基于PCI-E的陣列信號處理系統(tǒng)硬件研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟和通信技術(shù)的發(fā)展,無線電通信和測量技術(shù)在無線局域網(wǎng)、衛(wèi)星通信、移動通信、地質(zhì)勘探、深空探測、定位、聲吶、雷達、電子戰(zhàn)等各個領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用,而陣列信號處理技術(shù)在空域信號分析和處理方面有著獨到的優(yōu)勢,已經(jīng)成為無線通信和測向的一種重要手段,陣列信號處理的相關(guān)技術(shù)和設(shè)備在各國已經(jīng)得到深入的研究和應(yīng)用。而陣列信號處理的一個基本問題就是獲取同時處于空間某一區(qū)域內(nèi)多個空間目標信號的位置和方向,因此需要利用天線陣列對空域信號進

2、行采集和分析,此時對信號的采樣和處理,已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)的單路信號的采集、處理和傳輸,而是在空間不同位置上對接收的空域信號進行陣列采樣和處理,少則幾百個陣元,多則幾千上萬個陣元(例如:美國的?；鵛波段雷達),這樣采集和處理的數(shù)據(jù)量就非常大,怎樣更加有效地從接收的空間多路信號中提取出有用信息,已經(jīng)成為制約雷達技術(shù)發(fā)展的一個重要因素。不僅如此,隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,特別是云計算和大數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展和需求,對大容量數(shù)據(jù)的處理和傳輸就提出了更高的

3、要求,網(wǎng)絡(luò)中端到端的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)達到至少100Mbps以上。怎樣實現(xiàn)板卡之間、處理器之間實時、高速的數(shù)據(jù)傳輸,已經(jīng)就成為了制約系統(tǒng)性能的一個重要瓶頸。
　　綜合以上兩大問題和實際需求,該論文旨在完成基于 PCI-E的陣列信號處理系統(tǒng)的研究和設(shè)計,本文的主要研究工作如下:
　　(1)首先,介紹了一種高速的PCI-E總線協(xié)議和PCI-E接口的結(jié)構(gòu),并論證了高速的PCI-E在陣列信號處理中的應(yīng)用價值和可實現(xiàn)性,最后將PCI-E

4、接口應(yīng)用到了陣列信號處理板中,作為陣列信號系統(tǒng)子板與PC機主板高速通信的橋梁。
　　(2)本文從陣列信號處理技術(shù)的研究背景出發(fā),詳述了陣列信號處理技術(shù)在實際應(yīng)用中的價值。同時也介紹了陣列處理系統(tǒng)中基本的信號模型和陣列天線模型,并重點闡述了陣列信號處理中的基本算法研究(DOA算法和波束形成算法)。
　　(3)在以上理論的支撐下,本文主要研究和設(shè)計了基于PCI-E接口的陣列信號處理板卡,旨在將理論的陣列信號處理技術(shù)在工程中得以驗