基于FPGA的相關(guān)匹配實(shí)時處理算法-論文.pdf

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1、56航天電子對抗第31卷第3期基于FPGA的相關(guān)匹配實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)序列,從而實(shí)現(xiàn)了相關(guān)運(yùn)算的并行實(shí)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(shí)時處理需求。關(guān)鍵詞:FPGA;相關(guān)匹配;快速傅里葉變換中圖分類號:TN97文獻(xiàn)

2、標(biāo)識碼:ACorrelationmatchingreal-timeprocessingalgorithmbasedonFPGAMaoRongjun,F(xiàn)engDaowang,GuoFucheng,HuangZhitao(CollegeofElectronicScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,Hunan,China)Abstract:Correlationmethodiswidelyusedinsignalprocessing.Becauseofthelargecomputatio

3、n,there’resomeproblemstoreal—timeprocessing.Atechnologynamedfrequency—correlationbasedonFPGAisproposed.Aftertakingcomplex-correlationwiththefrequencyspectrumtobechecked,thecomplex-correlationisturnedtorealsignalbyinversefastfouriertransform,SOtheparallellingreal—timeprocessingisrealized.Thistechnol

4、ogyistakenintothedetectionofthemarkofframe.Hardwaretestingindicatesthatthismethodassuretheprescriptionandreducetheusingofresources.Sothismethodcancontenttherequirementofreal—timeprocessing.Keywords:field—programmablegatearray;correlationmatching;fastfouriertransform乘法器單元的使用。0引言本文提出一種基于FPGA的頻域相關(guān)技術(shù),相

5、比相關(guān)技術(shù)可分為時域相關(guān)和頻域相關(guān),兩種實(shí)現(xiàn)實(shí)相關(guān)大大減少了乘法器硬核單元的使用,同時兩路方法的計算量都大,F(xiàn)PGA由于可以實(shí)現(xiàn)并行流水,被流水復(fù)相關(guān)滿足了實(shí)時處理的需求。通過將該技術(shù)應(yīng)廣泛地運(yùn)用到并行計算中[1-7]。復(fù)相關(guān)測頻r8方法中用到信號的幀頭檢測中,驗(yàn)證了該技術(shù)的實(shí)時運(yùn)算采用了譜矩理論中的復(fù)相關(guān)方法,能夠在很小的信噪性能。比中檢測頻率,但受限于FPGA的工作時鐘采樣率無1頻域相關(guān)原理法提高,頻率分辨率無法提升。通信系統(tǒng)中滑動相關(guān)捕獲PN碼的方法能做到實(shí)時捕捉通信信號,但時為做到頻域?qū)崟r相關(guān),參考波形需要做N點(diǎn)數(shù)據(jù)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(shí)的2N點(diǎn)FFT,輸入數(shù)

6、據(jù)做2N點(diǎn)數(shù)據(jù)的2N點(diǎn)FFT。相關(guān)并行計算需要較多的乘法器單元,而FPGA的下面證明該過程。DSP48硬核單元是有限的,因此需要改進(jìn)算法以減少實(shí)域相關(guān)的離散表達(dá)式為:Ⅳ~1r()一()z(+)(1)收稿日期:2015~02—03;2015~03—17修回。m—O作者簡介:毛榮鈞(1990一),男,碩士研究生,主要研究方向?yàn)樾盘枀⒖疾ㄐ蜰點(diǎn)數(shù)據(jù)做2N點(diǎn)FFT為:處理與無源定位。2015(3)毛榮鈞,等:基于FPGA的相關(guān)匹配實(shí)時處理算法57y(是)一∑()eJ(2)輸入數(shù)據(jù)做2N點(diǎn)數(shù)據(jù)的2N點(diǎn)FFT:x(志)一∑()e_J.xk(3)兩者頻域相關(guān)后做逆FFT得到實(shí)序列:圖1買時復(fù)相關(guān)系統(tǒng)框圖)

7、一㈨eJ(4)FPGA來說資源消耗太多。采用頻域相關(guān)的方法,同代人(2)、(3)式得:樣的條件下所需乘法器減少近一半。如圖2,假設(shè)輸入為復(fù)信號(實(shí)信號經(jīng)IQ變換轉(zhuǎn))一LJ~-I(z(e-JN'n1)(z2)e靜化為復(fù)信號)分成A/B兩路,A路2N點(diǎn)數(shù)據(jù)做2N點(diǎn)FFT,B路相對A路延時N點(diǎn)并和A路同時做2N點(diǎn)(5)FFT,參考波形數(shù)據(jù)取N點(diǎn)數(shù)據(jù)后面補(bǔ)N點(diǎn)零做2N即:點(diǎn)的FFT,A/B兩路和參考數(shù)據(jù)頻譜相乘,將兩

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