CN114124199A - 一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,由数据处理模块、算法处理模块、控制信息寄存器和数据信息寄存器等组成。输入的基带采样数据由加速器集成控制器缓存于数据信息寄存器中,由控制信息寄存器配置各项参数,数据处理模块完成参数处理、信道识别和数据格式化等功能,算法处理模块完成频率字生成、独特字均衡、数据字解调和定时字计算等功能和过程中所需的信号运算,最终结果写回数据处理模块。该解调加速器算法配置灵活,资源利用高效,能够快速的完成抗干扰信道信号解调处理算法,特别是针对离散多子载波传输体制卫星通信系统的反向载波信号解调做了特别优化,适用于相关基带处理芯片设计使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,特别适用于采用离散多子载波抗干扰传输体制卫星通信系统的卫星通信系统基带处理芯片。
背景技术
卫星通信传输距离远,信号强度差,信噪比低,要实现可靠传输,依赖于物理层的可靠的同步、解调和译码等处理过程,其中解调性能对通信系统误码性能和稳定性的影响较大。特别是在信道条件较差,或传输过程存在非协同干扰信号的情况下,要实现抗干扰的可靠通信传输,需要特殊设计的通信传输体制和针对这种体制设计的有效解调装置。
卫星通信基带处理芯片,可分为星上处理芯片和地面用户终端基带处理芯片,主要功能是对星上或地面接收到的卫星通信正反向信号进行数字基带的同步、解调和译码等。其中主要采用数字信号处理器完成物理层的基带信号处理工作,由于卫星通信基带处理运算量大、运算时间有限,通用数字信号处理器和通用核处理器某些情况下不能完全胜任,而FPGA现场可编程门阵列虽然可用来进行加速器原型的开发,但限于体积、功耗和稳定一致性等问题,实际产品需要在处理器外采用专门设计的硬化逻辑模块完成复杂功能,这些硬化逻辑模块称之为基带硬件加速器或基带协处理器。
硬件加速器针对性强,适用范围有一定的专用特性。对于不同的卫星通信协议,其物理层的差别较大,因此需要不同的加速器来匹配各种卫星通信波形。目前多模芯片中一般会有多个通信加速器,即使统一设计为一个基带加速器,也包含和协议标准一一对应的专用加速单元。而对于同一个协议标准,硬件加速器也有不同的实现方案,不同实现方案的设计目标和侧重点也不尽相同。
对于陆地蜂窝网通信体制,业界已开发了若干基带芯片和加速器,而对于卫星通信系统,特别是我国自主设计的新一代卫星通信体制,因为用户较少,领域较新,目前很少有研发专用体制芯片和加速器。对于我国新一代的高轨/低轨卫星抗干扰通信系统,目前缺少可实时高性能处理离散多子载波抗干扰信道解调任务的基带加速器或基带芯片。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对下一代基于离散多子载波的抗干扰卫星移动通信系统,提供一种适用于星上载荷和终端基带的抗干扰信道解调加速器,主要完成该体制卫星通信接收机频率同步、定时同步和数据解调等过程。
本发明采用的技术方案为:
一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,包括数据处理模块1、算法处理模块2、控制信息寄存器3和数据信息寄存器4;
数据处理模块1用于在加速器集成控制器的控制下,对控制信息寄存器3送入的多用户控制参数进行解析,完成参数处理、信道识别和数据格式化操作,生成本地数据,并对数据信息寄存器4送入的多用户数据信息进行存取操作,将按需提取的用户数据、本地生成数据和格式化的控制信息输出至算法处理模块2;还用于对算法处理模块2输出的数据字解调结果和定时字结果进行缓存,并在加速器集成控制器的控制下对外输出;
算法处理模块2用于对数据处理模块1送入的用户数据、本地生成数据和格式化的控制信息进行抗干扰解调算法处理,处理后得到数据字解调结果和定时字结果,并将处理结果输出至数据处理模块1;
控制信息寄存器3包括多个寄存器组,用于将加速器集成控制器或处理器输入的多用户控制参数按照一定格式存储,供数据处理模块1读取使用;
数据信息寄存器4用于在加速器集成控制器的控制下,将外部送入的基带采样数据进行缓存,并将基带采样数据按多用户数据存取规则分为多路输出至数据处理模块1。
其中,所述的算法处理模块2包括频率字处理单元2A、独特字运算单元2B、数据字解调单元2C和定时字生成单元2D;
