基于FPGA的相關(guān)匹配實時處理算法

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1、56航天電子對抗第31卷第3期0引言基于FPGA的相關(guān)匹配實時處理算法毛榮鈞,馮道旺,郭福成,黃知濤(國防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長沙410073)摘要:相關(guān)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于信號處理領(lǐng)域,針對相關(guān)運(yùn)算因計算量大而無法實時處理的問題,提出一種基于FPGA的頻域相關(guān)技術(shù)。對復(fù)數(shù)信號作快速傅里葉變換,與需要檢測的信號頻譜實現(xiàn)復(fù)相關(guān),將復(fù)相關(guān)序列通過傅里葉逆變化轉(zhuǎn)換為實序列,從而實現(xiàn)了相關(guān)運(yùn)算的并行實時處理。將該技術(shù)應(yīng)用于信號的幀頭檢測中,測試表明該方法不僅保證了脈沖檢測的時效性而且硬件資源消耗也很少,可滿足相關(guān)運(yùn)算的實時處理需求。關(guān)鍵詞:FPGA;相

2、關(guān)匹配;快速傅里葉變換中圖分類號:TN97文獻(xiàn)標(biāo)識碼:ACorrelationmatchingreal。timeprocessingalgorithmbasedonFPGAMaoRongjun,F(xiàn)engDaowang,GuoFucheng,HuangZhitao(CollegeofElectronicScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,Hunan,China)Abstract:Correlationmethodiswidelyusedins

3、ignalprocessing.Becauseofthe1argecomputation,there’resomeproblemstoreal—timeprocessing.Atechnologynamedfrequency—correlationbasedonFPGAisproposed.Aftertakingcomplex—correlationwiththefrequencyspectrumtobechecked,thecomplex—correlationisturnedtorealsignalbyinversefastfouriertrans

4、form,sotheparallellingreaLtimeprocessingisrealized.Thistechnologyistakenintothedetectionofthemarkofframe.Hardwaretestingindicatesthatthismethodassuretheprescriptionandreducetheusingofresources.Sothismethodcancontenttherequirementofreal一timeprocessing.Keywords:field—programmableg

5、atearray;correlationmatching;fastfouriertransform相關(guān)技術(shù)可分為時域相關(guān)和頻域相關(guān),兩種實現(xiàn)方法的計算量都大,F(xiàn)PGA由于可以實現(xiàn)并行流水,被廣泛地運(yùn)用到并行計算中口。7]。復(fù)相關(guān)測頻[83方法中采用了譜矩理論中的復(fù)相關(guān)方法,能夠在很小的信噪比中檢測頻率,但受限于FPGA的工作時鐘采樣率無法提高,頻率分辨率無法提升。通信系統(tǒng)中滑動相關(guān)捕獲PN碼的方法口3能做到實時捕捉通信信號,但時域的相關(guān)方法資源消耗大,不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。實相關(guān)并行計算需要較多的乘法器單元,而FPGA的DSP48硬核單元是有限的,因此需

6、要改進(jìn)算法以減少收稿日期:201502~03;2015一03—17修回。作者簡介:毛榮鈞(1990),男,碩士研究生,主要研究方向為信號處理與無源定位。乘法器單元的使用。本文提出一種基于FPGA的頻域相關(guān)技術(shù),相比實相關(guān)大大減少了乘法器硬核單元的使用,同時兩路流水復(fù)相關(guān)滿足了實時處理的需求。通過將該技術(shù)應(yīng)用到信號的幀頭檢測中,驗證了該技術(shù)的實時運(yùn)算性能。1頻域相關(guān)原理為做到頻域?qū)崟r相關(guān),參考波形需要做N點數(shù)據(jù)的2N點FFT,輸人數(shù)據(jù)做2N點數(shù)據(jù)的2N點FFT。下面證明該過程。實域相關(guān)的離散表達(dá)式為:~1r(卵)一yv’(m)z(m+,z)(1)掰一O參

7、考波形N點數(shù)據(jù)做2N點FFT為:2015(3)毛榮鈞,等:基于FPGA的相關(guān)匹配實時處理算法57y(是)一∑y(翹)e一,等n月=O輸入數(shù)據(jù)做2N點數(shù)據(jù)的2N點FFT:2N一1x(愚)一∑z(行)e一,需nn=0兩者頻域相關(guān)后做逆FFT得到實序列:(2)(3)雨)一泰蚤礎(chǔ))y*㈨eJ南(4)代入(2)、(3)式得:如)一泰薈(圣z(柏e書1)(圣歲%。)eJ鼽)e靜(5)即:“D一泰圣互文¨y*(¨釜d昏曠~h)(6)即:“神一泰圣圣文¨y*(m).(1——ej2畦(n2一n1+n’)/(1——ej等(n2一”J+神)(7)當(dāng)且僅當(dāng),z:一咒。+咒=o

8、時,(7)式不為零,將”。一九。+咒代人(7)式中:,.(n)一∑y+(行2)z(規(guī):+咒)(

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