фильтра, как это было, например, в системе уплотнения ИКМ-каналов, перспективным может оказаться последовательное соединение секций второго порядка с умножителями на основе постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) [19, 20]. Поскольку операция фильтрации имеет итеративный характер, т. е. коэффициенты фильтра не меняются, то арифметические операции можно свести к вычислению с помощью ПЗУ сумм произведений на каждую секцию второго порядка. На первый взгляд может показаться, что фильтры высокого порядка лучше всего реализовать в прямой форме, поскольку вычисление с помощью ПЗУ суммы четырех или пяти произведений оказывается даже более эффективным, чем для трех слагаемых. Однако для большинства цифровых фильтров, имеющих большой коэффициент усиления и порядок выше третьего, прямая форма реализации при соответствующих начальных условиях может поддерживать колебания предельного цикла с большой амплитудой даже при арифметике с насыщением [21]. Большое усиление может быть связано как с полюсами, имеющими высокую добротность Если нет необходимости иметь множество идентичных фильтров, а нужен один программируемый фильтр, как, например, в контрольно-измерительной аппаратуре, следует использовать умножитель с двумя входами. Из всех существующих структур для программируемых фильтров лучше всего подходит последовательное соединение секций второго порядка. Например, в терминалах для сигналов с одной боковой полосой используются как рекурсивные секции второго порядка, так и трансверсальные фильтры с конечной импульсной характеристикой. В этом примере в пользу выбора трансверсального фильтра говорит и то, что 13 из каждых 14 входных отсчетов равны нулю. Вообще же опыт показывает, что КИХ-фильтры в основном найдут применение в тех случаях, когда желательно иметь возможность изменять частоту дискретизации с целью упрощения схемы [22]. Последовательная структура из секций второго порядка не пригодна еще в ряде случаев. Так, если секция имеет полюсы с очень высокой Масштабирование, используемое для предохранения от нежелательного грубого квантования сигнала, является важным аспектом построения цифрового фильтра [23—25]. Оно связано с выбором длины слова данных и со структурой, как это видно из предыдущего примера. Хотя масштабирование и не влияет на характеристики фильтра, именно оно главным образом определяет отношение сигнал/шум фильтра и шумовые параметры этого же незанятого канала. Родственной проблемой является распределение членов с нулями и полюсами по различным каскадам фильтра. Имеется ряд публикаций по этому вопросу [25—32], где отыскиваются распределения, обеспечивающие минимальный шум, и читатель может их изучить по этим работам. Определение порядка каждой секции является важным шагом при создании фильтра, и непродуманный выбор порядка может привести к потере большого числа двоичных единиц, определяющих точность представления сигнала. Существует и ряд других структур для реализации фильтра. Секции второго порядка могут быть соединены параллельно, последовательно-параллельно или в других комбинациях, при которых все коэффициенты оказываются действительными. Однако, по всей видимости, нет каких-либо больших преимуществ у всех других способов соединения секций второго порядка перед последовательным. Есть еще волновая структура [33, 34], которую рекомендуют для применения из-за низкой чувствительности к точности представления коэффициентов. Однако на практике волновая структура имеет ограниченное применение, поскольку фильтры на ее основе трудно мультиплексировать. 1.10.2. Чувствительность и точности представления коэффициентовВопросы, связанные с чувствительностью к точности представления коэффициентов, оказываются не столь важными для фильтров, описанных в качестве примеров в этой главе. Как правило, длина информационного слова, выбранная из условия обеспечения необходимого отношения сигнал/шум и уровня шумов в незанятом канале на выходе системы, превышает длину коэффициентов, требуемую для обеспечения желаемой точности воспроизведения характеристик фильтра. Например, для фильтров нижних частот в описанных ИКМ-терминалах требовалась точность представления коэффициентов словами в 8 бит, чтобы обеспечить отклонение частотной характеристики от идеальной в пределах ±0,2 дБ. 1.10.3. Разработка цифровых систем с помощью ЭВМПеред разработчиком системы цифровой обработки стоит задача выбора множества решений, касающихся частот дискретизации, длин слов, структур, типов логики, распределения вентилей арифметических устройств для необходимых схем памяти [18, 35]. Однако найти наилучшее решение не слишком трудно, поскольку цифровая система может быть очень точно смоделирована на цифровой вычислительной машине. Действительно, моделирование позволяет точно предсказать, как будет работать каждый вариант разрабатываемой системы. При наличии хороших программ для разработки системы и ее испытаний наряду с хорошими моделирующими программами цифровая система может быть изготовлена с малыми расходами на разработку и высокой гарантией качества. Использование ЭВМ является ключевым моментом для повышения качества разработки цифрового процессора, и вполне естественно, что хорошая разработка дает хорошую систему.
|
1 |
Оглавление
|