复信号抗干扰矩阵上三角化方法和信号抗干扰处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种复信号抗干扰矩阵上三角化方法和信号抗干扰处理装置，其方法包括：在边界处理单元对输入的第一复信号数据进行CORDIC旋转求模运算和对所存储的实数数据进行CORDIC旋转求模运算，得到求模结果值和旋转因子，用求模结果值更新实数数据，并向后向的内部处理单元输出所得到的旋转因子；在内部处理单元根据前向的边界处理单元输出的旋转因子，对输入的复信号数据的以及所存储的第三复信号数据的进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据，用第五复信号数据更新第三复信号数据，将第四复信号数据输出至后续的边界处理单元或者内部处理单元，采用本发明专利技术方案，可以提高运算速度、减少资源的占用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复信号处理
，特别是涉及一种复信号抗干扰矩阵上三角化方法和信号抗干扰处理装置。
技术介绍
在北斗导航技术中，抗干扰是在保证期望信号损失尽量小的情况下，抗干扰模块是有效地对外部环境存在的突发窄带干扰以及压制式干扰进行抑制，从而保证后端接收机正常工作的一种预处理方法。在实现过程中，抗干扰软件的本质是采用一种自适应滤波最佳准则，对输入信号自适应配置权值，在干扰来向产生较深零陷，实现干扰对消，从而使输出误差最小。抗干扰算法的选取直接影响到抗干扰效果，判定抗干扰算法优劣主要考虑权值的收敛特性，包括收敛速度和收敛的准确性，为保证算法的收敛速度足够快，结合成本等因素考虑，抗干扰软件通常采用在线可编程逻辑器件(Field-Programmable Gate Array，FPGA)作为解决方案。最佳滤波准则目标方程的解是抗干扰算法的最优解权值，然而，在解方程过程中，需对输入数据的自相关矩阵进行求逆运算，计算复杂度极高，不利于FPGA工程化实现。传统的解决方法，采用递推的改进算法，对最优权值进行搜索，这避免了对矩阵直接进行求逆运算，降低了算法复杂度，但同时算法的收敛性能以及所得权值的稳定性也相应地降低。QRD-SMI算法是对目标方程求解过程的一种优化算法，其采用Givens旋转对矩阵进行上三角化，从而避免了矩阵求逆，解权值等价于直接矩阵求逆的最优解，在保证抗干扰性能的同时，降低了算法复杂度。QRD-SMI算法在Givens旋转过程中，采用了CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer，坐标旋转数字计算机)技术，但CORDIC本身不支持对复信号数据进行旋转，而实际北斗导航信号需经过模拟和数字下变频至零频复信号进行处理。在CORDIC扩展中，可以加入一个含指数的矩阵实现CORDIC的复数旋转，但由于这种方式中存在复指数运算，在FPGA实现中，或采用常用的查找表方法，占用资源非常庞大，实时性降低，不适用于工程化实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复信号抗干扰矩阵上三角化方法和复信号抗干扰处理装置，可以提高运算速度、减少资源的占用率。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种复信号抗干扰矩阵上三角化方法，所述方法应用于基于FPGA实现的信号抗干扰处理装置中，所述信号抗干装置包括CORDIC旋转阵，所述CORDIC旋转阵包括边界处理单元、内部处理单元，所述方法包括：将输入的复信号数据矩阵中的数据分配输入给边界处理单元、内部处理单元；在边界处理单元对输入的第一复信号数据的实部和虚部进行第一级CORDIC旋转求模运算和对所存储的实数数据进行第二级CORDIC旋转求模运算，得到两级旋转求模结果值和旋转因子，用所述两级旋转求模结果值更新所述实数数据，并向后向的内部处理单元输出所得到的旋转因子；在内部处理单元根据前向的边界处理单元输出的旋转因子，对输入的第二复信号数据的实部和虚部以及所存储的第三复信号数据的实部和虚部进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据，用所述第五复信号数据更新所述第三复信号数据，将所述第四复信号数据输出至后续的边界处理单元或者内部处理单元。一种复信号抗干扰处理装置，包括数据分配单元和CORDIC旋转阵，所述CORDIC旋转阵包括边界处理单元、内部处理单元：数据分配单将输入的复信号数据矩阵中的数据分配输入给边界处理单元、内部处理单元；边界处理单元用于对输入的第一复信号数据的实部和虚部进行第一级CORDIC旋转求模运算和对所存储的实数数据进行第二级CORDIC旋转求模运算，得到两级旋转求模结果值和旋转因子，用所述两级旋转求模结果值更新所述实数数据，并向后向的内部处理单元输出所得到的旋转因子；内部处理单元用于根据前向的边界处理单元输出的旋转因子，对输入的第二复信号数据的实部和虚部以及所存储的第三复信号数据的实部和虚部进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据，用所述第五复信号数据更新所述第三复信号数据，将所述第四复信号数据输出至后续的边界处理单元或者内部处理单元。