Опыт ускорения анализа сигналов от векторных анализаторов цепей во временной области

Аннотация

Цель работы — повышение отзывчивости измерительной системы для анализа сверхвысокочастотных сигналов во временной области на основе векторных анализаторов цепей. Цикл измерений состоит из двух стадий: получения частотных отсчетов и выполнения расчетов для перехода во временную область. Длительность первой стадии можно уменьшить только за счет ухудшения динамического диапазона и/или снижения количества анализируемых частотных отсчетов. Уменьшения длительности второй стадии можно достичь распараллеливанием вычислительного процесса и применением быстрых алгоритмов с учетом особенностей исходных данных. Распараллеливание задачи на несколько вычислительных потоков возможно при независимости последних друг от друга, что затруднено при применении итерационных быстрых алгоритмов расчета обратного преобразования Фурье. Последние дополнительно накладывают ограничения на длину преобразования. Несмотря на приведенные сложности, эффективное решение задачи существует. Аналитически показано, что можно достичь кратного сокращения времени расчета пропорционально количеству ядер вычислительного устройства, даже с учетом затрат по организации параллельных вычислений (разделения сигнала на непересекающиеся секции для запуска независимых потоков вычислений и объединения результатов расчета над каждой секцией). Теоретические выводы подкреплены экспериментом, подтверждающим кратное сокращение времени расчета при увеличении количества независимых потоков расчета. Более того, поскольку эксперимент основан только на распараллеливании задачи, то при применении быстрых алгоритмов расчета преобразования Фурье ожидается дополнительное сокращение времени вычислений.