一种迭代频域抗干扰算法的FPGA实现方法

摘要

本发明提供了一种迭代频域抗干扰算法的FPGA实现方法，将对下变到中频的卫星信号进行AD采样后加窗操作，进行FFT运算后选取合适的门限优化系数，推导出自适应迭代门限，将频域幅值大于门限的频点下陷到门限值，最终进行IFFT变换后合并输出。本发明可以自适应的设定干扰检测门限，具有良好的动态干扰抑制能力，避免了因多次判决而需要占用硬件资源对中间过程数据的存储，充分利用了FPGA时间换取资源的技术，大大减少了对硬件资源的消耗。

主权项

1.一种迭代频域抗干扰算法的FPGA实现方法，其特征在于包括下述步骤：（1）将对下变到中频的卫星信号进行AD采样，得到的数据输出为两路，一路进行1/2窗长度延迟，将两路数据分别输入到加窗模块；（2）加窗模块为输入的数据进行加窗操作，窗函数采用广义海明窗，窗长度为L，采用8位数据位宽的量化；加窗操作完成后，数据输入FFT模块；（3）在FFT模块使用一个深度为L的RAM核对输入的数据进行存储，之后读取数据输送到FFT核，进行FFT运算；FFT设置为Pipelined,Streaming I/O模式，工作频率为f_in，f_in和AD采样时钟相同，其运算的输出有实部Re和虚部Im两部分，本发明中将这两部分和由实部虚部共同计算出的模值R按照高中低位合并为一路信号，即{Re,Im,R}，输送到干扰识别与抑制模块；（4）每个干扰识别与抑制模块的工作过程如下：a.建立两个深度为L=512的双端口RAM核RAM1和RAM2，数据输入选择单元选择RAM1工作，FFT输出的数据以时钟f_in存储到RAM1中，同时计算出所存数据中模值R的L点累加和及阈值K为门限优化系数；b.当RAM1存满后，数据输入选择单元选择RAM2工作，FFT输出的数据存到RAM2中，同时重复步骤a中计算所存数据模值R的L点累加和SUM和阈值TH₁的工作；c.在RAM2数据存储的过程中，对RAM1中的数据以时钟f_s进行读取，f_s＝N*f_in，N为迭代次数；可得，在RAM2数据存储的这一段时间里可以对RAM1中的数据读取3遍；设置一个位宽和RAM1深度相同的flag寄存器，在对RAM1第一遍读取的过程中，将读取到的数据中代表模值的一部分R_j与TH₁做比较，j＝1,2,3...L，如果大于TH₁则flag寄存器相应的位置置1，即flag[j-1]=1，SUM＝SUM-(R_j-TH₁)；否则flag[j-1]=0，SUM保持不变；在第一遍读取完毕时刻，通过最新的SUM计算出门限TH₂，开始对RAM1第二遍读取；将读取的数据R_j与TH₂比较，若R_j大于门限TH₂，此时查看flag的相应位置是否是1，若是1，则flag相应位置保持不变，SUM＝SUM-(TH₁-TH₂)；否则，flag相应位置置1，SUM＝SUM-(R_j-TH₂)；若R_j小于门限TH₂，则flag相应位及SUM都保持不变；在第二遍读取完毕时刻，根据最新的SUM值计算出门限TH₃，开始第三遍的读取；第三遍到第N-1；遍读取所做的操作与第二遍读取所做的操作相同，直到最后一遍读取数据，即第N遍读取数据，由第N-1遍读取操作可以得到门限值TH_N，此时若读取的数据R_j大于TH_N，则将读取到的实部Re_j置为TH_N，虚部Im_j置为0输出，即Re_j＝TH_N,Im_j＝0；否则将读取的实部Re_j和虚部Im_j数据按原样输出；d.当RAM1的数据判决完毕时，RAM2中的数据也存储结束，此时对RAM2中的数据重复步骤c的工作，对RAM1开始存储新的数据；（5）将干扰识别与抑制模块输出的数据以时钟f_s输入到IFFT模块，在此模块通过双端口RAM存储并以时钟f_in读取，完成数据速率的变换；读取到的数据输入IFFT核，进行反变换并输出；（6）将两路IFFT模块的输出直接相加合并，输送给外部接口，抗干扰工作结束。