频率字处理单元2A用于接收数据处理模块1输出的提取的用户数据和本地生成的数据,进行处理产生去调制数据和频率字数值,去调制数据输出至独特字运算单元2B,频率字数值分别输出至独特字运算单元2B和数据字解调单元2C;独特字运算单元2B接收频率字处理单元2A输入的去调制数据和频率字数值进行处理,产生去频偏的独特字和信道字结果,其中去频偏的独特字结果输出至定时字生成单元2D,信道字结果输出至数据字解调单元2C;数据字解调单元2C用于对频率字数值、信道字结果以及数据处理模块1输出的提取的用户数据进行处理,得到数据字解调结果,输出回数据处理模块1的相应存取单元;定时字生成单元2D用于对去频偏的独特字结果和数据处理模块1输出的控制信息进行处理,得到定时字结果,输出回数据处理模块1的相应存取单元。
其中,所述的频率字处理单元2A包括第一复数乘法单元200、第一临时寄存器201、第一FFT运算单元202、第一选通单元203、第一平方运算单元204、第二平方运算单元205、第一累加器单元206、第一数据寄存器207、第一比较器单元208、第二选通单元209、第二累加器单元210和频率字寄存器211;
第一复数乘法单元200对数据处理模块1输出的提取的用户数据和本地生成的数据进行复数相乘运算,乘积结果分别输出至第一临时寄存器201和FFT运算单元202;第一临时寄存器201;将乘积结果输出至独特字运算单元2B;FFT运算单元202对第一复数乘法单元200输出的数据及进行快速傅里叶变换运算,并将结果输出至第一选通单元203;在进行频率字处理时,第一选通单元203将FFT运算单元202输出结果选通,并将复数信号的实部和虚部分别对应输出至第一平方运算单元204和第二平方运算单元205;第一累加器单元206对第一平方运算单元204和第二平方运算单元205输出的平方结果进行数据累加操作,累加和分别输出至第一比较器单元208与第一数据寄存器207;第一比较器单元208对第一累加器单元206输出结果与第一数据寄存器207中的寄存数据进行比较,较大者和较大者的索引标号存回第一数据寄存器207中;当FFT运算单元202输出的全部样点处理完成后,第二选通单元选通209将第一数据寄存器207中的结果选通输出至第二累加器单元210;第二累加器单元210将第二选通单元209当前信道的各子载波和各帧的处理结果进行数据累加操作,累加结果输出至频率字寄存器211中;频率字寄存器211将频率字数值分别输出至独特字运算单元2B和数据字解调单元2C。
其中,所述的独特字运算单元2B包括第一计数器单元212、第一乘法单元213、第一查找表单元214、第二复数乘法单元215、第二数据寄存器216、第一延迟器单元217、第八累加器单元218、第二计数器单元219、第三选通单元220、第一移位器单元221和第三数据寄存器222;
第一计数器单元212根据独特字时序索引从零开始依次递增计数;第一乘法单元213对第一计数器单元212的输出数值和频率字处理单元2A输出的频率字数值进行乘法运算,乘积结果作为第一查找表单元214的输入;第一查找表单元214预先将一个三角函数周期的自然对数离散指数结果定点化存储,将第一乘法单元213输出的乘积作为输入索引,得到查找表对应的复数结果输出至第二复数乘法单元215;第二复数乘法单元215对第一查找表单元214的输出复数值和频率字处理单元2A输出的乘积结果进行复数相乘运算,复数相乘结果存入第二数据寄存器216中;第二数据寄存器216的输出结果一路直接输出至第八累加器单元218,一路经过第一延迟器单元217延迟后输出至第八累加器单元218,并根据独特字时序索引从零开始依次向定时字生成单元2D输出寄存数值;第八累加器单元218将第二数据寄存器216的直接输出结果与第一延迟器单元217延迟后的结构进行累加运算,累加结果输出至第三选通单元220;第二计数器单元219对独特字位置索引值进行计数,输出值作为第三选通单元220的选通判断阈值;第三选通单元220根据选通判断阈值对第八累加器单元218的输出数值分为头部段、中部段和尾部段进行选通,输出至第一移位器单元221;第一移位器单元221对第三选通单元220的输出结果进行向右移位处理,移位结果按头部段、中部段和尾部段的相应位置存入第三数据寄存器222;第三数据寄存器222根据数据字时序索引从零开始依次输出寄存数值给数据字解调单元2C。
其中,所述的数据字解调单元2C包括系数寄存器单元223、第一减法器单元224、第二乘法单元225、第二延迟器单元226、第三乘法单元227、第三累加器单元228、第三计数器单元229、第二移位器单元230、第四累加器单元231、第四乘法单元232、第二查找表单元233、第三复数乘法单元234和第四复数乘法单元235;
