宽带信号DDC的GPU高效实现

发布时间：2021-06-21 15:32

　　在当今软件无线电背景下,信号带宽变大且接收的采集信号中存在多个子带信号,这对接收机的多信号处理能力和效率提出极高要求。介绍一种宽带信号DDC系统设计方法,利用GPU的轻量级线程和内核来并行执行复杂的数字信号处理功能。设计具备对多路宽带采集信号的信道化处理功能,DDC采样数据分多路并行输出。结合高效重采样方法,使系统匹配任意输出采样率规范。设计的创新点在于借助GPU强大的通用计算能力,挖掘算法的并行度,通过CUDA编程将算法移植到GPU异构平台上,并采用内存优化、线程组织优化、流处理架构等并行优化手段,有效降低算法复杂度,使方案具备高吞吐量和高灵活性,适应实时处理的环境。 

【文章来源】：工业控制计算机. 2020,33(07)

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【部分图文】：

DDC并联设计方法

基于多相滤波器的信道化处理结构由数据换向器、多相滤波器组和离散傅里叶变换三个模块组成[8]，如图2所示。当信道可以被均匀划分时，标准的多相滤波信道化算法可以完成同信道数目的采样率下转换。数据换向器的作用是将输入数据连续地按列加载到M个子信道中。使用PFB意味着具有并行布置的滤波器，不同子滤波器负责信号频谱的不同输出，作为多速率滤波器的多相滤波器同时执行采样率变化和低通滤波。后续操作是信道数点数的FFT，用来消除引用带通滤波器带来的相位偏移[9]。

对于重在进行子自带信号分离或者输出采样率和信道间隔一致的问题，选择更加高效的多相滤波信道化算法无疑是最好。而对于输出采样率和信道间隔不一致的问题，为了避免产生信号失真和产生额外的运算量，此时要选择DDC并联信道化的设计方法。将两种信道化方法设计为单独软件模块，单路宽带采集信号处理在CPU-GPU异构平台上的执行流程如图3所示。系统设计在重采样之前进行变频是为了防止变换采样率之后，丢失我们想要的信息。在信道化之前进行重采样，一方面是降低信号速率，减轻信道化部分处理数据流压力，另一方面是为了匹配输出采样率规范。


本文编号：3240930