【摘 要】
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目前频谱环境愈发拥挤,各类信号发射设备急剧增多,同频同体制信号的混叠也在一些特定场景频繁发生,而目前一些传统信号处理平台难以处理时域频域均混叠的信号。独立分量分析是在信号处理领域中渐渐兴起的一类盲信号分离方法,可以在先验知识极少的情况下实现混叠信号的分离,其中JADE算法是批处理算法中较为出色的经典算法,虽然计算量稍大但仍被广泛使用。目前在信号处理领域中,通常需要的都是面向高速的大数据流的实时处理
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目前频谱环境愈发拥挤,各类信号发射设备急剧增多,同频同体制信号的混叠也在一些特定场景频繁发生,而目前一些传统信号处理平台难以处理时域频域均混叠的信号。独立分量分析是在信号处理领域中渐渐兴起的一类盲信号分离方法,可以在先验知识极少的情况下实现混叠信号的分离,其中JADE算法是批处理算法中较为出色的经典算法,虽然计算量稍大但仍被广泛使用。目前在信号处理领域中,通常需要的都是面向高速的大数据流的实时处理系统,FPGA作为可快速开发的可编程逻辑器件,具有集成度高、并行架构设计、性能稳定等优点,因此被广泛应用在各类信号处理系统中。在此背景下,本文立足于独立分量分析理论,对基于FPGA的4输入信号解混叠系统的实现进行了研究,具体工作如下:1.研究JADE算法理论并给出了详细步骤,在此基础上依托MATLAB平台对其进行实现与测试分析,测试信号使用在实际场景中经常产生混叠的ADS-B信号。MATLAB仿真测试结果表明JADE算法对于该类信号具有较好的分离效果,并具有工程应用价值。2.本文对JADE算法进行了功能模块划分与硬件实现,并详细介绍了硬件实现中多个关键模块的设计原理。3.提出了一种矩阵联合相似对角化的并行计算方法,有效提高了基于该方法设计的硬件模块的计算速度。设计了一种基于JADE方法的阵列计算结构,采用折叠结构思想与并行设计,在减少硬件资源使用与提高计算速度中取得了较好的平衡。4.首先在Vivado集成开发环境中完成了全部的硬件设计与开发,其次在Modelsim仿真软件中完成了全部模块的功能仿真,最后在Xilinx公司的KC705开发板上完成了板级测试。本文设计的4输入信号解混系统具有100MHz的系统时钟频率,与MATLAB仿真结果相比误差仅在10-5数量级,性能指标PI为0.064,对于16384点测试信号的平均处理时间仅为0.63ms,经验证该系统能较好的完成4通道的信号分离。
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