采用上述本专利技术的方案，是将复数旋转分解成了两次实数旋转，避免了对数据矩阵直接求逆运算和指数运算，提高了运算速度、减少了资源的占用率，同时，两次实数旋转与原本的复数旋转具有等价性。附图说明图1为CORDIC的旋转模式的坐标关系示意图；图2为基于CORDIC算法的旋转阵；图3为边界处理单元的处理框架示意图；图4在输入负旋转角度时内部处理单元的处理框架示意图；图5在输入正旋转角度时内部处理单元的处理框架示意图；图6为本专利技术实施例的复信号抗干扰矩阵上三角化方法的实现流程示意图；图7为本专利技术实施例的复信号抗干扰矩阵上三角化方法应用于抗干扰数据处理中的实现流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。为了便于理解本专利技术的方案，以下首先对传统技术以及传统技术所存在的问题进行说明。一、CORDIC算法CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法即坐标旋转数字计算方法，是J.D.Volder于1959年首次提出，通过移位和加减运算，能递归计算常用的函数值，如Sin、Cos、Sinh、Cosh等函数，CORDIC技术首先用于导航系统，使得矢量的旋转和定向运算不需要做查三角函数表、乘法、开方及反三角函数等复杂运算。自适应滤波QRD-SMI算法具有良好的数值稳定性，并可采用Systolic阵列实现实时流水计算，易于在FPGA硬件平台上进行实现，QRD-SMI算法的核心是通过Givens旋转对数据矩阵进行上三角化，CORDIC是一种有效实现Givens旋转的技术。CORDIC有两种计算模式：旋转模式和求模模式。旋转模式将给定矢量进行要求角度θ的旋转，计算新矢量的坐标值；求模模式则将给定矢量向x轴旋转，以求得原矢量的模长和幅角。下面以旋转为例说明其原理。旋转模式的坐标关系示于图1，设坐标X0-Y0逆时针旋转θ角成为新的X-Y坐标系，矢量P的坐标由(x0，y0)变成(x，y)，则有x=x0cosθ+y0sinθy=-x0sinθ+y0cosθ---(1)]]>若将旋转角度θ分解为若干固定角度的线性集合，即θ＝δ1a1+δ2a2+…+δnan，δi＝±1 (2)则可将坐标系旋转过程分解成若干次旋转集合，即xi+1=xicosδiai+yisinδiaiyi+1=-xisinδiai+yicosδiai---(3)]]>若取固定角度集合ai＝tan-1(2-i)，代入式(3)可得xi+1=xicosδiai+yisinδiai=cosδiai(yi2-i+xi)yi+1=-xisinδiai+yicosδiai=cosδiai(yi+xi2-i)---(4)]]>令zi为要求转角θ与θi-1之差zi＝θ-θi-1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复信号抗干扰矩阵上三角化方法，其特征在于，所述方法应用于基于FPGA实现的信号抗干扰处理装置中，所述信号抗干装置包括CORDIC旋转阵，所述CORDIC旋转阵包括边界处理单元、内部处理单元，所述方法包括：将输入的复信号数据矩阵中的数据分配输入给边界处理单元、内部处理单元；在边界处理单元对输入的第一复信号数据的实部和虚部进行第一级CORDIC旋转求模运算和对所存储的实数数据进行第二级CORDIC旋转求模运算，得到两级旋转求模结果值和旋转因子，用所述两级旋转求模结果值更新所述实数数据，并向后向的内部处理单元输出所得到的旋转因子；在内部处理单元根据前向的边界处理单元输出的旋转因子，对输入的第二复信号数据的实部和虚部以及所存储的第三复信号数据的实部和虚部进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据，用所述第五复信号数据更新所述第三复信号数据，将所述第四复信号数据输出至后续的边界处理单元或者内部处理单元。

【技术特征摘要】
