外文文獻及翻譯-使用基于重構計算機平臺的fpga分析高性能功率譜

1、1使用基于重構計算機平臺的FPGA分析高性能功率譜摘要：功率譜分析是一種提供信號關鍵信息的重要工具。應用的范圍包括通信系統(tǒng)到DNA測序。如果傳輸信號存在干擾，這可能是由于自然原因或疊加因素影響。在后一種情況下，其早期檢測和分析變得非常重要。在這種情況下有一個小觀察窗，在功率譜中快速查找可以顯示大量的信息，包括頻率和干擾源。在本文，我們提出基于重構平臺FPGA功率譜分析的設計。這樣就可以達到實時數(shù)據(jù)采集和對小時域輸入信號的采樣處理。處理過

2、程包括通過一個輸入值的集合來計算其功率，平均值和峰值。該平臺支持四路輸入通道同步采集。1 緒論功率譜信號的概念和使用是基礎工程，應用在通信系統(tǒng)中、微波和雷達。最近，它也被用在不同的領域,如基因識別。在一個典型的發(fā)送接收信號系統(tǒng)中,如果接收到的信號是純粹的、就像預期的那樣,那么就沒有必要過濾。然而，在另一方面，一些干擾覆蓋所接收的信號，可能需要一定的分析，以了解更多的干擾。由于干擾往往增加接收電波的額外功率，功率成為了分析這類問題有用的標

3、準。運用逆向工程技術,輸入信號的過剩電量信息可以幫助尋找接口的特點,如頻率、電源等。一個功率譜表現(xiàn)各種頻率成分的大小的一個信號。通過看譜,你能看到多少能量或功率是包含在信號的頻率成分內的。分析及評價功率譜是隔離噪音的其中一種方式。有一些產生功率譜的技巧, 最常見的一種是通過使用傅里葉變換，其他技術,如小波變換或最大熵方法也可以被使用。經(jīng)實驗研究,確定功率譜可以有三種方法:（1） 使用頻譜和信號分析儀 -一個商業(yè)專用的工具，顯示實時功

4、率譜。（2）使用微機信號分析儀插件卡。（3）通過數(shù)字化的實驗數(shù)據(jù)和一個執(zhí)行快速傅立葉變換（FFT）臺式機。從成本和復雜性的角度,對上述三個選擇降序排列,然而從靈活性考慮, 他們是升序排列的。專用分析儀是有時候使用,但他們可能不符合成本效益及靈活性或者當觀察期很短時，能力不夠提取相關干擾, 一般而言,第二個選擇提供了額外的靈活性,特別是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的使用。本文中我們提出我們的設計的一個非常強大的可重構計算基礎設計為解決復

5、雜信號的功能和實時分析。雖然這個作品作為一個工作站的附加卡，它是非常強大，靈活和相對低成本。功率譜分析使用由我們開發(fā)的多通道數(shù)據(jù)采集和信號處理上進行一些數(shù)據(jù)通道同時運作四個模塊。該解決方案允許基于 FPGA 的實時采集和輸入信號的來樣加工。經(jīng)過數(shù)據(jù)采集和分析，基于選定的選項，數(shù)據(jù)傳遞到主機的基礎上。同時我們的卡上進行數(shù)據(jù)支持每個數(shù)據(jù)流上四通道復雜的運算法則。本文開始我們簡單的討論了功率譜分析力學。第三節(jié)概述了可重構計算和用于這種工作的卡

6、。第四和第五章中,我們分別討論了我們的實現(xiàn)方案用于功率譜分析的基礎上重構 FPGA 硬件和實驗裝置。最后，本文總結并指出了今后改進的方向。3為可重構計算卡系統(tǒng)軟件接口實現(xiàn)了紅帽 Linux 操作系統(tǒng)。它提供的數(shù)據(jù)傳輸和控制卡，不論預期的應用方面的所有基本功能。該設備驅動程序執(zhí)行資源管理和服務來分配/釋放 DMA 緩沖區(qū)。該系統(tǒng)軟件還提供基本服務的配置，安裝/免費資源，輸入數(shù)據(jù)發(fā)送，接收輸出數(shù)據(jù)，計算等發(fā)起。4 功率頻譜分析儀對可重構計算

7、功率頻譜分析儀的應用主要有兩部分組成：一個運行在主機系統(tǒng)上和另一個運行在連接到主機的 RC 卡。主機控制應用程序的初始設置。原始輸入數(shù)據(jù)是預先由 RC 卡處理，以及電力，平均功率和峰值功率值確定主機控制應用程序的初始設置。原始輸入數(shù)據(jù)是預先由 RC 卡處理，以及電力，平均功率和峰值功率值決定的。在主機上執(zhí)行由RC產生的經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)后處理等操作。這是必須完成的功率譜分析如圖 1 所示，輸入的 LVDS 數(shù)據(jù)流是由機載接收機處理，為計算引

8、擎兼容的信號。功率譜計算塊駐留在XCV800計算的FPGA如圖2所示。它由六個主要部分組成：輸入采樣器和緩沖器，多通道FFT單元，信道分離器和功率計算單元，平均和峰值功率的計算單位，時間標記和控制，以及XCV800-XCV300接口。在下面的小節(jié)中，我們描述這些組件的應用程序。圖 2 計算功率譜分析儀上實現(xiàn) FPGA4.1 輸入采樣和緩沖頻譜分析儀應用程序需要四個輸入，每有一個 4 位數(shù)據(jù)寬度 LVDS 通道。但是，只有八個頻道專門為差