Синтез вузлів цифрової обробки сигналів засобами високорівневого проектування на базі систем на кристалі типу SoC FPGA

Abstract

Дисертаційна робота присвячена підвищенню ефективності та детермінованості вузлів цифрової обробки сигналів у телекомунікаційних системах кордонного рівня (Edge) шляхом застосування гібридного маршруту проєктування на базі гетерогенних платформ SoC FPGA, що дозволяє забезпечити обробку високошвидкісних потоків даних у реальному часі зі стабільними часовими характеристиками. У дисертаційній роботі запропоновано та експериментально підтверджено метод узгодження конфігурації середовища вбудованої ОС із часовими характеристиками радіотехнічного тракту, що звело систематичну похибку вимірювань затримок до нуля. Розроблено архітектуру функціонального вузла потокового криптографічного перетворення (ДСТУ 8845:2019 «Струмок») на рівні регістрових передач, що забезпечило лінійне масштабування продуктивності до 83,2 Гбіт/с та можливість динамічної зміни параметрів шифрування. Удосконалено метод синтезу гетерогенних вузлів типу «HPS-Centric», що дозволило подолати апаратну «точку насичення» процесора (20 MSPS) завдяки апаратному розвантаженню критичних операцій у програмовану логіку. Досліджено та реалізовано метод двохетапного просторового виявлення та пеленгації джерел радіовипромінювання з борту БПЛА, що дало змогу скоротити час пошуку вдвічі. Крім того, запропоновано методику просторової ізоляції обчислювальних ресурсів, що дозволило знизити фазове тремтіння (джитер) системи до рівня вимог стандартів 5G URLLC. Отримані результати можуть бути застосовані у системах широкосмугового радіомоніторингу, програмно-визначеному радіо (SDR), захищених телекомунікаційних мережах критичного призначення та комплексах на базі безпілотних літальних апаратів.