5次元ディジタル信号処理によるパルサーサーベイと重力理論の検証

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08102010
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 大師堂 経明 早稲田大学, 教育学部, 教授 (10112989)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 恵一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)
• Keywords: パルサー / 電波干渉計 / FFT(高速フーリエ変換) / 空間FFT / 時間FFT / Radix-4 / バタフライ演算 / LSI

Research Abstract

(ナイキストレートでの空間時間FFT)世界ではじめて、ナイキストレートで処理を行う空間時間FFTプロセッサーを開発し(Daishido,T.et al,2000)、64台のアンテナからなる干渉計に接続して、64方向、256チャネル同時観測を実現した。
(信号の流れのトポロジー)このプロセッサーの開発・製作過程では多くの工夫がなされ、世界に新しい流れをつくりだした。第一は、空間処理FFTと時間処理FFTの信号の流れのトポロジーが全く同じであることを積極的に利用して、全く同じ構造のプロセッサー2組で空間時間FFTを一挙に実現したことである。
(空間時間データの並べ換え)間に設置した空間時間データ変換部の設計には、大いに頭をしぼったが、完全に作動し、見通しの正しかったことが確認できた。実際、空間FFTの基板と時間FFTの基板を交換しても動くことを確かめてある。このことにより、メインテナンスが楽になり、製作経費が低く押さえられた。トポロジーは同じであるが、FFTのバタフライ演算に設定する位相回転子はもちろん異なる。
(Radix-4 FFT バタフライLSIの設計)設計の主要部分は研究室が関わり、Radix-4演算を行うLSIの設計は、博士課程在学中の田中(Tanaka,N.et al,2000)が中心に行った。
空間16×16、時間256、のFFTのトポロジーが同一なので、ハードウエアとしては同一のプリント基板を使い、空間FFT(16枚、2ブロック)、時間FFT(16枚2ブロック)で構成し、中間のST変換部でデータの並べ換えを行う。基板の総数は、64枚となる。
各基板は、16複素入力、同出力、となるので、バタフライLSIは、初段に4個、2段目に4個の計8個が実装される。LSIの総数は、8×64=512個となり、カスタムLSI(ASIC)で製作した。数が多いのでFPGAで構成するときの1/10のコストで実現できた。

Research Products

• [Publications] T.Daishido et al: "Pulsar Huge Array with Nyquist Rate Digital Lens and Prism (Invited Paper)"Proc.SPIE "Radio Telescopes". 4015. 73-85 (2000)
• [Publications] N.Tanaka et al: "Radix-4 Butterfly LSI in Direct Imagiong Waseda Radio Interferometer for Pulsar Survey"Publ.Astron.Soc.Japan. 52. 447-455 (2000)
• [Publications] H.Takeuchi et al: "The Minimum Spanning Tree Problem in the Phase Calibration for the Spetial FFT Interferometer"Publ.Astron,Soc.Japan. 52. 267-273 (2000)
• [Publications] K.Maeda et al: "Dilaton-gravity on the Brane"Phys.Rev.. D62. 124009 (2000)