【摘 要】
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自适应波束形成技术(ADBF)在数字信号处理中起着至关重要的作用,随着ADBF在雷达信号处理、信息通信等应用领域上的不断普及,ADBF技术逐步向高吞吐率、高精度、强实时性和高通
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自适应波束形成技术(ADBF)在数字信号处理中起着至关重要的作用,随着ADBF在雷达信号处理、信息通信等应用领域上的不断普及,ADBF技术逐步向高吞吐率、高精度、强实时性和高通用性等方面发展。相比单片机(MCU)、信号处理器(DSP)以及专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列(FPGA)所具有的运算速度快,精度高和灵活性强等特点使其在ADBF权值计算中具有明显的优势。因此研究和设计基于FPGA的ADBF权值计算IP核具有重要意义。本文基于FPGA平台设计并实现了一款可配置的ADBF权值计算IP核,通过对ADBF不同算法的调研,选择了一种改进的Cholesky分解-SMI算法(Cholesky-SMI)来进行ADBF权值计算IP的设计,较低的复杂度方便了硬件实现。本文的设计接口采用标准AXI-Stream协议,提出了 ADBF权值计算IP核的流处理结构,包含协方差矩阵、矩阵求逆、U因子计算、求权矢量计算等子IP核。此外,通过在ADBF权值计算IP核的顶层配置最大维度MAX_DIM和通过率THROUGHOUT-RATE两个静态参数可以生成不同维度和不同通过率的硬件结构,具有很强的通用性。本文利用Matlab和Modelsim软件完成了对ADBF权值计算IP核的仿真与验证。在Xilinx公司的Virtex-7 690 FPGA上,当最大维度MAX DIM等于16时,通过设置静态参数THROUGHOUT_RATE,Vivado综合结果显示IP核能够实现1.166M-1.317Mbps不同通过率,工作频率可达到200MHz,满足当前先进雷达系统的处理需求。
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