系数寄存器223寄存的系数数值分别输出至第二乘法单元225、第一减法器单元224和第四累加器单元231;第二乘法单元225接收独特字运算单元2B根据数据字时序索引从零开始输出的寄存数值,并与系数寄存器223寄存的系数数值进行乘法运算,乘积结果输出至第三累加器单元228;第一减法器单元224将常数1与系数寄存器223寄存的系数数值做减法运算后,结果输出至第三乘法单元227;第二延迟器单元226接收独特字运算单元2B根据数据字时序索引从零开始输出的寄存数值,延迟一个时间单位后,输出至第三乘法单元227;第三乘法单元227对两个输入值做乘法运算后,乘积结果输出至第三累加器单元228;第三累加器单元228对第二乘法单元225和第三乘法单元227的输出数值做加法运算,所得结果输出至第四复数乘法单元235;第三计数器单元229根据数据字时序索引从零开始依次递增计数,计数值输出至第二移位器单元230;第二移位器单元230对接收数据做左移移位处理,移位结果输出至第四累加器单元231;第四累加器单元231对系数寄存器223的输入和第二移位器单元230的输入数值做加法运算,所得结果输出至第四乘法单元232;第四乘法单元232对第四累加器单元231的输出值和频率字处理单元2A的输出频率字数值进行乘法运算,结果输出至第二查找表单元233作为查找表索引值;第二查找表单元233根据索引值,输出预先存储的一个三角函数周期的自然对数离散指数查找表结果给第三复数乘法单元234;第三复数乘法单元234对第二查找表单元233的输出和从数据处理模块1得到的接收数据字复数值进行复数乘法操作,得到的复数结果输出至第四复数乘法单元235;第四复数乘法单元235对第三累加器单元228和第三复数乘法单元234输入的两个复数值进行复数乘法运算,得到数据字解调结果数据,通过接口写入数据处理模块1的相应存取单元中。
其中,所述的定时字生成单元2D包括第五累加器单元237、第四计数器单元238、第五乘法器单元239、第一截位器单元240、第三查找表单元241、第五复数乘法器单元242、第六累加器单元243、第四选通单元244、第三平方运算单元245、第四平方运算单元246、第七累加器单元247、第四数据寄存器248、第二比较器单元249、第五选通单元250和定时字寄存器251;
第五累加器单元237对独特字运算单元2B输出的寄存数值,进行逐子载波的累加运算,累加结果输出至第五复数乘法器单元242;第四计数器单元238从零开始依次递增计数,作为定时位置假设值,输出至第五乘法器单元239;同时第五乘法器单元239接收控制信息寄存器3通过数据处理模块1输出的控制信息;第五乘法器单元239对输入的两个数据做乘法运算,结果输出至第一截位器单元240;第一截位器单元240对第五乘法器单元239输出的乘积数值做截位处理,结果作为索引值,输出至第三查找表单元241;第三查找表单元241根据索引值,输出预先存储的一个三角函数周期的自然对数离散指数查找表结果,作为定时位置假设值在各子载波上产生的相位补偿值,输出至第五复数乘法器单元242;第五复数乘法器单元242对两个输入数据做复数乘法运算,得到各子载波累加值的补偿结果,输出至第六累加器单元243;第六累加器单元243对各子载波累加值的补偿结果再进行累加运算,得到的累加值经第四选通单元244选通,分为实部和虚部分别对应输出至第三平方运算单元245和第四平方运算单元246;第七累加器单元247对第三平方运算单元245和第四平方运算单元246输出的平方结果进行数据累加操作,累加和输出至第二比较器单元249与第四数据寄存器248;第二比较器单元249对第七累加器单元247输出结果与第四数据寄存器248中的寄存数据进行比较,较大者和较大者的索引标号存回第四数据寄存器248中,当第四选通单元244输出的全部定时位置样点处理完成后,第五选通单元250选通,将第四数据寄存器248的输出结果写入定时字寄存器251中,供数据处理模块1使用。
本发明的解调加速器与背景技术相比有如下优点:
1、本发明的解调加速器主要由4个功能模块组成,包括数据处理模块、算法处理模块、控制信息寄存器和数据信息寄存器。通过控制信息寄存器的参数控制和数据处理模块、数据信息寄存器对输入数据的适当处理,算法处理模块可以对不同形式和资源的输入数据进行灵活组合和选通,适应不同个数子载波,可同时支持连续或非连续或连续/离散子载波组合的多种波形信道的解调。
