[发明专利]一种矢量信号产生模块及产生方法

说明书

本发明提供一种矢量信号产生模块及产生方法，将部署有GPU显卡的通用计算机计算产生的数字基带信号通过GPU显卡自带的Displayport接口传送至DA信号产生板卡，进行数字上变频和数模转换处理，转换为模拟中频信号输出，产生矢量信号。本发明通过GPU显卡自带的Displayport接口作为数字矢量信号的传输接口，不需要通过PCIe总线，从而避免了PCIe总线带宽的占用。同时，这种方法也不需要PCIe桥接卡，从而大幅度节省了成本。本发明降低了CPU+GPU联合计算产生数字矢量信号向DA板卡传输的中间延迟，消除这一传输过程对PCIe资源的消耗，并且能够降低传输成本。

技术领域

本发明属于微波射频信号产生领域，具体涉及一种矢量信号产生模块及产生方法。

背景技术

在通信、雷达、电子战等领域，微波射频信号的产生是非常重要的一个基础环节。在现代电信技术条件下，基于“软件无线电”的矢量信号产生技术成为了微波射频信号产生的主流方法。

矢量信号产生技术的主要原理是：利用高性能数字处理器产生时域数字信号，并把这个数字信号送入数模转换（DA）芯片中，由DA芯片产生低频或中频微波信号。再通过混频器、滤波器等变频模块，将低频或中频信号搬移至所需要的频段上。由于基带信号是在数字域产生的，因此，矢量信号产生技术能够产生各种各样的调制波形，信号生成样式丰富，且可灵活变化。系统设计师们可以根据实际的应用需求，采用矢量信号产生技术，灵活的产生所需要的信号波形。这成为了现代电信技术实现“软件无线电”的重要基石。

矢量信号产生技术的关键之一是计算产生数字基带信号的方法。一般而言，有以下几种技术可供选择：

a. 利用传统CPU计算产生数字基带信号；

b. 利用专用信号处理芯片DSP计算产生数字基带信号；

c. 利用现场可编程逻辑芯片FPGA计算产生数字基带信号；

d. 利用专用芯片计算产生数字基带信号；

e. 利用CPU+GPU联合，计算产生数字基带信号。

现逐一分析。

方法a：由于CPU指令集复杂，因此执行信号处理算法效率非常低下。这种方法一般仅适用于离线产生数字基带信号并回放。

方法b、c、d：采用DSP、FPGA、专用芯片等来计算产生数字基带信号是一种主流的技术方法。但是采用这一方法成本较高，且需要专业技术背景的开发人员进行专门的开发。通常这种方法多应用于实际产品开发中。对于研究、测试等应用条件下，无法采用这种技术手段进行。

方法e：随着GPU技术的发展，采用CPU+GPU联合计算的方式成为快速产生大带宽矢量数字信号的热门方案。由于其部署的便捷性，这种方法可以被广泛的用于科学研究、检验测试等需要快速生成矢量信号的领域中。

但是，采用CPU+GPU联合计算产生数字矢量信号如何高效的传输给DA芯片，成为这一技术进一步应用的关键瓶颈。

目前的解决方案有以下几种：

a. 研制带有DA芯片的PCIe板卡，将其直接集成进计算机系统中。CPU+GPU联合计算产生的数字矢量信号通过PCIe总线DMA方式传输进PCIe DA板卡，在PCIe DA板卡上变换为模拟信号输出。

这一方法的问题主要有两点：

1. PCIe板卡有尺寸限制，在一个计算机系统内又有体积和功耗的限制，这注定了PCIe DA板卡不能设计的很复杂。对于多通道、高采样率的DA芯片，就无法通过这一方法实现。

2. 这一方法本质上是将CPU+GPU联合计算产生的数字矢量信号通过PCIe总线的DMA方式传输。这在实际上是消耗的PCIe的总线资源，也增加了信号传输链路，提高了信号传输延迟。