三鷹 FX 相関器互換のソフトウェア相関処理システムの

構築　木村守孝、小山泰弘 ( 情報通信研究機構 )小林秀行、川口則幸、小山友明 ( 国立天文台 )

三鷹 FX 相関器　 PC-VLBIシステム　

三鷹 FX相関器

三鷹 FX 相関器

年代 1990 年代 1997 年 2002 年 2005 年 20xx 年

VSOP 計画 相関器設計 運用開始 運用中 運用終了

VERA 計画 運用開始 本格運用 運用終了

三鷹 FX 相関器（含む磁気記録装置）の　　　運用維持が今後困難に！

ソフトウェア相関器で予備系の構築　　　　天文台から NICT へ研究委託

VERA用ソフトウェア相関器要求仕様

相関局数 5 局　（ソフト相関的には上限なし）相関処理形式 ソフトウェア FX 型（相互相関 & 自己相関）相関処理速度 1Gbps/5 局観測時に 0.5 倍～ 1.0 倍速程度処理可能形式 VERA 、 VSOP 、 Galaxy 、 K5/VSI 、 K5/VSSP 、 Mark-

V 、（ K4 ）相関出力形式 CODA 形式、（ FITS 形式）分光点数 1‐64k 点程度相関出力速度 1 ～ 100Hz 程度サイズ、コスト ラック 1 本（ 20U ）、約 2000 万円追加機能 多ビーム対応、複視野対応、混合相関対応、…

PC-VLBIシステム (記録系 +処理系 )

構成 A/D サンプラ（ VSI 仕様）、PC(VSI 入力ボード ) 、汎用ディスクアレイ

機能 デジタルフィルタ、分光計、信号記録、ネットワーク伝送、相関処理

アレイ形式 Raid-0 、 Raid-5 、 Raid-6 、記録時間＠速度 12 時間＠ 2Gbps 、 24 時間＠ 1Gbps

A/D サンプラ（ VSI 仕様）

パーソナルコンピュータ

外部ディスクアレイ

SCSI 、 iSCSI 、 FC 等

VSI 入力ボード

64MHz 32bit Memory

バッファリングCPUs

デジタルフィルタ分光計 / 相関処理

Ether Portsデータ送受信

内部バス（ PCI-X 、 PCI-Express 、 Hyper-Transport)

32MHz 32bit

VSI 入力ボード

５局相関処理システム

5局相関処理システム構成

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VLBIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VLBIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VLBIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VLBIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VLBIDisk-Array

ノンブロッキング型スイッチングハブ

制御用 PC 　　

GALAXY光伝送

装置

VLBI 局 汎用ネットワーク　　

GbE

観測局の増加と高速化の対応

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

ノンブロッキング型スイッチングハブ

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

DIR-20001Gbps

VSIInterface

PC-VSIDisk-Array

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

相関処理専用 PC 　（ 30 万円程度）

実験風景　　三鷹相関器室に設置された PC-VLBI

VSI

相関振幅、 SNR、群遅延の比較

振幅 振幅

SNR SNR

群遅延 群遅延

水沢‐入来基線（ 3C345） 水沢‐石垣基線（ 3C345）

観測局： VERA4 局観測データ： 2003/328 01:40:00-02:40:00観測天体： 3C345/NRAO512 (2ビームモード )観測モード： VERA-1(A-beam:256Msps/2bit ×1ch 、 B-beam:256Msps/2bit×1ch )　　

水沢 - 入来 - 小笠原基線のクロージャー位相（ 3C345 ）

観測局： VERA4 局観測データ： 2003/328 01:40:00-02:40:00観測天体： 3C345/NRAO512 (2ビームモード )観測モード： VERA-1(A-beam:256Msps/2bit ×1ch 、 B-beam:256Msps/2bit×1ch )　　

クロージャー位相の比較

ソフトウェア混合相関処理

北海道大学 -11ｍ

K4 、 IP-VLBI

水沢 -20 ｍ VERA 、 K4 、 IP-VLBI

筑波 -32m K4 、 IP-VLBI 、 GALAXY

鹿島 -34m K4 、 VSOP,GALAXY 、 IP-VLBI 、 PC-VSI 、

臼田 -64m GALAXY 、 VSOP 、 IP-VLBI

野辺山 -45m VSOP 、（ GALAXY ）山口大 -32m GALAXY 、 IP-VLBI

入来 -20m VERA 、 VSOP 、 IP-VLBI

内之浦 -32m K4 、 IP-VLBI

小笠原 -20m VERA 、 VSOP

石垣 -20m VERA 、 VSOP

VSOPK4

IP-VLBI PC-VSI

VERA

Galaxy

混合相関器

混沌とした観測システム

専用の相関処理システムでは異なる観測システム間の混合相関処理は不可能だった！！ より多くの観測局が参加可能

今後の開発• 2ビーム間での位相安定性• 自動化

観測棟

アンテナ受信機室ADS1000 (NICT 製 )

1024Msps/2bitビーム 1受信機系

ADS1000 (NICT 製 ) 1024Msps/2bit

ビーム 2受信機系

64MHz 32bit

64MHz 32bit

光デジタル 伝送装置

E/O 変換

E/O 変換

光デジタル 伝送装置

O/E 変換

O/E 変換

デジタルフィルタ 装置

磁気記録テープレコーダ (1024Mbps)

66MHz 32bit

64MHz 32bit

較正位相 検出装置 デジタル分光計

32MHz 32bit

光伝光伝

送 送

サブアレイでの相関処理

3.3 倍速相関処理 1.4 倍相関処理

4 局相関モード 8 局相関モード

最大 16 局程度が必要とされるが、そのような観測の頻度は高くない　　　　　　　　　　↓　サブアレイ相関による高速化