2、本发明的解调加速器,对算法加速处理部分进行了底层优化和跨单元分解组合,不限于原理数学公式的各个处理步骤界限,可以更快速和更节省资源的得到运算处理目标结果。
3、本发明的解调加速器将运算和数据存取分开,可适用于不同深度的数据和不同速率、不同用户混合的信号数据,不仅限于终端基带单用户解调,也可适用于站侧作为低轨星座星上载荷的多用户数据解调加速器。
4、本发明的解调加速器对性能和资源优化平衡,适合终端或星上载荷低功耗要求,同时满足卫星通信抗干扰条件下高解调性能的需求。
附图说明
图1是本发明解调加速器组成框图。
图2是本发明算法处理模块组成框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明最进一步解释说明。
如图1所示,一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,包括数据处理模块1、算法处理模块2、控制信息寄存器3和数据信息寄存器4;
数据处理模块1用于在加速器集成控制器的控制下,对控制信息寄存器3送入的多用户控制参数进行解析,完成参数处理、信道识别和数据格式化操作,生成本地数据,并对数据信息寄存器4送入的多用户数据信息进行存取操作,将按需提取的用户数据、本地生成数据和格式化的控制信息输出至算法处理模块2;还用于对算法处理模块2输出的数据字解调结果和定时字结果进行缓存,并在加速器集成控制器的控制下对外输出;
算法处理模块2用于对数据处理模块1送入的用户数据、本地生成数据和格式化的控制信息进行抗干扰解调算法处理,处理后得到数据字解调结果和定时字结果,并将处理结果输出至数据处理模块1;
控制信息寄存器3包括多个寄存器组,用于将加速器集成控制器或处理器输入的多用户控制参数按照一定格式存储,供数据处理模块1读取使用;
数据信息寄存器4用于在加速器集成控制器的控制下,将外部送入的基带采样数据进行缓存,并将基带采样数据按多用户数据存取规则分为多路输出至数据处理模块1。
如图2所示,算法处理模块2包括频率字处理单元2A、独特字运算单元2B、数据字解调单元2C和定时字生成单元2D;
频率字处理单元2A用于接收数据处理模块1输出的提取的用户数据和本地生成的数据,进行处理产生去调制数据和频率字数值,去调制数据输出至独特字运算单元2B,频率字数值分别输出至独特字运算单元2B和数据字解调单元2C;独特字运算单元2B接收频率字处理单元2A输入的去调制数据和频率字数值进行处理,产生去频偏的独特字和信道字结果,其中去频偏的独特字结果输出至定时字生成单元2D,信道字结果输出至数据字解调单元2C;数据字解调单元2C用于对频率字数值、信道字结果以及数据处理模块1输出的提取的用户数据进行处理,得到数据字解调结果,输出回数据处理模块1的相应存取单元;定时字生成单元2D用于对去频偏的独特字结果和数据处理模块1输出的控制信息进行处理,得到定时字结果,输出回数据处理模块1的相应存取单元。
其中,所述的频率字处理单元2A包括第一复数乘法单元200、第一临时寄存器201、第一FFT运算单元202、第一选通单元203、第一平方运算单元204、第二平方运算单元205、第一累加器单元206、第一数据寄存器207、第一比较器单元208、第二选通单元209、第二累加器单元210和频率字寄存器211;
第一复数乘法单元200对数据处理模块1输出的提取的用户数据和本地生成的数据进行复数相乘运算,乘积结果分别输出至第一临时寄存器201和FFT运算单元202;第一临时寄存器201;将乘积结果输出至独特字运算单元2B;FFT运算单元202对第一复数乘法单元200输出的数据及进行快速傅里叶变换运算,并将结果输出至第一选通单元203;在进行频率字处理时,第一选通单元203将FFT运算单元202输出结果选通,并将复数信号的实部和虚部分别对应输出至第一平方运算单元204和第二平方运算单元205;第一累加器单元206对第一平方运算单元204和第二平方运算单元205输出的平方结果进行数据累加操作,累加和分别输出至第一比较器单元208与第一数据寄存器207;第一比较器单元208对第一累加器单元206输出结果与第一数据寄存器207中的寄存数据进行比较,较大者和较大者的索引标号存回第一数据寄存器207中;当FFT运算单元202输出的全部样点处理完成后,第二选通单元选通209将第一数据寄存器207中的结果选通输出至第二累加器单元210;第二累加器单元210将第二选通单元209当前信道的各子载波和各帧的处理结果进行数据累加操作,累加结果输出至频率字寄存器211中;频率字寄存器211将频率字数值分别输出至独特字运算单元2B和数据字解调单元2C。
