任意频谱分割聚合中的低复杂度FPGA处理框架与实现

摘要

频谱聚合(Spectrum Aggregation,SA)技术中,移动、传播时延、射频(Radio Frequency,RF)滤波频相不一致性等会给大频谱跨度的多子谱接收带来频、相和幅度的不同偏移,这成为影响聚合性能的关键问题,且给同步和频域聚合算法的FPGA实时实现带来高的复杂度和时延、逻辑资源开销。有别于常规SA接收机的DSP频域处理体制,设计了一种可用于任意信号频谱分割与聚合的低复杂度FPGA实现框架,即采用锁相环组来估计和补偿各个子频谱的频偏和相偏,并完成数字下变频和位同步、帧同步,且采用特殊设计的时域有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器来进行综合滤波。经测算,该多子谱实现框架实现了较低的算法复杂度、FPGA资源消耗和时延。通过搭建FPGA频谱分析、综合收发通信系统,实测验证了其在同步和子谱分析综合精度、FPGA资源消耗和最终信号聚合解调的性能优势。