Design-Praxis
Echtzeitfähiges Multi-GHz-Streaming-System
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Bit-Komprimierung
Bei höheren HF-Echtzeitbandbreiten haben die A/D- und D/A-Wandler häufig eine geringere Auflösung als 16 bit, neben anderen Einschränkungen im HF-Pfad. Binärdaten werden vom Gerät normalerweise als 16-bit-Integer-Werte übertragen. Die Datenraten lassen sich jedoch reduzieren, indem die Bit-Breiten verkleinert, die Daten vor der Übertragung komprimiert und während der Verarbeitung wieder dekomprimiert werden. Bild 4 zeigt vier Gruppen mit jeweils acht 16-bit-Samples, die durch das Entfernen der unteren vier Bits eines jeden Samples komprimiert werden. Die komprimierten Daten werden dann mit 3,75 GB/s anstelle von 5 GB/s übertragen und anschließend von 12-bit-Samples zurück auf 16-bit-Samples dekomprimiert, wobei sich die Nullen in den niedrigstwertigen Bits befinden.
Jobangebote+ passend zum Thema
Durch das Komprimieren von Bits wird zudem begrenzter Speicherplatz effizienter genutzt, sodass auch längere Aufzeichnungs- und Wiedergabedauern möglich sind.
Tabelle 2 zeigt die Vorteile der Bit-Komprimierung für ein 1-GHz-Signal, das mit 1,25 GS/s abgetastet wird, bzw. die Übertragungsraten für die resultierenden digitalen I/Q-Daten. Die Verwendung von 12 bit anstelle von 16 bit reduziert die Datenrate um 25%. Das Komprimieren von Bits auf dem Sender oder Empfänger lässt sich zwar mit minimaler Logik realisieren, doch dafür nimmt das Dekomprimieren im PC-Speicher Speicherbandbreite und CPU-Zyklen in Anspruch. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass mit den richtigen Optimierungen ein CPU-Core eines modernen Prozessors Daten mit 7 bis 10 GB/s dekomprimieren kann, was deutlich über der Rate von 5 GB/s für 16-bit-Daten liegt.
| Bit-Anzahl | Reduktion durch Komprimieren (%) | Reduzierte Rate (GB/s) |
|---|---|---|
| 16 | 0% | 5,000 |
| 14 | 13% | 4,375 |
| 12 | 25% | 3,750 |
| 10 | 38% | 3,125 |
Tabelle 2: Vorteile der Bit-Komprimierung für ein 1,25-GS/s-getastetes 1-GHz-Signal
Da durch das Weglassen von Bits der Rauschpegel ansteigen kann, sollte dieses Verfahren mit Bedacht und unter Berücksichtigung der Leistungseinschränkungen der gesamten HF-Signalkette und der digitalen Verarbeitungsmerkmale wie dem Dezimierungsfaktor angewandt werden. Darüber hinaus muss auch entsprechend gerundet werden, damit das Signal keine Gleichspannungsanteile enthält.
- Echtzeitfähiges Multi-GHz-Streaming-System
- Bewältigung der Datenflut
- Peer-To-Peer-Übertragung, Verarbeitung und Streamen
- Bit-Komprimierung
- Systemkonfigurationen
- Zusammenfassung
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Interview mit Rahman Jamal
LabVIEW NXG – so geht es weiter
National Instruments
PXI-SMU mit hoher Kanaldichte
Rote Zahlen zum Jahresende
Roboterbauer Kuka verdient 2017 weniger
Datatec (Exklusiv-Interview)
»Internationalisierung ist für uns ein wichtiger Wachstumsfaktor«
GNURadio
Latenzmessung M2M-tauglicher GFDM-Signale
Messtechnik-Planungssoftware
Messdaten effizienter verwalten
Pickering Electronics
Reed-Relais-Spezialist wird 50 Jahre alt
