基于并行dsps的脉冲压缩处理流水实现方法

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1、基于并行DSPs的脉冲压缩处理流水实现方法

2、第1内容加载中...摘　要：详细阐述了一种基于多DSP信号处理器系统的脉冲压缩算法的并行流水实现方法，包括算法分析/分解、数据流组、多片运算任务分配以及片间同步等内容，并在文末讨论了一些实时系统必须满足的性能要求。该系统对多形式多时宽信号的脉冲压缩主旁瓣比均达30dB以上，具有良好的实用价值。关键词：脉冲压缩；并行算法；流水处理；DSPs1　引言　　脉冲压缩技术已经广泛应用于各种现代雷达中，他采用大时宽的发射脉冲以提高发射信号的平均功率，保证了足够的探测距离，而在信号接收时采用脉冲压缩方法获得窄脉冲输出，

3、从而提高了距离分辨力，一定程度上解决了雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾。脉冲压缩技术的关键在于他应用了调频或调相等脉冲信号，使信号具有满足雷达性能要求的时宽带宽积。脉冲压缩处理通常按匹配滤波，旁瓣抑制滤波两步进行。旁瓣抑制滤波是因为匹配滤波输出的旁瓣比较高，不利于目标识别。旁瓣抑制滤波就是对匹配输出进行加权处理，以提高主旁瓣比。脉压处理可以分时域和频域两种实现方式，其原理如图1所示。　　500)this.style.ouseg(this)">　　从算法上考虑，匹配和加权滤波器可以合二为一。即脉冲压缩的系统冲击响应就是匹配和抑制2个冲击响应的卷积，

4、且是一个有限冲击响应滤波器。时域处理是采用模拟滤波器或数字FIR滤波器进行卷积运算，前者是传统FIR滤波器实现。频域方式是用专用FFT芯片或通用DSP芯片把卷积运算通过FFT-乘-IFFT组合运算完成。比较而言，时域处理对较长时宽信号的设备量要求较大。频域处理对不同时宽信号具有较强的适应能力、可编程，处理灵活。本方案采用频域方法实现。2　频域脉压处理实现分析　　数字脉压系统，设输入序列x(n)、输出y(n)、系统冲击响应h(n)。系统时域处理为y(n)＝x(n)h(n)运算。对于频域处理，其运算为：y(n)＝IFFT｛FFT［x(n)］FFT［h(

5、n)］｝，其中FFT()和IFFT()分别指N点的快速傅里叶变换和逆变换①。即，输入信号序列按N点一组分段在频域中做循环卷积。目标回波信号可能出现在分段跨接处，所以必须采用重迭分段卷积运算以免丢失目标，其原理如图2所示。至于重迭宽度，应视雷达脉冲信号的宽度而定。本系统中信号宽度最大不超过42μs，对应6.6MHz的采样率分段重迭点为280。　　500)this.style.ouseg(this)">　　对实时运算系统，数据传输及运算都应在规定的时间内完成，即系统需要一个高效的数据输入/输出通道和一个并行的处理模块。当然，系统数据输入/输出及处理能力

6、与具体系统相关。本系统对I，Q两路接收信号进行6.6MHz采样，采用12bA/D。对于频域脉压，读入数据按N点一组做FFT及IFFT运算，且一组数据完全读入时才能开始脉压运算，于是频域脉压就存在一个延时，即等待数据块到齐以及数据处理完毕才能最后输出，不同于时域脉压每输入一个样点就产生一次输出(数据流处理方式)。对于实时处理系统，需首先考虑块数据的处理时间Tc≤L·Tx，其中Tx是采样间隔时间，L是数据块的长度；其次数据传输速度至少要大于采样速度。如果采用N＝1024的FFT运算单元，重叠部分为M＝280，则输入数据块为N－M＝744点。由上述原则，

7、可以得到该实时系统对处理器和数据传输能力的要求。6.6MHz的采样率下Tc≤L·Ts＝744/6.6111.6μs，即要求系统能在110μs完成2个1024点的FFT和一组1024点的复数乘运算。现有通用DSP计算时间一般都不能满足这个要求，但采用多处理器并行工作可解决运算能力问题。综上考虑，选用BittmerHeadPCI，这是一块拥有4个DSP的数字信号处理板，单片DSP的FFT处理时间约为125μs(80MHzcoreclock)；DSP之间通过64b的clusterbus紧耦合，互联的链路口(Linkport)可以提供相互独立的松耦合的数据

8、通道，处理板原理见图3所示。脉压系统的原理可如图4所示。　　500)this.style.ouseg(this)">　　500)this.style.ouseg(this)">3　基于DSPs的频域脉压实现　　确定硬件平台后，便可进行算法映射。如前所述，本系统的工作包含数据处理和数据传输2个方面，数据传输为数据处理提供及时可用的数据以及计算结果输出，数据处理是循环往复地对每一块数据进行脉压运算。对于信号处理板及DSP，数据块的传输均可采用DMA方式，这样的优点是传输不占用处理器核的时间①，只需要处理器核做DMA的配置工作。于是数据传输和数据处理可以

9、从物理和逻辑上分开，两者并行工作，且仅通过约定的软件接口及中断触发机制相联系。由上分析，在实现脉压处理控制时可把软件设计分