Н.А. Воробьев1, В.И. Джиган2, П.В. Луферчик3

1,3 АО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск, Россия)

2 НИУ МИЭТ (Москва, Россия)

1 vorobev_na@krtz.su, 2 djigan@org.miet.ru, 3 lpv@krtz.su

Постановка проблемы. Известно, что сигналы в тропосферных системах цифровой связи подвержены негативному воздействию межсимвольной интерференции, вызванной многолучевостью, поэтому для обеспечения качественного приема
передаваемых цифровых сообщений часто используют адаптивные эквалайзеры, устраняющие межсимвольную интерференцию. Исходя из архитектуры и используемых адаптивных алгоритмов, эквалайзеры имеют различную вычислительную сложность. Так как высокая вычислительная сложность требует и высоких аппаратных затрат при реализации эквалайзеров, то желательно стремиться к уменьшению этой сложности. При этом появляется необходимость оценки требуемых аппаратных затрат на реализацию эквалайзеров различной архитектуры перед их проектированием.

Цель. Оценить требуемые аппаратные затраты на реализацию эквалайзеров с обратной связью, функционирующих на символьной скорости, для модемов радиосистем тропосферной связи.

Результаты. Получены оценки вычислительной сложности адаптивных эквалайзеров с обратной связью, функционирующих на символьной скорости, для оптимального числа весовых коэффициентов, равного 50. Результаты исследования показывают, что реализация для эквалайзера на базе градиентного алгоритма по критерию наименьшего квадрата требует использования 402 действительных умножителей, а реализация эквалайзера на базе рекурсивного алгоритма по критерию наименьших квадратов, построенного в виде его быстрой (вычислительно эффективной) стабилизированной его версии – 3346 таких умножителей.

Практическая значимость. Полученные результаты оценки аппаратных затрат для эквалайзеров на базе алгоритма наименьшего квадрата и стабилизированной версии быстрого алгоритма по критерию наименьших квадратов при разном числе весовых коэффициентов позволяют оценить в процессе проектирования целесообразность применения тех или алгоритмов.

Воробьев Н.А., Джиган В.И., Луферчик П.В. Оценка требуемых аппаратных затрат на реализацию эквалайзеров, функционирующих на символьной скорости, для модемов радиосистем тропосферной связи // Успехи современной радиоэлектроники. 2025. T. 79. № 1. С. 7–16. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202501-01

1. Qureshi S. Adaptive equalization // Proceedings of the IEEE. 1985. V. 73. № 9. P. 1349–1387.
2. Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. M: Техносфера. 2013.
3. Воробьев Н.А., Луферчик П.В., Штро П.В., Богатырев Е.В. Исследование характеристик нестационарности тропосферного канала связи // Ural Radio Engineering Journal. 2023. № 7(2). C. 123–136.
4. Roda G. Troposcatter radio links. Artech House Publishers. 1988.
5. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких волн / Под ред. Б.А. Введенского, М.А. Колосова, А.И. Калинина, Я.С. Шифрина. М.: Сов. радио. 1965.
6. Воробьев Н.А., Луферчик П.В., Конев А.Н., Чащин Д.В. Определение оптимальных характеристик адаптивного эквалайзера для применения в системах тропосферной связи // Современные проблемы радиоэлектроники: материалы ХХIV Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием, посвященной 129-й годовщине Дня радио. Красноярск, 2024. С. 10–14.
7. Воробьев Н.А., Джиган В.И., Луферчик П.В., Штро П.В. Оценка эффективности применения адаптивных эквалайзеров c различной структурой в системах тропосферной связи // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 12. С. 114–123. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202312-14.
8. Джиган В.И. Особенности применения RLS-алгоритмов адаптивной фильтрации в эквалайзерах с дробной задержкой // Цифровая обработка сигналов. 2020. № 2. С. 3–12.
9. Slock D.T.M., Kailath T. Numerically stable fast transversal filters for recursive least squares adaptive filtering // IEEE Trans. Signal Processing. 1991. V. 39. № 1. P. 92–114.
10. Воробьев Н.А., Джиган В.И., Луферчик П.В. Оценка требуемых аппаратных затрат для эквалайзеров на символьной скорости для модемов радиосистем тропосферной связи // Труды 8-й Всеросс. науч.-технич. конф. «Системы связи и радионавигации» (АО «НПП «Радиосвязь», 12 – 14 ноября 2024 г.). г. Красноярск, Россия, 2024. С. 44–48.
11. Реализация базовых компонентов ЦОС: Комплексный умножитель. URL: https://fpga-systems.ru/articles/131/iotbcotdspcm.pdf
12. Дубровин В.Т. Теория функций комплексного переменного (теория и практика): Учеб. пособие. Казань: Казанский государственный университет. 2010.
13. AMD Zynq 7000 SoCs. URL: https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-7000.html
14. AMD Zynq Ultrascale+ MPSoCs. URL: https://www.amd.com/en/products/adaptive-socs-and-fpgas/soc/zynq-ultrascale-plus-mpsoc.html