[发明专利]基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置

权利要求书

1.一种基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置，其特征在于，包括：

N个初级带宽控制单元，位于N个信号处理FPGA单元中，与N个并行波束形成计算模块一一对应，用于分别对每个并行波束形成计算模块输出的波束形成结果进行带宽控制，得到在系统带宽允许量以内的有效波束形成结果数据，并发送到数据接口FPGA单元；

一个数据接口FPGA单元，为次级带宽控制单元，用于从N个信号处理FPGA单元中接收所述的有效波束形成结果数据，并对接收到的有效波束形成结果数据进行带宽控制，将数据总量控制在系统设定的带宽以内，得到在系统带宽允许量以内的最优波束形成结果数据，作为整个波束形成器输出最终数据，并传输到通讯处理器；

一个通讯处理器，用于通过自身的标准数据读写接口，从数据接口FPGA单元读取整个波束形成器输出最终数据，并传输或存储到后续处理设备。

2.如权利要求1所述的基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置，其特征在于，所述的每个初级带宽控制单元，包括第一参数接收模块、第1级带宽控制模块、本地存储器、存储器控制模块和数据发送模块，其中，

所述的第一参数接收模块，用于通过专门的命令设置通道，接收所述的通讯处理器设定的带宽控制参数，并提供给第1级带宽控制模块；

所述的第1级带宽控制模块，用于对并行波束形成计算模块输出的波束形成结果进行第1级带宽控制，并输出有效波束形成结果数据，数据总量控制在设定带宽内；

所述的本地存储器，用于存储由第1级带宽控制模块输出的有效波束形成结果数据；

所述的存储器控制模块，用于实现对本地存储器的读写控制，将第1级带宽控制模块输出的有效波束形成结果数据首先存入到本地存储器，然后在数据发送模块需要发送数据时从本地存储器内读出有效波束形成结果数据并提供给数据发送模块；

所述的数据发送模块，用于在被数据接口FPGA单元选中的状态下，发送有效波束形成结果数据到数据接口FPGA单元；

所述的第一参数接收模块、第1级带宽控制模块、存储器控制模块、数据发送模块和并行波束形成计算模块位于同一片FPGA芯片内，所述的FPGA芯片和本地存储器构成信号处理FPGA单元。

3.如权利要求1所述的基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置，其特征在于，所述的数据接口FPGA单元包括：

N个数据接收模块，与所述的N个信号处理FPGA单元一一对应地连接，用于分别接收所述的N个信号处理FPGA单元发送的有效波束形成结果数据；

数据通道切换模块，用于根据当前的通道优先级，切换来自N个数据接收模块的有效波束形成结果数据，任一时刻最多有一个数据接收模块对应的通道被选中并进行数据传输，未选中的数据接收模块对应的通道则处于等待状态而未进行数据传输；

第2级带宽控制模块，用于对数据通道切换模块输出的波束形成结果数据进行第2级带宽控制，在并行的N个信号处理FPGA单元之间进行带宽的动态分配，从而将发送到通讯处理器的最终数据的总量控制在设定带宽内；

处理器数据读取FIFO，用于存储由第2级带宽控制模块输出的波束形成计算结果；

读取请求产生模块，用于监测处理器数据读取FIFO内当前存有的数据量，当数据量达到设定值后，给出数据读取请求到通讯处理器，通讯处理器接收到该请求即进行一次数据读取操作；

第二参数接收模块，用于接收通讯处理器设定的带宽控制参数，并提供给第2级带宽控制模块；

处理器数据读写接口，用于通讯处理器与数据接口FPGA单元中的处理器数据读取FIFO、读取请求产生模块和第二参数接收模块之间进行数据读写交互，与通讯处理器自身的标准数据接口兼容。

4.如权利要求3所述的基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置，其特征在于，所述的N个数据接收模块与N个信号处理FPGA单元之间的数据传输采用串行数据传输协议完成。

5.如权利要求1所述的基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置，其特征在于，所述的通讯处理器采用嵌入式处理器。

6.如权利要求2或3所述的基于多FPGA的波束形成器输出数据带宽控制装置，其特征在于，所述的第1级带宽控制模块或第2级带宽控制模块，包括：

阈值比较单元，用于比较当前波束形成结果的强度值和阈值，得到比较差值；和判断该强度是否超过预设的波束形成强度最小值，得到判断结果；

允许存储总量计算单元，用于根据当前波束形成结果的坐标，计算本帧波束形成结果中，在当前坐标位置及该坐标位置以前的空间内，允许被存储的波束形成结果总量；

实际已存储总量统计单元，用于统计在本帧波束形成结果中在当前坐标位置已经被存储的波束形成结果总量；

存储总量比较单元，用于实时地比较所述的在当前坐标位置允许被存储的波束形成结果总量和已经被存储的波束形成结果总量，得到比较结果；

阈值调整单元，用于根据所述的存储总量比较单元给出的比较结果和所述的阈值比较单元给出的比较差值和判断结果，动态调整所述的阈值比较单元所使用的阈值；其包括：

差值累加器，用于对超过预设的波束形成强度最小值的波束强度与阈值的比较差值进行差值累加；

累加次数计数器，用于统计当前差值累加器完成的累加次数，并判断该累加次数是否超过设定值；

阈值调整模块，用于在累加次数超过设定值时，根据所述的存储总量比较单元给出的比较结果和差值累加的结果，估计需要调整的步长，计算并更新阈值，并使得差值累加器和累加次数计数器复位归零；在累加次数未超过设定值时，不进行操作；

根据所述的阈值比较单元给出的比较差值，将强度大于阈值的波束的坐标和强度作为有效波束形成结果数据。