其中,所述的独特字运算单元2B包括第一计数器单元212、第一乘法单元213、第一查找表单元214、第二复数乘法单元215、第二数据寄存器216、第一延迟器单元217、第八累加器单元218、第二计数器单元219、第三选通单元220、第一移位器单元221和第三数据寄存器222;
第一计数器单元212根据独特字时序索引从零开始依次递增计数;第一乘法单元213对第一计数器单元212的输出数值和频率字处理单元2A输出的频率字数值进行乘法运算,乘积结果作为第一查找表单元214的输入;第一查找表单元214预先将一个三角函数周期的自然对数离散指数结果定点化存储,将第一乘法单元213输出的乘积作为输入索引,得到查找表对应的复数结果输出至第二复数乘法单元215;第二复数乘法单元215对第一查找表单元214的输出复数值和频率字处理单元2A输出的乘积结果进行复数相乘运算,复数相乘结果存入第二数据寄存器216中;第二数据寄存器216的输出结果一路直接输出至第八累加器单元218,一路经过第一延迟器单元217延迟后输出至第八累加器单元218,并根据独特字时序索引从零开始依次向定时字生成单元2D输出寄存数值;第八累加器单元218将第二数据寄存器216的直接输出结果与第一延迟器单元217延迟后的结构进行累加运算,累加结果输出至第三选通单元220;第二计数器单元219对独特字位置索引值进行计数,输出值作为第三选通单元220的选通判断阈值;第三选通单元220根据选通判断阈值对第八累加器单元218的输出数值分为头部段、中部段和尾部段进行选通,输出至第一移位器单元221;第一移位器单元221对第三选通单元220的输出结果进行向右移位处理,移位结果按头部段、中部段和尾部段的相应位置存入第三数据寄存器222;第三数据寄存器222根据数据字时序索引从零开始依次输出寄存数值给数据字解调单元2C。
其中,所述的数据字解调单元2C包括系数寄存器单元223、第一减法器单元224、第二乘法单元225、第二延迟器单元226、第三乘法单元227、第三累加器单元228、第三计数器单元229、第二移位器单元230、第四累加器单元231、第四乘法单元232、第二查找表单元233、第三复数乘法单元234和第四复数乘法单元235;
系数寄存器223寄存的系数数值分别输出至第二乘法单元225、第一减法器单元224和第四累加器单元231;第二乘法单元225接收独特字运算单元2B根据数据字时序索引从零开始输出的寄存数值,并与系数寄存器223寄存的系数数值进行乘法运算,乘积结果输出至第三累加器单元228;第一减法器单元224将常数1与系数寄存器223寄存的系数数值做减法运算后,结果输出至第三乘法单元227;第二延迟器单元226接收独特字运算单元2B根据数据字时序索引从零开始输出的寄存数值,延迟一个时间单位后,输出至第三乘法单元227;第三乘法单元227对两个输入值做乘法运算后,乘积结果输出至第三累加器单元228;第三累加器单元228对第二乘法单元225和第三乘法单元227的输出数值做加法运算,所得结果输出至第四复数乘法单元235;第三计数器单元229根据数据字时序索引从零开始依次递增计数,计数值输出至第二移位器单元230;第二移位器单元230对接收数据做左移移位处理,移位结果输出至第四累加器单元231;第四累加器单元231对系数寄存器223的输入和第二移位器单元230的输入数值做加法运算,所得结果输出至第四乘法单元232;第四乘法单元232对第四累加器单元231的输出值和频率字处理单元2A的输出频率字数值进行乘法运算,结果输出至第二查找表单元233作为查找表索引值;第二查找表单元233根据索引值,输出预先存储的一个三角函数周期的自然对数离散指数查找表结果给第三复数乘法单元234;第三复数乘法单元234对第二查找表单元233的输出和从数据处理模块1得到的接收数据字复数值进行复数乘法操作,得到的复数结果输出至第四复数乘法单元235;第四复数乘法单元235对第三累加器单元228和第三复数乘法单元234输入的两个复数值进行复数乘法运算,得到数据字解调结果数据,通过接口写入数据处理模块1的相应存取单元中。
其中,所述的定时字生成单元2D包括第五累加器单元237、第四计数器单元238、第五乘法器单元239、第一截位器单元240、第三查找表单元241、第五复数乘法器单元242、第六累加器单元243、第四选通单元244、第三平方运算单元245、第四平方运算单元246、第七累加器单元247、第四数据寄存器248、第二比较器单元249、第五选通单元250和定时字寄存器251;
