priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-7-559-566pribor-48Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGРеализация алгоритма двухступенчатой нелинейной цифровой фильтрации сигналов на основе метода минимальной дисперсииImplementation of a Two-Stage Nonlinear Digital Filtering Algorithm Based on the Minimum-Variance MethodМорозовO. А.MorozovO. A.

Олег Александрович Морозов — д-р физ.-мат. наук, профессор; кафедра информационных технологий в физических исследованиях; заведующий кафедрой

Нижний Новгород

Oleg A. Morozov — Dr. Sci., Professor; Department of Information Technologies in Physical Research; Head of the Department

Nizhny Novgorod

oa_morozov@nifti.unn.ruСорохтинЕ. М.SorokhtinE. M.

Евгений Михайлович Сорохтин —  Научно-исследовательский физико-технический институт; ведущий инженер

Нижний Новгород

Evgeny M. Sorokhtin —  Physical-Technical Scientific Research Institute; Leading Engineer

Nizhny Novgorod

eugene@nifti.unn.ruСорохтинМ. М.SorokhtinM. M.

Михаил Михайлович Сорохтин — канд. физ.-мат. наук;  кафедра информационных технологий в физических исследованиях; ст. преподаватель

Нижний Новгород

Mikhail M. Sorokhtin — PhD;  Department of Information Technologies in Physical Research; Senior Lecturer

Nizhny Novgorod

mikl@nifti.unn.ruНациональный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. ЛобачевскогоLobachevsky State University202425112024677559566Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/48

Рассматривается аппаратная реализация метода обработки фазо- и частотно-манипулированных сигналов, базирующегося на применении алгоритма двухступенчатой нелинейной цифровой фильтрации. Нелинейный фильтр основан на модификации метода минимальной дисперсии Кейпона. Представлено математическое описание алгоритмов совместного функционирования ступеней фильтра. Алгоритм аппаратно реализован в виде автономного устройства со встроенной вычислительной системой на программируемых логических интегральных схемах

Hardware implementation of a method for processing phase-shift-keyed and frequency-shift-keyed signals based on two-stage nonlinear digital filtering is presented. The first stage is an informationally optimal linear filter with complex coefficients, the second is a quadratic filter based on the Capon minimum-variance method. The algorithm is implemented in hardware as a stand-alone device with an embedded computing system based on programmable logic integrated circuits.

демодуляциявстраиваемая реализацияПЛИСметод минимальной дисперсии Кейпонафазовая манипуляциячастотная манипуляцияdemodulationembedded implementationFPGACapon’s minimum variance methodphase shift keyingfrequency shift keyingReferencesСергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб: Питер, 2003. 604 с.Sergienko A.B. Tsifrovaya obrabotka signalov (Digital Signal Processing), St. Petersburg, 2003, 604 р. (in Russ.)Цифровые радиоприемные системы: Справочник / Под ред. М. И. Жодзишского. М.: Радио и связь, 1990. 208 с.Zhodzishsky M.I., ed., Tsifrovyye radiopriyemnyye sistemy: Spravochnik (Digital Radio Receiving Systems: Directory), Moscow, 1990, 208 р. (in Russ.)Логинов А.А., Морозов О.А., Солдатов Е.А., Хмелев С.Л. Применение цифровой фильтрации на основе модифицированного подхода Кейпона в задаче демодуляции частотно-манипулированных сигналов // Автометрия. 2008. Т. 44, № 3. С. 57–64.Loginov A.A., Morozov O.A., Soldatov E.A., Khmelev S.L. Avtometriya, 2008, no. 3(44), pp. 57–64. (in Russ.)Логинов А.А., Морозов О.А., Солдатов Е.А., Хмелев С.Л. Комбинированная цифровая фильтрация гармонического заполнения фазоманипулированных сигналов в задаче определения временной задержки // Изв. вузов. Радиофизика. 2007. T. 50, № 3. С. 255–264.Loginov A.A., Morozov O.A., Soldatov E.A., Khmelev S.L. Radiophysics and Quantum Electronics, 2007, no. 3(50), pp. 235–243.Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990. 551 с.Marple L., Jr., Digital Spectral Analysis, Courier Dover Publications, 2019, 432 р.Кейпон Дж. Пространственно-временной спектральный анализ с высоким разрешением. // ТИИЭР. 1969. Т. 57, № 8. С. 69–79.Capon J. Trudy Instituta inzhenerov po elektrotekhnike i radioelektronike, 1969, no. 8(57), pp. 69–79. (in Russ.)Henker M., Hentschel T., Fettweis G. Time-variant CIC-filters for sample rate conversion with arbitrary rational factors / Dresden Univ. of Technology [Электронный ресурс]: http://www.ifn.et.tu-dresden.de/MNS/veroeffentlichungen/1999/Henker_M_ICECS_99.pdf, 31.05.2010.Henker M., Hentschel T., Fettweis G. Time-variant CIC-filters for sample rate conversion with arbitrary rational factors, Dresden University of Technology, http://www.ifn.et.tu-dresden.de/MNS/veroeffentlichungen/1999/Henker_M_ICECS_99.pdf.White S.A. Applications of distributed arithmetic to digital signal processing: A tutorial review // IEEE ASSP Magazine. 1989. July.White S.A. IEEE ASSP Magazine, July, 1989.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.