[发明专利]矢量信号分析中高速并行下变频FPGA数据处理系统及方法

说明书

本发明公开了矢量信号分析中高速并行下变频FPGA数据处理系统及方法，包括：模拟前端设备，所述模拟前端设备将输入的中频信号进行多路并行数据采集并将采集的并行数据及进行并行数据采集时的数据时钟信号传输至FPGA数字信号处理平台；FPGA数字信号处理平台对接收的并行数据及数据时钟进行多路并行交叉混频并将交叉混频后的数据进一步的处理为串行数据。本发明采用多路并行交叉混频方法完成多路高速并行信号的下变频，避免了将并行数据转成串行数据，可进行实时信号处理。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及矢量信号分析中高速并行下变频FPGA数据处理系统及方法。

背景技术

目前，数字下变频是矢量信号分析中数据前端处理的核心。随着矢量信号分析带宽越来越大，若采用传统串行处理方式进行数字下变频，必然要求提高数据采集的采样时钟，同时也要大幅度提高数字信号处理平台的工作时钟，甚至可能超过硬件平台本身极限，导致功能无法实现。

随着矢量信号分析的带宽越来越宽，分析的码元速率更高，为保证矢量信号分析精度，数据采集速率越来越高，对数字下变频的处理速度要求更快，以满足实时数字信号处理需求。传统采用基于数字DDS混频方式在牺牲硬件资源情况下进行数字下变频，另外采用截位方式进行数据处理，降低了分析精度，而且利用串行模式导致处理速度不高，不能满足高速数字下变频需求。

目前下变频一般采用串行实现方式，如图1所示。中频输入经过数据采集，然后与直接数字合成的信号进行混频，然后经过降采样率滤波器组，完成数字下变频的流程。降采样滤波器组包括积分梳妆滤波器、半带滤波器和低通滤波器，完成降采样和低通滤波的功能，降低后续数据处理的难度。该实现方式的难点主要在混频和积分梳妆滤波器的实现上，由于后续环节实现时已降低采样率，所以实现压力并不是很大。当数据采集速度较高时，串行实现方式对FPGA的要求很高，普通的FPGA很难满足其速度要求，即使满足要求，也会极大降低整个系统的稳定性，很容易出现毛刺或者一些异常状况。

可见，现有技术一般通过串行方式实现下变频技术，实现方式简单，应对原先带宽较低的情况下，尚且能够满足需求。随着采样速率越来越高，对数字下变频提出了新的要求，传统的串行方式已经不能够或者很难满足需求，串行实现方式要想实现数据的实时处理，需要极高的处理时钟，这会极大提高对FPGA芯片的要求，同时加大了FPGA的开发难度，降低系统的稳定性。

综上所述，现有技术中对于采样速率较高的情况下，串行实现方式无法实现数据的实时处理问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供了矢量信号分析中高速并行下变频FPGA数据处理系统，该系统中将部分串行处理部分转换为并行处理，极大降低对工作时钟的要求，同时也降低对硬件性能的要求，使实现高速并行下变频更容易可靠。

矢量信号分析中高速并行下变频FPGA数据处理系统，包括：模拟前端设备，所述模拟前端设备将输入的中频信号进行多路并行数据采集并将采集的并行数据及进行并行数据采集时的数据时钟信号传输至FPGA数字信号处理平台；

所述FPGA数字信号处理平台对接收的并行数据及数据时钟进行多路并行交叉混频并将交叉混频后的数据进一步的处理为串行数据。

进一步优选的技术方案，所述模拟前端设备中包括中频输入模块，所述中频输入模块利用数据采集系统产生的路数据并输入至多路并行数据采集模块；

所述多路并行数据采集模块根据数据采集系统产生的多路数据的路数，直接在数字合成系统产生相应的多路并行数据，对多路并行数据采用高稳定度采样时钟进行多路交替采样得到采样后的并行数据。