第五累加器单元237对独特字运算单元2B输出的寄存数值,进行逐子载波的累加运算,累加结果输出至第五复数乘法器单元242;第四计数器单元238从零开始依次递增计数,作为定时位置假设值,输出至第五乘法器单元239;同时第五乘法器单元239接收控制信息寄存器3通过数据处理模块1输出的控制信息;第五乘法器单元239对输入的两个数据做乘法运算,结果输出至第一截位器单元240;第一截位器单元240对第五乘法器单元239输出的乘积数值做截位处理,结果作为索引值,输出至第三查找表单元241;第三查找表单元241根据索引值,输出预先存储的一个三角函数周期的自然对数离散指数查找表结果,作为定时位置假设值在各子载波上产生的相位补偿值,输出至第五复数乘法器单元242;第五复数乘法器单元242对两个输入数据做复数乘法运算,得到各子载波累加值的补偿结果,输出至第六累加器单元243;第六累加器单元243对各子载波累加值的补偿结果再进行累加运算,得到的累加值经第四选通单元244选通,分为实部和虚部分别对应输出至第三平方运算单元245和第四平方运算单元246;第七累加器单元247对第三平方运算单元245和第四平方运算单元246输出的平方结果进行数据累加操作,累加和输出至第二比较器单元249与第四数据寄存器248;第二比较器单元249对第七累加器单元247输出结果与第四数据寄存器248中的寄存数据进行比较,较大者和较大者的索引标号存回第四数据寄存器248中,当第四选通单元244输出的全部定时位置样点处理完成后,第五选通单元250选通,将第四数据寄存器248的输出结果写入定时字寄存器251中,供数据处理模块1使用。
Claims (4)
1.一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,包括数据处理模块(1)、算法处理模块(2)、控制信息寄存器(3)和数据信息寄存器(4),其特征在于:
数据处理模块(1)用于在加速器集成控制器的控制下,对控制信息寄存器(3)送入的多用户控制参数进行解析,完成参数处理、信道识别和数据格式化操作,生成本地数据,并对数据信息寄存器(4)送入的多用户数据信息进行存取操作,将按需提取的用户数据、本地生成数据和格式化的控制信息输出至算法处理模块(2);还用于对算法处理模块(2)输出的数据字解调结果和定时字结果进行缓存,并在加速器集成控制器的控制下对外输出;
算法处理模块(2)用于对数据处理模块(1)送入的用户数据、本地生成数据和格式化的控制信息进行抗干扰解调算法处理,处理后得到数据字解调结果和定时字结果,并将处理结果输出至数据处理模块(1);
控制信息寄存器(3)包括多个寄存器组,用于将加速器集成控制器或处理器输入的多用户控制参数按照一定格式存储,供数据处理模块(1)读取使用;
数据信息寄存器(4)用于在加速器集成控制器的控制下,将外部送入的基带采样数据进行缓存,并将基带采样数据按多用户数据存取规则分为多路输出至数据处理模块(1);
其中,所述的算法处理模块(2)包括频率字处理单元(2A)、独特字运算单元(2B)、数据字解调单元(2C)和定时字生成单元(2D);
频率字处理单元(2A)用于接收数据处理模块(1)输出的提取的用户数据和本地生成的数据,进行处理产生去调制数据和频率字数值,去调制数据输出至独特字运算单元(2B),频率字数值分别输出至独特字运算单元(2B)和数据字解调单元(2C);独特字运算单元(2B)接收频率字处理单元(2A)输入的去调制数据和频率字数值进行处理,产生去频偏的独特字和信道字结果,其中去频偏的独特字结果输出至定时字生成单元(2D),信道字结果输出至数据字解调单元(2C);数据字解调单元(2C)用于对频率字数值、信道字结果以及数据处理模块(1)输出的提取的用户数据进行处理,得到数据字解调结果,输出回数据处理模块(1)的相应存取单元;定时字生成单元(2D)用于对去频偏的独特字结果和数据处理模块(1)输出的控制信息进行处理,得到定时字结果,输出回数据处理模块(1)的相应存取单元;
其中,所述的频率字处理单元(2A)包括第一复数乘法单元(200)、第一临时寄存器(201)、第一FFT运算单元(202)、第一选通单元(203)、第一平方运算单元(204)、第二平方运算单元(205)、第一累加器单元(206)、第一数据寄存器(207)、第一比较器单元(208)、第二选通单元(209)、第二累加器单元(210)和频率字寄存器(211);
