基于FPGA的宽带信号检测方法及快速实现研究

摘要

针对多通道水下宽带信号（LFM信号）拷贝相关检测计算量大的问题，论文研究了信号快速检测方法以降低信号检测计算量，主要体现在时域降采样和频域相关两方面，并最终在FPGA平台中实现。
　　首先对接收信号进行正交滤波将其变为复解析信号，再应用多速率信号处理的方法将复信号降采样后变为低速数据流，减小后续拷贝相关检测的压力。降采样过程采取先抽取后滤波的思想，应用多相滤波的结构可以进一步降低计算量、节省存储。为更进一步提高运算效率实现快速检测，论文采用傅里叶变换思想在频域实现快速滑动相关，频域变换借助FFT快速算法可大幅提高相关处理效率，达到快速检测目的。
　　论文以FPGA为信号检测平台，研究了降采样拷贝相关的快速实现，采用模块化设计以提高设计的可移植性和可扩展性，主要包括多相滤波器、频域相关器和门限判决器的设计。利用Modelsim进行时序仿真，验证各模块功能，使用Quartus工具进行设计综合，最终在CycloneIV平台中实现信号检测。
　　系统测试结果和湖试数据处理结果表明，论文设计的降采样拷贝相关器可快速实现信号检测，达到了与未降采样拷贝相关器相同的性能。

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第1章 绪论

1.1 论文背景与研究意义

1.2 FPGA的数字信号处理

1.3 论文的主要工作内容

第2章 宽带信号检测快速实现理论分析

2.1 降采样拷贝相关检测基本原理

2.2 长时间信号序列快速滑动相关

2.3 降采样拷贝相关结构及计算量分析

2.4 本章小结

第3章 宽带信号检测的FPGA快速实现

3.1 宽带信号检测系统整体设计

3.2 多相FIR滤波器设计

3.3 频域相关器设计

3.4 门限判决器设计

3.5 降采样拷贝相关器顶层设计

3.6 本章小节

第4章 系统功能测试与验证

4.1 系统测试框图

4.2 A/D数据采集测试

4.3 降采样拷贝相关器测试

4.4 湖试数据处理

4.5 本章小结

结论

参考文献

致谢