2024-03-29T21:30:45Zhttps://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/ej/?action=repository_oaipmhoai:ipsj.ixsq.nii.ac.jp:001851802024-03-29T05:26:34Z01164:02036:07856:09345
電波望遠鏡用AWF型デジタル分光器に関してAn AWF Digital Spectrometer for a Radio TelescopejpnFPGA応用http://id.nii.ac.jp/1001/00185092/Technical Reporthttps://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/ej/?action=repository_action_common_download&item_id=185180&item_no=1&attribute_id=1&file_no=1Copyright (c) 2015 by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers This SIG report is only available to those in membership of the SIG.鹿児島大学大学院理工学研究科電気電子工学専攻鹿児島大学大学院理工学研究科物理宇宙専攻国立天文台野辺山太陽電波観測所中原, 啓貴中西, 裕之岩井, 一正電波望遠鏡は天体から放射される電波を受信し,分光器を用いてスペクトル解析を行う装置である.既存の分光器は受信した電波に対し,まず,窓関数 (Window function) をかけ,高速フーリエ変換 (FFT) を行う.そして,ノイズを除去するため,周波数スペクトルの積算処理 (Accumulation) を行う.この順序で処理を行う分光器を WFA 型分光器という.WFA 型分光器は国際開発プロジェクト CASPER にて FPGA ボードを用いて実現されており,様々な電波望遠鏡で利用されている.しかし AD 変換器の高速化が進んでおり,数百 MHz で動作する FPGA と数十 GHz で動作するAD変換器間でギャップが生じているため P 並列 FFT を用いている.パイプライン方式の N 点 FFT を P 個 FPGA に実現するにはメモリ量 O(N) のオンチップメモリが PlogN 個必要であるためボトルネックとなっていた本論文では,計算順序を入れ替えた AWF 型分光器を提案する.AWF 型分光器は時間領域で積算処理を行ってノイズを除去してから FFT を行う.AWF 型分光器は逐次実行する FFT を用いることが出来るため,オンチップメモリをオフチップメモリで実現できる.CASPER で公開されている ROACH2 ボード上に AWF 型分光器を実装して従来の WFA 型分光器を比較を行い,提案手法が優れていることを明らかにする.A radio telescope analyzes radio frequency (RF) received from celestial objects. It consists of an antenna, a receiver, and a spectrometer. The spectrometer converts the time domain into the frequency domain by a FFT operation. In the spectrometer, first, it multiples the window coefficient to the received signal. Second, it applies the FFT operation. Third, it converts to the absolute of a complex number. Finally, to reduce the noise, it accumulates obtained power spectrum. We call this a WFA spectrometer. Since an AD converter is faster than the FPGA, a parallel FFT computation is desired. However, since the amount of hardware for the FFT becomes bottleneck, the conventional WFA does not realized the high-performance analysis. This paper proposes an AWF spectrometer which replaces the order of operations. Since the AWF spectrometer reduces the parallelism of the FFT, it is smaller than the conventional WFA spectrometer. Also, the paper proposes a off-chip memory realization which is highly efficient use of the FPGA. Experimental results show that the proposed AWF spectrometer outperforms conventional spectrometers.AA11451459研究報告システムとLSIの設計技術(SLDM)2015-SLDM-16913162015-01-222188-86392017-12-27