第一复数乘法单元(200)对数据处理模块(1)输出的提取的用户数据和本地生成的数据进行复数相乘运算,乘积结果分别输出至第一临时寄存器(201)和FFT运算单元(202);第一临时寄存器(201);将乘积结果输出至独特字运算单元(2B);FFT运算单元(202)对第一复数乘法单元(200)输出的数据及进行快速傅里叶变换运算,并将结果输出至第一选通单元(203);在进行频率字处理时,第一选通单元(203)将FFT运算单元(202)输出结果选通,并将复数信号的实部和虚部分别对应输出至第一平方运算单元(204)和第二平方运算单元(205);第一累加器单元(206)对第一平方运算单元(204)和第二平方运算单元(205)输出的平方结果进行数据累加操作,累加和分别输出至第一比较器单元(208)与第一数据寄存器(207);第一比较器单元(208)对第一累加器单元(206)输出结果与第一数据寄存器(207)中的寄存数据进行比较,较大者和较大者的索引标号存回第一数据寄存器(207)中;当FFT运算单元(202)输出的全部样点处理完成后,第二选通单元选通(209)将第一数据寄存器(207)中的结果选通输出至第二累加器单元(210);第二累加器单元(210)将第二选通单元(209)当前信道的各子载波和各帧的处理结果进行数据累加操作,累加结果输出至频率字寄存器(211)中;频率字寄存器(211)将频率字数值分别输出至独特字运算单元(2B)和数据字解调单元(2C)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,其特征在于:所述的独特字运算单元(2B)包括第一计数器单元(212)、第一乘法单元(213)、第一查找表单元(214)、第二复数乘法单元(215)、第二数据寄存器(216)、第一延迟器单元(217)、第八累加器单元(218)、第二计数器单元(219)、第三选通单元(220)、第一移位器单元(221)和第三数据寄存器(222);
第一计数器单元(212)根据独特字时序索引从零开始依次递增计数;第一乘法单元(213)对第一计数器单元(212)的输出数值和频率字处理单元(2A)输出的频率字数值进行乘法运算,乘积结果作为第一查找表单元(214)的输入;第一查找表单元(214)预先将一个三角函数周期的自然对数离散指数结果定点化存储,将第一乘法单元(213)输出的乘积作为输入索引,得到查找表对应的复数结果输出至第二复数乘法单元(215);第二复数乘法单元(215)对第一查找表单元(214)的输出复数值和频率字处理单元(2A)输出的乘积结果进行复数相乘运算,复数相乘结果存入第二数据寄存器(216)中;第二数据寄存器(216)的输出结果一路直接输出至第八累加器单元(218),一路经过第一延迟器单元(217)延迟后输出至第八累加器单元(218),并根据独特字时序索引从零开始依次向定时字生成单元(2D)输出寄存数值;第八累加器单元(218)将第二数据寄存器(216)的直接输出结果与第一延迟器单元(217)延迟后的结构进行累加运算,累加结果输出至第三选通单元(220);第二计数器单元(219)对独特字位置索引值进行计数,输出值作为第三选通单元(220)的选通判断阈值;第三选通单元(220)根据选通判断阈值对第八累加器单元(218)的输出数值分为头部段、中部段和尾部段进行选通,输出至第一移位器单元(221);第一移位器单元(221)对第三选通单元(220)的输出结果进行向右移位处理,移位结果按头部段、中部段和尾部段的相应位置存入第三数据寄存器(222);第三数据寄存器(222)根据数据字时序索引从零开始依次输出寄存数值给数据字解调单元(2C)。
3.根据权利要求1所述的一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,其特征在于:所述的数据字解调单元(2C)包括系数寄存器单元(223)、第一减法器单元(224)、第二乘法单元(225)、第二延迟器单元(226)、第三乘法单元(227)、第三累加器单元(228)、第三计数器单元(229)、第二移位器单元(230)、第四累加器单元(231)、第四乘法单元(232)、第二查找表单元(233)、第三复数乘法单元(234)和第四复数乘法单元(235);
