HARDWARE IMPLEMENTATION OF AN INTEGRATED ALGORITHM FOR IDENTIFYING RADIO SIGNALS BY SPECTRUM SHAPE
Authors: Студеникин А.Г. , Козьмин В.А. , Токарев А.Б. 
Published: April 2024

развитие технологий беспроводной связи, и, как следствие, систем радиоконтроля требует всё большего быстродействия при обработке сигналов, в частности при их идентификации в смысле определения принадлежности стандарту связи. Для обеспечения высокого быстродействия при анализе диапазонов частот шириной в несколько гигагерц идентификационные процедуры разделяются на этапы, первичный из которых базируется на оценках «внешних» признаков сигналов, одним из которых является форма спектра. Подходящей аппаратной основой для реализации высокоскоростных алгоритмов обработки сигналов являются программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Вместе с тем, как и множество других алгоритмов обработки сигналов, идентификационные алгоритмы, как правило, представляют собой последовательные процедуры, ориентированные на программную реализацию, т.е. на выполнение на микропроцессоре. Это относится и к комплексированному алгоритму идентификации по спектральным маскам, осуществляющему первичную идентификацию радиосигналов на основе формы их спектра. Однако подход к реализации алгоритмов обработки сигналов на ПЛИС имеет принципиальные отличия от программной реализации, поэтому отдельной и весьма актуальной задачей является разработка «аппаратных версий» алгоритмов. Рассмотрены особенности реализации на ПЛИС комплексированного алгоритма идентификации радиосигналов по спектральным маскам, обеспечивающей скорость анализа частотных диапазонов в 4,6 ГГц/с на сравнительно низкопроизводительных ПЛИС, например, Xilinx Zync 7020

the development of wireless communication technologies, and, as a consequence, radio monitoring systems requires increasing speed in signal processing, in particular when identifying them in the sense of determining whether they belong to a communication standard. To ensure high performance when analyzing frequency ranges several gigahertz wide, identification procedures are divided into stages, the primary of which is based on assessments of the “external” characteristics of signals, one of which is the shape of the spectrum. A suitable hardware basis for implementing high-speed signal processing algorithms is programmable logic integrated circuits (FPGAs). At the same time, like many other signal processing algorithms, identification algorithms, as a rule, are sequential procedures focused on software implementation, that is, execution on a microprocessor. This also applies to the integrated identification algorithm based on spectral masks, which performs the primary identification of radio signals based on the shape of their spectrum. However, the approach to implementing signal processing algorithms on FPGAs has fundamental differences from software implementation, so a separate and very urgent task is the development of “hardware versions” of algorithms. This paper examines the features of the implementation on an FPGA of a integrated algorithm for identifying radio signals using spectral masks, which provides a frequency range analysis speed of 4.6 GHz/s on relatively low-performance FPGAs, for example, Xilinx Zync 7020