分块并行dbf算法及其实现

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1、南京理工大学硕士学位论文分块并行DBF算法及其实现姓名：倪丁华申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：盛卫星;马晓峰20090625硕士论文分块并行DBF算法及其实现摘要随着信号处理技术的发展，自适应数字波束形成技术在雷达和通信等军用、民用领域中有着广阔的发展前景。采用自适应数字波束形成技术的雷达具有自适应对抗有源干扰的能力。本文进行了分块并行的数字波束形成算法的硬件实现工作，主要工作包括以下几个方面：1)针对DBF算法运算量大，以及实时性很高的特点，并结合FPGA和PowerPC的各自的特点，确定了FPGA+PowerPC的DBF处理器的硬件实现方案。2)由于使用FPGA的

2、实现DBF算法时，数据计算的精度(数据位宽)有限，必须采用数据截取的方法。使用MATLAB对SLCMV的硬件实现结构进行仿真，设计了一种合理的数据截取方案，保证硬件实现结构的合理性、正确性。3)根据SLCMV的算法中不同部分的运算特点，将SLCMV算法分为两部分来实现。运算量较大、运算复杂程度较小的部分在FPGA上采用流水线的结构实现，主要包括迭代过程中大量的复数乘法和复数累加运算；运算量较小、运算较复杂的部分由PowerPC来实现，主要包括步长计算，约束向量等计算等。4)通过使用通用输入输出设备(GPIO)，RAM控制器，RS232以及PowerPC405构建PowerPC硬件平台

3、，设计了合理的FPGA与PowerPC之间的控制、应答机制，并实现它们之间的数据传输，完成硬件系统的调试与测试。通过比较硬件输出的结果与MATLAB程序的结果，证实了硬件实现的正确性。5)作为比较，编写了完全由PowerPC串行实现的SLCwq程序，将它和并行程序分别执行，并用示波器测试它们各自的运行时间。测试表明，并行程序的运行速度是串行程序的5138倍。关键字：数字波束形成，SLCMV，FPGA，PowerPC硕上论文AbstractWiththedevelopmentofsignalprocessingtechnology,adaptivedigitalbeamformingh

4、asplayedimportantrolesinbothmilitaryandcommercialapplicationfields，suchasradar,communication,andSOon．Withthetechnologyofadaptivedigitalbeamforming(DBF)，radarcallcancelactiveinterference．ThisthesisisfocusedonthestudyofDBFalgorithms．Themainworkincludes：1)BasedontheadvantagesofFPGAandPowerPC，FPGA+

5、PowerPCconfigurationofDBFprocessorisproposed，whichcanmeettherequirementsofreal-timeandLargeamountofcomputing．2)Asthewidthsofdataarelimited，whenDBFalgorithmisimplementedonFPGA，amethodofdatacut-offshouldhavebeentaken．StructureofhardwareimplementationofSLCMValgorithmissimulated、7l，ithMATLAB，andare

6、asonablemethodofdatacut-offhasbeenfound．3)SLCMValgorithmisdividedintotwopartsdependingonitsfeature．Firstpartincludesalargenumberofcomplexmultiplicationsandcomplexadditions．ThispartisimplementedonFPGA．Secondpartisusedforcomputingsteplength、constrainedvectorandSOon．ThispartisimplementedonPowerPC4

7、05．4)AhardwareplatformofPowerPCisbuilt，includingPowerPC405、GeneralPurposeInputOutput(GPIO)、PLBBRAMInterfaceController、RS232．DatatransmissionbetweenFPGAandPowerPCisavailable．Debuggingandtestingofhardwaresystemarefinished．Hardwaresy