基于FPGA的相关匹配实时处理算法

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1、56航天电子对抗第31卷第3期0引言基于FPGA的相关匹配实时处理算法毛荣钧，冯道旺，郭福成，黄知涛(国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：相关技术被广泛应用于信号处理领域，针对相关运算因计算量大而无法实时处理的问题，提出一种基于FPGA的频域相关技术。对复数信号作快速傅里叶变换，与需要检测的信号频谱实现复相关，将复相关序列通过傅里叶逆变化转换为实序列，从而实现了相关运算的并行实时处理。将该技术应用于信号的帧头检测中，测试表明该方法不仅保证了脉冲检测的时效性而且硬件资源消耗也很少，可满足相关运算的实时处理需求。关键词：FPGA；相

2、关匹配；快速傅里叶变换中图分类号：TN97文献标识码：ACorrelationmatchingreal。timeprocessingalgorithmbasedonFPGAMaoRongjun，FengDaowang，GuoFucheng，HuangZhitao(CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：Correlationmethodiswidelyusedins

3、ignalprocessing．Becauseofthe1argecomputation，there’resomeproblemstoreal—timeprocessing．Atechnologynamedfrequency—correlationbasedonFPGAisproposed．Aftertakingcomplex—correlationwiththefrequencyspectrumtobechecked，thecomplex—correlationisturnedtorealsignalbyinversefastfouriertrans

4、form，sotheparallellingreaLtimeprocessingisrealized．Thistechnologyistakenintothedetectionofthemarkofframe．Hardwaretestingindicatesthatthismethodassuretheprescriptionandreducetheusingofresources．Sothismethodcancontenttherequirementofreal一timeprocessing．Keywords：field—programmableg

5、atearray；correlationmatching；fastfouriertransform相关技术可分为时域相关和频域相关，两种实现方法的计算量都大，FPGA由于可以实现并行流水，被广泛地运用到并行计算中口。7]。复相关测频[83方法中采用了谱矩理论中的复相关方法，能够在很小的信噪比中检测频率，但受限于FPGA的工作时钟采样率无法提高，频率分辨率无法提升。通信系统中滑动相关捕获PN码的方法口3能做到实时捕捉通信信号，但时域的相关方法资源消耗大，不利于系统稳定运行。实相关并行计算需要较多的乘法器单元，而FPGA的DSP48硬核单元是有限的，因此需

6、要改进算法以减少收稿日期：201502～03；2015一03—17修回。作者简介：毛荣钧(1990)，男，硕士研究生，主要研究方向为信号处理与无源定位。乘法器单元的使用。本文提出一种基于FPGA的频域相关技术，相比实相关大大减少了乘法器硬核单元的使用，同时两路流水复相关满足了实时处理的需求。通过将该技术应用到信号的帧头检测中，验证了该技术的实时运算性能。1频域相关原理为做到频域实时相关，参考波形需要做N点数据的2N点FFT，输人数据做2N点数据的2N点FFT。下面证明该过程。实域相关的离散表达式为：～1r(卵)一yv’(m)z(m+，z)(1)掰一O参

7、考波形N点数据做2N点FFT为：2015(3)毛荣钧，等：基于FPGA的相关匹配实时处理算法57y(是)一∑y(翘)e一，等n月=O输入数据做2N点数据的2N点FFT：2N一1x(愚)一∑z(行)e一，需nn=0两者频域相关后做逆FFT得到实序列：(2)(3)雨)一泰蚤础)y*㈨eJ南(4)代入(2)、(3)式得：如)一泰荟(圣z(柏e书1)(圣岁％。)eJ鼽)e静(5)即：“D一泰圣互文¨y*(¨釜d昏旷～h)(6)即：“神一泰圣圣文¨y*(m)．(1——ej2畦(n2一n1+n’)／(1——ej等(n2一”J+神)(7)当且仅当，z：一咒。+咒=o

8、时，(7)式不为零，将”。一九。+咒代人(7)式中：，．(n)一∑y+(行2)z(规：+咒)(