基于嵌入式GPU的三天线GNSS基带信号处理加速技术

GNSS软件接收机因其可移植性及灵活性等优点,持续受到业内关注。但传统的软件接收机存在计算量大、耗时长的捕获和跟踪基带信号处理过程,使得软件接收机往往跟踪通道较少,且难以在嵌入式系统上运行。利用嵌入式图形处理器(GPU)的高浮点性能和并行运算能力,对GNSS软件接收机中耗时长且并行性明显的模块进行加速,实现采用CUDA流的数据读取,以及多采样点并行的捕获和多采样点、多卫星并行的跟踪。采用嵌入式GPU进行加速后,可将数据读取速度提高3.43倍,卫星搜捕速度提高16.83倍,卫星跟踪速度提高11.28倍。实验结果表明,在嵌入式Jetson TX2平台上可以支持超过90个62MHz采样的GNSS卫星信号处理。研制了三天线GNSS信号的定位和测姿接收机,为未来小型嵌入式PNT系统的研制提供新思路。

卫星导航接收机基带信号处理技术研究

在卫星导航系统不断发展的背景下,卫星导航接收机的重要性逐渐显现出来,只有不断优化高性能的基带信号处理算法,开发出多系统兼容的卫星导航接收机,才能适应未来卫星导航系统的发展需求。卫星导航接收机包含了三个部分,分别是射频通道、基带信号处理、信息处理,其中,基带信号处理非常关键,这一环节的信号处理效果直接影响了卫星导航接收机的整体功能。文章分析了卫星导航的基本原理,阐述了接收机的技术指标,对各种适用的算法进行了理论分析,加强了性能对比,旨在为接收机的性能优化奠定基础,增强接收机的功能。

一种开放式卫星导航基带信号处理方法

传统全球导航卫星系统(GNSS)接收机基带处理模块非开放式的实现架构与多源融合导航算法的工程实现需求不够匹配,针对机载、弹载的多源融合导航需求设计提出一种开放式的卫星导航基带信号处理方法。通过将卫星导航基带处理模块的软件实现嵌入到Linux操作系统中,独立运行信号处理进程和底层驱动调度控制,以实现基础的卫星信号捕获、跟踪、时间同步控制等软件功能。硬件实验表明,搭载所述方法的开放式卫星导航基带信号处理系统,可以通过开放式的卫星导航基带信号处理的软件实现,降低多源融合导航实现复杂度。

基于FPGA的可变带宽基带信号回放系统设计

针对不同带宽基带信号回放到目标中频的需求,设计了一种可变带宽基带信号回放系统。该系统以FPGA为核心数据处理单元,通过配置高速数模转换芯片AD9122和时钟芯片AD9516完成基带信号的回放功能。为解决不同带宽基带信号采样率与DAC发射速率不匹配的问题,设计了一种多速率处理算法,采用多级HB滤波器、CIC滤波器和Farrow滤波器级联的结构实现了任意倍的采样率转换功能。算法仿真和实际测试结果表明该系统能够以较少的资源消耗将1 kHz~20 MHz的可变带宽基带信号回放到目标中频上,回放信号无杂散动态范围不低于60 dBc,满足实际通信系统需求。

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。

移动数字信号基带处理平台的设计与实现

设计了基于ARM,DSP和FPGA多处理器的分时长期演进系统(TD-LTE)移动数字信号基带处理平台。该处理平台能够灵活实现移动通信中基带信号的各种操作,主要功能模块包括协议软件实现、物理层算法实现、系统定时等。经测试,在LTE模式及20MHz带宽下,平台符合LTE标准技术指标要求,验证了其实时性、高效性。另外,该基带处理平台从硬件设计上还满足TD-SCDMA,WCDMA,CDMA2000等各种无线通信系统的数字信号处理需求,只需适当修改部分软件,即可实现多种制式的基带处理功能,具有良好的通用性。

用于GNSS基带信号分析的相干累加算法

在对一般累加平均算法的原理、应用条件和误差来源等进行分析的基础上,提出了一种可以适用于更高数据速率(如500 bps)的相干累加算法,并且不需要进行导航信息的剥离。通过实验分析表明,在经过一定周期累加以后,就可以在时域观测到清晰的扩频码波形,也证明了新的累加平均算法确实可以达到提高信噪比的目的,而且比一般方法要好。

基于DSP的ILS机载接收机基带信号处理

仪表着陆系统是国际目前通用的飞机着陆设备。常规的ILS机载接收机基带信号处理部分采用模拟电路实现,测量精度低,电路实现复杂。基于DSP器件,基带信号处理部分全部在数字域进行,采用了定长的FIR滤波器和多速率信号处理算法,并针对硬件条件,对软件的处理速度和存储空间进行了优化。将该软件在DSP开发板上进行了仿真,计算结果稳定、精确,总体性能优于常规ILS机载接收机基带信号处理模块。

