29-46

ТАБЛИЧНЫЕ, ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЕ И ИТЕРАЦИОННЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ В МЕТОДЕ
ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО СИНТЕЗА ЧАСТОТ

Д. В. Иванов¹, В. А. Иванов¹, О. В. Михадарова¹, В. В. Овчинников¹,
М. И. Рябова^1,2, Е. В. Катков^1
1Поволжский государственный технологический университет,
Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
E-mail: IvanovVA@volgatech.net
²Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана,
Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1
E-mail: miryabova@mail.ru

АННОТАЦИЯ

В работе рассмотрены возможности различных алгоритмов функционального преобразования в методе прямого цифрового синтеза гармонических колебаний (частот) DDFS, находящего в настоящее время расширенное применение в различной радиоаппаратуре. В этих синтезаторах функциональный преобразователь фаза–амплитуда строится на основе табличного способа задания функции, что требует использование ПЛИС с большим объёмом памяти. Главным ограничителем качества синтезируемого сигнала является объём таблицы преобразователя, а основной научной задачей – разработка алгоритмов, позволяющих сжать её. В работе представлены методики решения данной задачи для табличных, интерполяционных и итерационных преобразователей. Показаны возможности различных подходов и представлены данные качества сигналов в зависимости от параметров алгоритма. Показано, что гибридный алгоритм CORDIC и Taylor позволяет получить гармоническое колебание с уровнем шумов 110–112 дБ, что необходимо для профессиональных цифровых приёмников.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

вычислительный синтезатор частоты; фазовый аккумулятор; алгоритм CORDIC

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ: № 15-07-05280; 15-07-05294; 17-07-01590; 16-37-60068.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Иванов Д. В., Иванов В.А., Чернов А. А. Теоретические основы метода прямого цифрового синтеза радиосигналов для цифровых систем связи // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2012. № 1 (15). С. 3-34.

2.     Prakash B., Hariharan K. and Vaithiyanathan V. An Optimized Direct Digital Frequency Synthesizer (DDFS) // Contemporary Engineering Sciences. 2014. Vol. 7, No 9. P. 427 – 433.

3.     Vankka J. Digital Synthesizers and Transmitters for Software Radio. Springer, 2005. 359 p.

4.     Михадарова О.В. Перспективы использования алгоритма CORDIC для синтеза радиосигналов// Труды Поволжского государственного технологического университета. Серия Технологическая. 2016. Вып. 4. С. 81-88.

5.     Torres Omar A. Design and implementation of a CORDIC rotator and software integration for low-power exponent computation. The University of Texas Digital Repository (UTDR), 2013–12. Available at: http://hdl.handle.net/2152/24052.

6.     Volder J. The CORDIC Trigonometric Computing Technique // IRE Transactions on Electronic Computing. Sept 1959. Vol EC-8. Pp. 330-334.

7.     Дайнеко Д. Реализация CORDIC-алгоритма на ПЛИС // Компоненты и технологии. 2011. № 12. C. 36-46.

8.     Kavya Sharat, Dr. B.V. Uma, Sagar D.M. Calculation of Sine and Cosine of an Angle using the CORDIC Algorithm // International Journal of Innovative Technology and Research (IJITR). February –March 2014. Vol. No 2, Issue No 2. 891 – 895.

9.     Maher Jridi, Ayman Alfalou. Direct Digital Frequency Synthesizer with CORDIC Algorithm and Taylor Series Approximation for Digital Receivers // European Journal of Scientific Research, EuroJournals. 2009. 30 (4). Pp.542-553.

10. Grayver E. and Daneshrad B. Direct digital frequency synthesis using a modified CORDIC // Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS '98). June 1998. Vol. 5, Pp. 241–244.

11. Rogers J., Plett C. and Dai F. Integrated Circuit Design for High-Speed Frequency Synthesis. Artech House, 2006. 495 p.

12. Sunderland D.A., Strauch R.A., Wharfield S.S. et al. CMOS/SOS frequency synthesizer LSI circuit for spread spectrum communication // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1984. Vol. 19. No 4. Pp. 497–506.