1.一种复信号抗干扰矩阵上三角化方法，其特征在于，所述方法应用于基于FPGA实现的信号抗干扰处理装置中，所述信号抗干装置包括CORDIC旋转阵，所述CORDIC旋转阵包括边界处理单元、内部处理单元，所述方法包括：将输入的复信号数据矩阵中的数据分配输入给边界处理单元、内部处理单元；在边界处理单元对输入的第一复信号数据的实部和虚部进行第一级CORDIC旋转求模运算和对所存储的实数数据进行第二级CORDIC旋转求模运算，得到两级旋转求模结果值和旋转因子，用所述两级旋转求模结果值更新所述实数数据，并向后向的内部处理单元输出所得到的旋转因子；在内部处理单元根据前向的边界处理单元输出的旋转因子，对输入的第二复信号数据的实部和虚部以及所存储的第三复信号数据的实部和虚部进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据，用所述第五复信号数据更新所述第三复信号数据，将所述第四复信号数据输出至后续的边界处理单元或者内部处理单元。2.根据权利要求1所述的复信号抗干扰矩阵上三角化方法，其特征在于，所述对输入的第一复信号数据的实部和虚部进行第一级CORDIC旋转求模运算和对所存储的实数数据进行第二级CORDIC旋转求模运算，得到两级旋转求模结果值和旋转因子的过程包括：进行对a1、a2的第一级CORDIC旋转求模运算，获得c2、s2、进行对r的第二级CORDIC旋转求模运算，获得c1、s1、其中，a1、a2分别为所述第一复信号数据的实部、虚部，r为所述存储数据，c2、s2、c1、s1表示旋转因子，表示所述两级旋转求模结果值，3.根据权利要求2的基于FPGA的复信号抗干扰矩阵上三角化方法，其特征在于：在根据c2、s2确定的旋转角度为负旋转角度时，所述对输入的第二复信号数据的实部和虚部以及所存储的第三复信号数据的实部和虚部进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据的过程包括步骤：通过c2、-s2对b2、b1进行第一级CORDIC旋转运算，得到c2b2+s2b1、c2b1-s2b2；通过c2、-s2对d1、d2进行第一级CORDIC旋转运算，得到c2d1+s2d2、c2d2-s2d1；通过c1、-s1对d1、c2b1-s2b2进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1d1+s1c2b1-s1s2b2；通过c1、-s1对d2、c2b2+s2b1进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1d2+s1s2b1+s1c2b2；通过c1、-s1对c2d1+s2d2、b1进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1b1-s1c2d1-s1s2d2；通过c1、-s1对c2d2-s2d1、b2进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1b2-s1c2d2+s1s2d1；生成以c1d1+s1c2b1-s1s2b2为实部、c1d2+s1s2b1+s1c2b2为虚部的第五复信号数据，并生成以c1b1-s1c2d1-s1s2d2为实部、c1b2-s1c2d2+s1s2d1为虚部的第四复信号数据；其中，b1、b2分别指第二复信号数据的实部和虚部，d1、d2分别指第三复信号数据的实部和虚部。4.根据权利要求2的复信号抗干扰矩阵上三角化方法，其特征在于：在根据c2、s2确定的旋转角度为正旋转角度时，所述根据前向的边界处理单元输出的旋转因子，对输入的第二复信号数据的实部和虚部以及所存储的第三复信号数据的实部和虚部进行两级CORDIC旋转运算，获得第四复信号数据、第五复信号数据的过程包括步骤：通过c2、-s2对b1、b2进行第一级CORDIC旋转运算，得到c2b1+s2b2、c2b2-s2b；通过前向的边界处理单元输出的c2、-s2对d2、d1进行第一级CORDIC旋转运算，得到c2d2+s2d1、c2d1-s2d2；通过c1、-s1对d1、c2b1+s2b2进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1d1+s1(c2b1+s2b2)；通过c1、-s1对d2、c2b2-s2b1进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1d2+s1(c2b2-s2b1)；通过c1、-s1对c2d1-s2d2、b1进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1b1-s1(c2d1-s2d2)；通过c1、-s1对c2d2+s2d1、b2进行第二级CORDIC旋转运算，得到c1b2-s1(c2d2+s2d1)；生成以c1d1+s1(c2b1+s2b2)为实部、c1d2+s1(c2b2-s2b1)为虚部的第五复信号数据，并生成以c1b1-s1(c2d1-s2d2)为实部、c1b2-s1(c2d2+s2d1)为虚部的第四复信号数据；其中，b1、b2分别指第二复信号数据的实部和虚部，d1、d2分别指第三复信号数据的实部和虚部。5.根据权利要求1的复信号抗干扰矩阵上三角化方法，其特征在于，将该基于FPGA的复信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶韬成，潘未庄，牟传坤，夏效禹，
申请(专利权)人：广州海格通信集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44