基于FPGA的采樣矩陣求逆算法的硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、波束形成作為陣列信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一,從廣義上講就是對(duì)空間陣列信號(hào)的相移、加權(quán)、求和。本文通過對(duì)一些波束形成算法進(jìn)行分析比較,選取了采樣矩陣求逆(SMI)算法作為加權(quán)算法在FPGA上實(shí)現(xiàn),并采用自適應(yīng)對(duì)角線加載技術(shù)對(duì)SMI算法進(jìn)行改進(jìn),通過仿真證明改進(jìn)后的算法具有較好的自適應(yīng)性,在較低的快拍數(shù)和較高的信噪比下都有很好的性能。
　　在設(shè)計(jì)中要基于硬件實(shí)現(xiàn)算法,精度是影響算法成功與否的重要因素,而定點(diǎn)數(shù)對(duì)于復(fù)雜的運(yùn)算過程中極易出現(xiàn)溢

2、出舍尾等情況導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。浮點(diǎn)數(shù)較定點(diǎn)數(shù)有更大的動(dòng)態(tài)范圍,在處理數(shù)據(jù)運(yùn)算精度高和范圍大的算法方面有很重要的應(yīng)用價(jià)值,特別在具有位操作優(yōu)勢的FPGA上實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算有很重要的意義。
　　論文運(yùn)用數(shù)據(jù)預(yù)處理方法,通過在FPGA上直接進(jìn)行算法的實(shí)數(shù)運(yùn)算,降低了實(shí)現(xiàn)難度。隨后設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件設(shè)計(jì)方案,介紹了數(shù)據(jù)采集、串并轉(zhuǎn)換等部分的硬件電路,分析數(shù)據(jù)高速串行傳輸?shù)囊饬x與優(yōu)勢,詳細(xì)介紹了應(yīng)用中串并/并串轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)要求和調(diào)試流程。其中基

3、于浮點(diǎn)數(shù)的加法、乘法、乘加、除法運(yùn)算是本論文硬件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),在本文中不僅給出了浮點(diǎn)數(shù)各模塊的設(shè)計(jì)思路,對(duì)除法器等模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析,給出了更好的實(shí)現(xiàn)方案,并設(shè)計(jì)了對(duì)于不同應(yīng)用中不同制式浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的模塊化方案。
　　矩陣運(yùn)算是眾多算法的基礎(chǔ),尤其是矩陣求逆運(yùn)算是硬件實(shí)現(xiàn)的一大難點(diǎn)。本文介紹基于硬件實(shí)現(xiàn)的矩陣運(yùn)算,對(duì)于實(shí)正定矩陣的求逆是文中的重點(diǎn),通過對(duì)求逆算法的討論及硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),結(jié)合了狀態(tài)機(jī)的工作模式,提出了對(duì)任意階實(shí)正定矩陣