Тема: Исследование возможности организации участка сети 5G

Постоянно возрастающая роль информационных технологий в современном мире объективно определяет актуальность поиска новых подходов, позволяющих повысить эффективность процессов обработки и передачи информации. Процесс информатизации, происходящие в настоящее время в обществе, характеризуется широким применением вычислительных устройств в различных сферах. При этом каждая сфера применения вычислительных устройств предъявляет свои специфические требования к составу, структуре и организации обработки данных. Особенно ярко эти требования выражены в области цифровой обработки сигналов (ЦОС), методы и средства которой, в настоящее время находят широкое применение.
Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) получают ши-рокое распространение в цифровой обработке. Благодаря параллельной архитектуре и переконфигурируемому аппаратному обеспечению ПЛИС обладают большой вычислительной производительностью и позволяют разрабатывать настраиваемые структуры для идеальной реализации алгоритмов ЦОС.
Проектирование устройств ЦОС на ПЛИС представляет собой многоуровневый иерархический процесс. В операциях цифровой обработки сигналов особое внимание уделяется цифровой фильтрации, которая в среднем занимает до половины всего объема вычислений. Данное требование выполняется при обработке сигналов цифровыми фильтрами с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтрами или нерекурсивными фильтрами). Помимо линейности фазовых характеристик КИХ-фильтры являются принципиально устойчивыми системами, и процесс вычисления их коэффициентов не вызывает затруднений. Однако при повышенных требованиях к избирательности таких фильтров - крутые спады АЧХ и характеристики затухания - необходимы значительные аппаратные и вы-числительные затраты, что накладывает ограничения на практическую реализацию КИХ-фильтров на основе традиционных компонентов цифровой электроники, в частности микропроцессоров и сигнальных процессоров (DSP). В отличие от КИХ-фильтров фильтры с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ - фильтры, или рекурсивные фильтры) не обладают строго линейной фазовой характеристикой, за исключением частного случая, когда все полюсы находятся на единичной окружности. Они более эффективны, чем КИХ-фильтры, и имеют меньший порядок при одинаковых параметрах. Однако из-за неустойчивости, по сравнению с КИХ-фильтрами, БИХ фильтры не получили широкого распространения.
Зачастую на практике высокоскоростные специализированные системы ЦОС используют целочисленную арифметику с фиксированной точкой, а не с плавающей точкой. Использование полноценных умножителей при разработке таких цифровых фильтров является неоправданно затратным, особенно при большом их количестве и высокой разрядности. Поэтому при проектировании цифровых фильтров для систем, реализуемых на ПЛИС, ставятся задачи получения требуемых частотных характеристик при минимальном количестве ресурсов кристалла, таких как логические элементы. Таким образом, реализация БИХ-фильтров на ПЛИС, является научно-технической проблемой.
Цель диссертационной работы состоит в исследовании вариантов реализации БИХ-фильтров на ПЛИС.
Для достижения этой цели необходимо выполнить ряд задач и решить последовательно вопросы моделирования данных элементов в программно-инструментальной средеMATLAB Simulink.
Задачи:
а) моделирование БИХ-фильтра с фиксированной точкой и с плавающей точкой в Matlab;
б) разработка HDL описания вычислителя с плавающей точкой на ПЛИС;
в) исследование требуемых ресурсов и производительности фильтров с фиксированной точкой и с плавающей точкой;
г) проведение сравнительного анализа полученных результатов, выводы, рекомендации.
Моделирование БИХ-фильтра с фиксированной точкой и с плавающей точкой подразумевает под собой схемотехническое решение проблемы, выбор элементной базы и экспериментальное измерение его параметров, ресурсов.
Диссертационная работа состоит из четырех разделов. Первый раздел посвящен моделированию БИХ-фильтра с фиксированной точкой и с плавающей точкой, что подразумевает под собой схемотехническое решение проблемы, выбор элементной базы и экспериментальное измерение его параметров, ресурсов.
Второй раздел посвящен разработке VHDL описания вычислителя с плавающей точкой для ПЛИС. VHDL описание вычислителя получено в среде программирования Quartus II, которую разработала компания Altera.
В третьем разделе проводится исследование требуемых ресурсов и производительности фильтров с фиксированной точкой и плавающей точкой.
Четвертый заключительный раздел посвящен сравнительному анализу полученных результатов и рекомендациям.

Купить

В рамках диссертационной работы были достигнуты следующие результаты: созданы модели БИХ-фильтров с фиксированной точкой и с плавающей точкой в Matlab, что подразумевает под собой схемотехническое решение проблемы, выбор элементной базы и экспериментальное измерение его параметров, ресурсов; разработаны HDL описания вычислителя с фиксированной и с плавающей точкой на ПЛИС; проведен анализ зависимости ресурсов ПЛИС, требуемых для реализации БИХ-фильтров, от разрядности с фиксированной точкой и с плавающей точкой. Проведен анализ особенностей реализации на ПЛИС арифметических операций с фиксированной точкой. Приводятся результаты экспериментального исследования зависимости количества ресурсов программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) от разрядности.
Купить