13. Essenwanger K. A., Reinhardt V. S. and Zarowin A. Sine output DDSs a survey of the state of the art // Proceedings of the IEEE International Frequency Control Symposium. 1998. Pp. 370-378. DOI: 10.1109/FREQ.1998.717930

14. Nicholas H.T. and Samueli H. A 150-MHz direct digital synthesizer in 1.25 mm CMOS with 90-dBc spurious performances // IEEE Journal of Solid-State Circuits. 1991. Vol. 26. No 12. Pp. 1959-1969.

15. Kent G.W. and Sheng N.H. A high purity high speed direct digital synthesizer // Proceedings of the IEEE International Frequency Control Symposium. 1995. Pp. 207-211. DOI: 10.1109/FREQ.1995.483904

16. Maher Jridi, Ayman Alfalou. Direct Digital Frequency Synthesizer with CORDIC Algorithm and Taylor Series Approximation for Digital Receivers // European Journal of Scientific Research, EuroJournals. 2009. 30 (4). Pp.542-553.

17. Stork M. Sine Approximation for Direct Digital Frequency Synthesizers and Function Generators // Proceedings of the 3th International conference on Circuits, Systems, Control, Signals (CSCS'12). Barcelona, Spain, 2012. Pp. 127-132.

18. Ashrafi A. and Adhami R. A Direct Digital Frequency Synthesizer Utilizing Quasi-Linear Interpolation Method // Proceedings of IEEE 37th Southeastern Symposium on System Theory. 2005. Pp. 114-118. DOI: 10.1109/SSST.2005.1460894

19. Bellaouar A., Obrecht M., Fahim A. and Elmasry M.I. A low–power direct digital frequency synthesizer architecture for wireless communications // Proceeding of IEEE Custom Integrated circuits. 1999. Pp. 593-596. DOI: 10.1109/CICC.1999.777351

20. Jyothi L.S, Ghosh M., Dai F.F. and Jaeger R.C. A novel DDS using nonlinear ROM addressing with improved compression ratio and quantization noise // Proceeding of IEEE Transactions on Ultrasonics Ferroelectronics and Frequency Control. 2006. Vol. 53, No 2. Pp. 274–283.

21. Eltawil A.M. and Dancshrad B. Piece-wise parabolic interpolation for direct digital frequency synthesis // Proceeding of IEEE Custom Integrated circuits. 2002. Pp. 401–404. DOI: 10.1109/CICC.2002.1012856

22. Muller J. M. Elementary functions: algorithms and implementation. Springer Science & Business Media, 2006. 286 p.

23. Mahartna K., Banerjee S., Grass E., Krstic M., and Troya A. Modified virtually scaling-free adaptive CORDIC rotator algorithm and architecture // IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, 2005. Vol. 15, No 11. Pp. 1463-1474.

24. Hu Y. H. The quantization effects of the CORDIC algorithm // IEEE Trans. on Signal Processing. 1992. Vol. 40. No 4. Pp. 834-844.

25. Walther J. S. A unified algorithm for elementary functions // Proceedings of Spring Joint Computer Conf. 1971. Pp. 379-385. DOI: 10.1145/1478786.1478840

26. Kui-Ting Chen, Ke Fan, Xiaojun Han, and Takaaki Baba. A CORDIC Algorithm with Improved Rotation Strategy for Embedded Applications // Journal of Industrial and Intelligent Information. December 2015. Vol. 3, No 4. Pp. 274-279. DOI: 10.12720/jiii.3.4.274-279.

Для цитирования: Иванов Д. В., Иванов В. А., Михадарова О. В., Овчинников В. В., Рябова М. И., Катков Е. В. Табличные, интерполяционные и итерационные функциональные преобразователи в методе прямого цифрового синтеза частот // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2017. № 3 (35). С. 29-46. DOI: 10.15350/2306-2819.2017.3.29