系数寄存器(223)寄存的系数数值分别输出至第二乘法单元(225)、第一减法器单元(224)和第四累加器单元(231);第二乘法单元(225)接收独特字运算单元(2B)根据数据字时序索引从零开始输出的寄存数值,并与系数寄存器(223)寄存的系数数值进行乘法运算,乘积结果输出至第三累加器单元(228);第一减法器单元(224)将常数1与系数寄存器(223)寄存的系数数值做减法运算后,结果输出至第三乘法单元(227);第二延迟器单元(226)接收独特字运算单元(2B)根据数据字时序索引从零开始输出的寄存数值,延迟一个时间单位后,输出至第三乘法单元(227);第三乘法单元(227)对两个输入值做乘法运算后,乘积结果输出至第三累加器单元(228);第三累加器单元(228)对第二乘法单元(225)和第三乘法单元(227)的输出数值做加法运算,所得结果输出至第四复数乘法单元(235);第三计数器单元(229)根据数据字时序索引从零开始依次递增计数,计数值输出至第二移位器单元(230);第二移位器单元(230)对接收数据做左移移位处理,移位结果输出至第四累加器单元(231);第四累加器单元(231)对系数寄存器(223)的输入和第二移位器单元(230)的输入数值做加法运算,所得结果输出至第四乘法单元(232);第四乘法单元(232)对第四累加器单元(231)的输出值和频率字处理单元(2A)的输出频率字数值进行乘法运算,结果输出至第二查找表单元(233)作为查找表索引值;第二查找表单元(233)根据索引值,输出预先存储的一个三角函数周期的自然对数离散指数查找表结果给第三复数乘法单元(234);第三复数乘法单元(234)对第二查找表单元(233)的输出和从数据处理模块(1)得到的接收数据字复数值进行复数乘法操作,得到的复数结果输出至第四复数乘法单元(235);第四复数乘法单元(235)对第三累加器单元(228)和第三复数乘法单元(234)输入的两个复数值进行复数乘法运算,得到数据字解调结果数据,通过接口写入数据处理模块(1)的相应存取单元中。
4.根据权利要求1所述的一种适用于卫星基带处理芯片的抗干扰信道解调加速器,其特征在于:所述的定时字生成单元(2D)包括第五累加器单元(237)、第四计数器单元(238)、第五乘法器单元(239)、第一截位器单元(240)、第三查找表单元(241)、第五复数乘法器单元(242)、第六累加器单元(243)、第四选通单元(244)、第三平方运算单元(245)、第四平方运算单元(246)、第七累加器单元(247)、第四数据寄存器(248)、第二比较器单元(249)、第五选通单元(250)和定时字寄存器(251);
第五累加器单元(237)对独特字运算单元(2B)输出的寄存数值,进行逐子载波的累加运算,累加结果输出至第五复数乘法器单元(242);第四计数器单元(238)从零开始依次递增计数,作为定时位置假设值,输出至第五乘法器单元(239);同时第五乘法器单元(239)接收控制信息寄存器(3)通过数据处理模块(1)输出的控制信息;第五乘法器单元(239)对输入的两个数据做乘法运算,结果输出至第一截位器单元(240);第一截位器单元(240)对第五乘法器单元(239)输出的乘积数值做截位处理,结果作为索引值,输出至第三查找表单元(241);第三查找表单元(241)根据索引值,输出预先存储的一个三角函数周期的自然对数离散指数查找表结果,作为定时位置假设值在各子载波上产生的相位补偿值,输出至第五复数乘法器单元(242);第五复数乘法器单元(242)对两个输入数据做复数乘法运算,得到各子载波累加值的补偿结果,输出至第六累加器单元(243);第六累加器单元(243)对各子载波累加值的补偿结果再进行累加运算,得到的累加值经第四选通单元(244)选通,分为实部和虚部分别对应输出至第三平方运算单元(245)和第四平方运算单元(246);第七累加器单元(247)对第三平方运算单元(245)和第四平方运算单元(246)输出的平方结果进行数据累加操作,累加和输出至第二比较器单元(249)与第四数据寄存器(248);第二比较器单元(249)对第七累加器单元(247)输出结果与第四数据寄存器(248)中的寄存数据进行比较,较大者和较大者的索引标号存回第四数据寄存器(248)中,当第四选通单元(244)输出的全部定时位置样点处理完成后,第五选通单元(250)选通,将第四数据寄存器(248)的输出结果写入定时字寄存器(251)中,供数据处理模块(1)使用。
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