基于TMS320C54的软件无线电基带信号处理系统

给出了一种基于DSP技术实现的软件无线电基带信号处理系统 ,它包括一个DSB模拟调制系统和一个FSK数字调制系统 。

集群系统基带信号处理芯片设计

随着数字技术在通信系统中的广泛应用,数字集群通信系统逐渐成为专用通信市场主流。对陆上集群无线系统(TETRA)中的数字集群通信系统的物理层协议进行了分析,提出并设计了基带信号处理的单芯片解决方案。该芯片包含嵌入式ARM9内核,兼容多种卷积方式的信道编解码和兼容多种速率的GMSK调制解调等模块,能够完成从TETRA协议处理到调制解调的全部基带处理功能,具有精度可调,应用灵活的特点,适合公安、武警、消防等专用安全领域的数字集群应用。该芯片电路通过了FPGA原型验证并已应用于TETRA集群通信系统。

一种WCDMA基带信号处理方法的研究

无线基带信号的多模处理是目前宽带移动通信发展的趋势,WCDMA系统中典型的基带信号计算为有限序列的互相关运算。采用快速傅里叶变换(FFT)完成了WCDMA多径检测典型基带信号处理,与LTE基带信号典型的FFT运算统一,实现了WCDMA和LTE多种无线制式的基带多模共享处理资源。实验仿真结果表明,该方法在性能和计算量上都能满足实际应用需求。

基带信号处理芯片组件AD20msp415

芯片组件AD20msp415可用于GSM/DCS1800/PCS1900等三种模式的移动通信系统的手机中 ,它具有很高的集成度 ,便于使用 ,可与很广范围的产品解决方案相兼容。文中介绍了芯片组件AD20msp415的原理、特点与典型应用。

RFID读写器接收机基带数字信号处理研究

本文首次提出了影响超高频RFID数字接收机性能的各种因素,明确了噪声和直流偏移干扰对读写器性能的影响关系.给出包含过采样滤波、直流偏移校正、相关性解码等基带数字信号处理方案,并在Altera FPGA上进行了验证.结果证明它比其他方法可以有效提高超高频RFID读写器的读取效果.

C55x系列DSP在基带信号处理中的应用与实现

本文介绍了TI公司的C55x系列DSP的特点,详细分析了基于C55x系列DSP实现基带信号处理中的CRC校验、卷积编码、维特比译码、交织/去交织等信道中的编解码。

基于FPGA+DSP的高速基带信号处理平台的设计

针对目前无线通信系统基带信号处理平台功能单一、灵活性差、运算能力弱等问题,在传统处理器架构的基础上提出了一种改进高速基带信号处理平台的硬件设计方案。该方案采用FPGA+DSP的处理架构,依托高性能的器件和高速接口,搭建了一个高性能的通用基带信号处理平台。该平台直接实现对中频数字信号的处理,融合数字上下变频与基带算法于一体,具有模块化、灵活性等特点。实验结果表明,该基带处理平台能快速接收并实时处理各类基带信号,数据处理能力达到了较高水平。

基于CUDA的宽带GNSS接收机信号处理加速技术

现有的实时GNSS软件接收机不能满足干扰监测型接收机的带宽需求。CPU计算能力不能满足宽带软件接收机的实时计算需求,提出了利用GPU加速接收机的实现方法。通过分析基带信号处理模块的各个子模块的计算量,对计算量大的模块用GPU进行合理的优化,提升了基带信号处理能力。将结果与CPU软件接收机的结果进行了对比,发现信号处理时间大幅度减少,满足了实时性的要求。此外,提出了GPU编程方面的一般性建议,有利于提高信号处理速度。

TMS320C6670的无线基带信号处理系统设计

设计了一种基于TMS320C6670多核DSP处理器的无线基带信号处理系统。该系统主要由系统时钟电路模块、数据存储模块、程序引导模块、数据传输模块和基于DSP器件的数据处理模块组成。叙述了各个系统模块的工作原理,并分别从硬件结构、软件流程两个主要环节对系统的实现过程进行了深入说明,并将实际数据输入处理系统,经过系统处理后输出到计算机。

电视上行站基带信号处理和链路试验

本文介绍了卫星广播电视上行站基带信号处理设备的构成和测试方法;通过对卫星链路传输试验测试数据的对比分析,说明了上行站基带处理设备的主要性能指标已达到了较高的水平。本文提供的测试方法和数据对今后的研究有一定的参考作用。

C55x系列DSP在基带信号处理中的应用与实现

本文分析了TI公司的C54x和C55x系列DSP的特点和区别,结合作者参与的某国防科研项目,详细介绍了基于C55x系列DSP实现基带信号处理中的加扰/去扰、卷积编码、维特比译码、交织/去交织等信道中的编解码。

基于FPGA+COM Express的基带数字信号处理平台设计

针对卫星信号分离系统运算量大,实时性要求高的特点,设计了一种基于FPGA+COM Express的基带数字处理平台通过对系统需求的分析,构建系统的硬件架构,将系统分为运算模块、网络接口模块、A/D电路、D/A电路、电源变换电路和时钟管理电路等部分,然后根据各部分的具体需求确定主要芯片的选择和电路的具体设计;根据系统特点,将系统运算分为两类,将数据运算量大,实时性要求高但结构简单的部分用FPGA实现,将数据量少但控制结构复杂、实时性要求低的部分用COM Express实现;经测试,该平台能够满足卫星信号分离系统的运算需求和实时性要求;该方案可作为通用数字基带处理平台,能够灵活实现常用的基带数字信号处理系统所需的信号采集、运算、控制和输出,具有设计灵活多样,开发简单易行,研发周期短等优点。