【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号处理，具体为基于fpga的长帧快速卷积系统。
技术介绍
1、信号处理技术在现代通信、数据分析和系统控制等领域发挥着至关重要的作用，特别是在激光通信、音频处理、图像处理等应用场景中，卷积操作作为一种基础的信号处理技术，被广泛用于信号滤波、特征提取和模式识别等任务，随着技术的发展，这些应用场景对信号处理的实时性和准确性提出了越来越高的要求，现场可编程门阵列（fpga）作为一种高性能、可编程的硬件平台，以其并行处理和流水计算的优势，成为实现高效信号处理的理想选择。
2、传统的卷积实现方法大多基于时域直接计算，这种方法在处理长帧信号时存在显著缺陷，首先，时域卷积需要存储大量的信号数据，这对fpga的内存资源提出了严峻挑战，其次，由于长帧信号包含的点数众多，直接计算会导致较长的处理延迟，无法满足实时性要求，此外，当输入数据流的速率较高时，fpga的工作频率限制使得在时域直接进行卷积运算变得难以实现，这不仅增加了硬件设计的复杂度，还可能导致数据丢失或处理错误，因此，传统的时域卷积方法在处理高速、长帧信号时显得力不从心，...
【技术保护点】
1.基于FPGA的长帧快速卷积系统，其特征在于，该系统包括以下组成部分：并行处理架构设计模块、数据分帧与速率优化模块、数据预处理补零模块、频域计算处理模块和结果处理与输出优化模块；
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的长帧快速卷积系统，其特征在于，所述并行处理架构设计步骤中，持续监测数据流输入速度与FPGA工作速度，根据两者速度差异确定并行分支数量，其分支数量确定公式为：其中，为更新后的并行分支数量，是当前并行分支数量，是数据流输入速度，是FPGA工作速度，是调整系数，是比例系数。
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的长帧快速卷积系统，其特...
【技术特征摘要】
1.基于fpga的长帧快速卷积系统，其特征在于，该系统包括以下组成部分：并行处理架构设计模块、数据分帧与速率优化模块、数据预处理补零模块、频域计算处理模块和结果处理与输出优化模块；
2.根据权利要求1所述的基于fpga的长帧快速卷积系统，其特征在于，所述并行处理架构设计步骤中，持续监测数据流输入速度与fpga工作速度，根据两者速度差异确定并行分支数量，其分支数量确定公式为：其中，为更新后的并行分支数量，是当前并行分支数量，是数据流输入速度，是fpga工作速度，是调整系数，是比例系数。
3.根据权利要求2所述的基于fpga的长帧快速卷积系统，其特征在于，所述并行处理架构设计步骤中，当数据流输入速度波动超过该阈值时，在设定时间范围内重新评估并调整并行分支数量，从而调整数据流输入速度，其数据流输入速度调整公式为：，其中，是调整后的数据流速率，是输入数据流的原始速率，是并行分支数量，是缓冲区容量，是速率调整影响系数。
4.根据权利要求1所述的基于fpga的长帧快速卷积系统，其特征在于，所述数据分帧与速率优化步骤中，依据fft计算需求和相关信号长度，将连续数据流切割为长度固定的帧信号，其长度确定公式为：，其中，从表示每个帧信号的长度，是fft计算所需的基本数据点数，是与信号特性相关的长度参数，是经验系数，用于根据信号特性对帧长度进行微调。
5.根据权利要求4所述的基于fpga的长帧快速卷积系统，其特征在于，所述数据分帧与速率优化步骤中，通过对帧信号长度、并行分支数量以及调整后的数据流速率进行综合考量，计算每个频域滤波通道处理数据的时间，其计算公式为：，其中，表示在时刻每个频域滤波通道处理数据的时间，是并行分支数量，是调整后的数据流速率。
6.根据权利要求4所述的基于fpga的长帧快速卷积系统，其特征在于，所述数据预处理补零步骤中，对于切割后的帧信号，结合信号类型、历史数据处理经验以及帧信号长度与fft所需点数的差距，预测补零数量，其预测公式为：=+，其中表示需要补零的数量，表示信号类型，表示历史数据处理经验信息，是当前帧信号的长度，和是加权系数，是与历史数据处理经验中第个特征相关的权重，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐琪，单立超，
申请(专利权)人：北京坤驰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。