Spectrum Instrumentation社のPCIeデジタイザ製品は、継続的な「オンザフライ」処理のために外部GPU カードを使用するオプションにより、デジタルダウンコンバージョン(DDC)を実行できるようになりました。DDCは、デジタル無線、レーダ、携帯電話、宇宙通信、衛星通信など幅広い通信システムで一般的に使用される強力な技術です。DDCプロセスでは、RFまたはマイクロ波信号が目的の信号を含むベースバンドに変換されます。この処理により結果のデータが大幅に減少すると同時に、信号品質と測定精度が向上します。Spectrum Instrumentation社には、新しいDDC機能を実行できる 48種類のPCIeベースのデジタイザ (サンプリング速度：5MS/s～10GS/s) があるため、お客様はアプリケーションに最適なモデルを選択できます。
【オンボードFPGA または外部GPUカードによるDDC ?】
ほとんどのデジタイザのDDC実装は、オンボードFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ) テクノロジが使用されています。入力アナログ信号は、ダウンコンバージョンのためにFPGAに渡す前にデジタル データに変換されます。このアプローチは高速で効率的ですが制限があります。大規模で高価なFPGAテクノロジと専用のファームウェアが必要です。FPGAファームウェアのカスタマイズは難しく、開発の専門知識と高価なソフトウェアツールが必要です。
Spectrum Instrumentation社のアプローチはこれらのハードルを取り除きます。SCAPP (Spectrum CUDA Access for Parallel Processing) ソフトウェア開発キットを使用することで、デジタイザーによって取得されたデータをPCIeバス経由でCUDAベースのGPUに直接ストリーミングできます。何千ものコアを並行して動作させることができるGPUにより、C/C++言語を使用して処理ソフトウェアを作成できます。これにより、通常のプログラミングスキルでカスタマイズできるため、DDCの実装がはるかに簡単になります。テスト済みのDDCのサンプルから始めることですぐに結果が得られ、さらにソフトウェアを最適化できるプラットフォームが提供されます。
【12.8GB/sのストリーミングレートで動作する実例】
Spectrum Instrumentation製デジタイザのラインナップには、3つの異なるプラットフォーム (M2p、M4i、および M5i) のPCIeカードが含まれています。これらは、5MS/sから超高速10GS/sまでのサンプリング レートを提供し、分解能は8 ～ 16ビット、帯域幅は2.5MHz ～ 3GHz以上です。 図1に示すM5iシリーズは、最高のサンプリングレートと最高の帯域幅を提供し、すべて12ビットの分解能を備えています。
M5iシリーズのもう1つの重要な機能は、市場をリードする12.8GB/sの速度でPCIeバスを介してデータをストリーミングできることです。
図には、ダウンコンバージョン前後の信号の周波数領域のスクリーンショットが含まれています。ここでは、M5i.3337-x16デジタイザカードを使用して、702MHzの入力信号を6.4GS/sのレートでサンプリングしました。取得したデータは、最大転送速度12.8GB/sで、6144コアの Nvidia RTX A4000 GPUに直接連続的にストリーミングされました。作業例には、DDC 機能を実行するために必要なさまざまな処理ブロックが含まれています。これには、ダイレクトデジタルシンセサイザー(DDS)、ローパスフィルター処理、およびダウンサンプリングが含まれます。GPUは必要なすべてのDDCタスクを実行します。この例では、データを複雑な正弦波 (DDS によって生成された) と混合し、移動平均を適用し、結果を間引き (この場合は512の係数で)、間引いたデータを有限インパルス応答(FIR)フィルターに渡し、再スケーリングします。次に、処理されたデータを PCメモリに転送して保存 (またはさらに処理) します。
2つの周波数領域のスクリーンショットは、ダウンコンバートされた信号 (緑) の信号対雑音比が、元の信号 (黄色) に比べて10dB近く改善されていることを示しています。さらに、データファイルは512分の1に劇的に縮小されましたが、対象の信号周波数範囲の重要な情報はすべて保持されています。データファイルが小さいため、従来のPCでの保存、分析、表示がはるかに簡単になりました。
今後、新しいDDC機能は低コストのSCAPPパッケージの一部になります。このソフトウェアパッケージは、Spectrum製デジタイザをGPUカードと組み合わせるためのオプションです。
製品情報：
M5i.3350-x16：10GHz 高速A/Dボード (PCIe)
M5i.3357-x16：10GHz/5GHz 高速A/Dボード (PCIe)
M5i.3321-x16：3.2GHz 高速A/Dボード (PCIe)