[發明專利]一種應用于無線電監測接收機的帶時間戳數據分時讀寫方法

在審

• 申請號: 201611127138.3
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106603172A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 徐流沙;楊青;孫發力
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: H04B17/30
• 分類號: H04B17/30;H04B17/309;H04B17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無線電監測領域技術領域，具體說來是一種應用于無線電監測接收機的帶時間戳數據分時讀寫方法。

背景技術

當前的無線電監測領域正在采用新一代的監測方式——網格化無線電監測。通過接收機集群來組建基于TCP/IP的頻譜感知網絡，可以對小區、城市甚至整個國家進行全面持久、真實可靠、靈活智慧的無線電監測。我們研制的接收機的頻率覆蓋范圍20MHz～6GHz，實時帶寬20MHz，10kHz分辨率時的掃描速度達到4GHz/s，能夠勝任復雜多樣的信號監測任務；配備了高精度的GPS時間同步模塊，可以實現多臺接收機的同步測量；具有2G DDR3高速緩存，即使在最高采樣率下，也可以及時將數據寫入DDR3，實現較長時間的無縫采集，輕松捕獲瞬時和跳頻信號。

網絡化無線電監測接收機用FPGA來處理采集到的數據，FPGA外擴一個DDR3存儲器。接收機內部需要做的部分工作如下：

(1)FPGA對采集到的原始數據進行處理，得到監測數據及對應的時間戳，然后緩存到DDR3或FPGA內部RAM中；

(2)CPU從FPGA獲取監測數據和時間戳，每個監測數據幀嚴格對應一個時間戳；

(3)CPU對讀到的數據做進一步處理，然后通過網絡發送給用戶。接收機主要提供IQ和頻譜兩種格式的輸出，在測量時會主動持續地將IQ或頻譜數據流推送到遠程主機。

IQ掃描總是在一個固定頻率上連續地采集，直到達到要求的采集點數，或用戶主動停止。原有IQ業務流程為：

(1)用戶設置總的采集數據量，如果過大，返回錯誤，不開始采集；

(2)開始采集后數據和時間戳分別存放在DDR3和內置RAM中；

(3)采集完畢后，FPGA給CPU發中斷；

(4)CPU收到中斷，分別讀取數據和時間戳，該次測量任務結束。頻譜掃描通過掃描參數設置，對多個頻段依次做FFT，然后拼接，可以執行掃頻監測，當然也可以進行固定頻點的監測。原有頻譜業務流程如下：

(1)設置某段頻段參數，給FPGA發指令，開始采集；

(2)處理得到的數據直接存到內置RAM中，完成后給CPU發中斷；

(3)CPU收到中斷后，分別讀取數據和時間戳；

(4)若用戶沒有停止掃描，則進入下個段頻的掃描，返回步驟1。最終數據和時間戳分別存放在兩個FIFO中供CPU讀取，CPU讀取時沿用了FIFO的數據結構，通過反復讀取某個固定地址，將數據和時間戳取出。

現有技術存在的缺點如下：

(1)FPGA只能將處理后的監測數據全部存儲到DDR3中，才能向CPU發送數據。這樣，在FPGA將數據存儲到DDR3期間，CPU無法進行下一步工作，處于空閑狀態，大大降低了數據獲取速度，在采樣率較低或數據量較大的情況下，導致用戶長時間得不到反饋。同時無法充分利用DDR3存儲空間；

(2)FPGA在對原始數據處理后，得到每幀監測數據，都會生成該幀數據對應的時間戳。時間戳是存放在FPGA內部的RAM中，由于數據幀與時間戳一一對應，而RAM空間非常有限，所以DDR3不可能存放過多的數據幀，白白浪費DDR3存儲空間。同時，CPU必須通過不同方式讀取數據和時間戳，增大了軟件設計復雜度，降低讀取效率。

(3)實現使用中斷來讀取數據，速度較快時中斷過多，導致CPU上下文切換，影響效率。而FPGA將中斷線置有效時，數據并未完全到達FIFO中，雖然中斷延時能夠保證數據完整性，但給以后留下了隱患；CPU通過反復讀一個地址來讀取數據，沒能充分利用CPU體系結構的優點，造成讀數據較慢。

總之，現有技術等待時間長，讀數據效率低下，沒能充分利用接收機硬件資源，影響某些性能指標和用戶體驗。

發明內容

本發明就是為了解決FPGA如何將處理后的監測數據及對應時間戳存入到DDR3中，使CPU能夠高效地進行數據讀取，最大化利用硬件資源。