[發明專利]一種基于嵌入式GPU的寬帶并行信道化接收方法

有效

• 申請號: 202010548596.4
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111786688B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 李國軍;田飛翔;葉昌榮;王遵立;羅一平;林金朝
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B1/06
• 分類號: H04B1/06;G06F8/30;G06F8/76;G06F17/16
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種基于嵌入式GPU的寬帶并行信道化接收方法，包括：構建OpenCL平臺，平臺包括工作項和工作組；對讀入OpenCL平臺的寬帶信號進行抽取，抽取間隔為信道數，抽取之后原先讀入的一維數據形成一個二維矩陣，二維矩陣的行數為信道數；將每一行的數據分配給一個工作組來處理，每個工作組將該工作組內的輸入數據乘以第一因子；各個信道上的數據與該分支上的多相濾波器系數進行濾波處理；對濾波后的數據乘以第二因子；對形成的二維矩陣按列進行FFT運算以獲得各個信道上輸出的數據；本發明同時處理多個信道的計算任務，提高了任務處理的效率。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種基于嵌入式GPU的寬帶并行信道化接收方法。

背景技術

通信中，為實現對寬帶信號中的多路信號進行并行接收，國內外研究者提出了多種高效的數字信道化結構^[1]，能對整個取樣帶寬的寬帶信號進行信道化處理，同一時刻獲得多路信號，從而實現全概率接收。為實現高效的數字信道化結構，目前，研究者大多采用DSP平臺以及FPGA實現，但是這兩種實現方式不具有可移植性，并且開發成本高。

隨著GPU的可編程性不斷增強，GPU的應用能力已經遠遠超出了圖形渲染任務，利用GPU完成通用計算的研究逐漸活躍起來，將GPU用于圖形渲染以外領域的計算稱為基于GPU的通用計算(General Purpose computing on graphics processing units，GPGPU)。對于具有極高的運算密度、并發線程數量較大和頻繁的存儲器訪問的領域，這種問題如果能順利遷移到GPU為主的運算環境中，將為我們帶來更高效的解決方案。

基于目前的研究現狀，本文提出了一種基于嵌入式低功耗GPU并行處理的方式來實現多相DFT的信道化結構，采取OpenCL框架^[4]進行并行化編程。OpenCL標準中抽象和接口允許程序員使應用程序無縫地運行在一個或多個廠商的多種異構設備上，具備很好的移植性。OpenCL在X86體系基本都有集成，不僅僅是Mac、Ubuntu、Windows、Android等操作系統。

發明內容

針對目前寬帶數字信道化接收機大多采用DSP以及FPGA平臺實現，具有可移植性差，不便于攜帶，開發成本高等缺點，本發明提出一種基于嵌入式GPU的寬帶并行信道化接收方法，如圖1，包括以下步驟：

構建OpenCL平臺，OpenCL平臺由一個宿主機和多個OpenCL設備組成，一個OpenCL設備內包括多個計算單元，一個計算單元包括多個工作組，每個計算單元包括多個處理元素，每個處理元素為一個工作項；

對讀入OpenCL平臺的寬帶信號進行抽取，抽取間隔為信道數，抽取之后原先讀入的一維數據形成一個二維矩陣，二維矩陣的行數為信道數；

將每一行的數據分配給一個工作組來處理，每個工作組將該工作組內的輸入數據乘以因子(-1)^m，m為該數據所在的列數；

各個信道上的數據與該分支上的多相濾波器系數進行濾波處理；

對濾波后的數據乘以因子其中p為該分支的信道號，D為信道數；

對形成的二維矩陣按列進行FFT運算以獲得各個信道上輸出的數據。

進一步的，在讀入寬帶信號時，對信號采用三級信道化處理，若每次讀入2^N個信號點，經過第一級信道化處理產生16個信道，每個信道包括2^N/16個信號點；經過第二集信道化處理產生256個信道，每個信道包括2^N/256個信號點；經過第三級信道化處理，產生2048個信道，每個信道包括2^N/2048個信號點。