[發明專利]一種矢量信號產生模塊及產生方法

有效

• 申請號: 202110511363.1
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113258941B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 丁晟
• 申請（專利權）人: 江蘇信息職業技術學院
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;G05B19/042
• 代理公司: 無錫萬里知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32263
• 代理人: 王傳林

本發明提供一種矢量信號產生模塊及產生方法，將部署有GPU顯卡的通用計算機計算產生的數字基帶信號通過GPU顯卡自帶的Displayport接口傳送至DA信號產生板卡，進行數字上變頻和數模轉換處理，轉換為模擬中頻信號輸出，產生矢量信號。本發明通過GPU顯卡自帶的Displayport接口作為數字矢量信號的傳輸接口，不需要通過PCIe總線，從而避免了PCIe總線帶寬的占用。同時，這種方法也不需要PCIe橋接卡，從而大幅度節省了成本。本發明降低了CPU+GPU聯合計算產生數字矢量信號向DA板卡傳輸的中間延遲，消除這一傳輸過程對PCIe資源的消耗，并且能夠降低傳輸成本。

技術領域

本發明屬于微波射頻信號產生領域，具體涉及一種矢量信號產生模塊及產生方法。

背景技術

在通信、雷達、電子戰等領域，微波射頻信號的產生是非常重要的一個基礎環節。在現代電信技術條件下，基于“軟件無線電”的矢量信號產生技術成為了微波射頻信號產生的主流方法。

矢量信號產生技術的主要原理是：利用高性能數字處理器產生時域數字信號，并把這個數字信號送入數模轉換（DA）芯片中，由DA芯片產生低頻或中頻微波信號。再通過混頻器、濾波器等變頻模塊，將低頻或中頻信號搬移至所需要的頻段上。由于基帶信號是在數字域產生的，因此，矢量信號產生技術能夠產生各種各樣的調制波形，信號生成樣式豐富，且可靈活變化。系統設計師們可以根據實際的應用需求，采用矢量信號產生技術，靈活的產生所需要的信號波形。這成為了現代電信技術實現“軟件無線電”的重要基石。

矢量信號產生技術的關鍵之一是計算產生數字基帶信號的方法。一般而言，有以下幾種技術可供選擇：

a. 利用傳統CPU計算產生數字基帶信號；

b. 利用專用信號處理芯片DSP計算產生數字基帶信號；

c. 利用現場可編程邏輯芯片FPGA計算產生數字基帶信號；

d. 利用專用芯片計算產生數字基帶信號；

e. 利用CPU+GPU聯合，計算產生數字基帶信號。

現逐一分析。

方法a：由于CPU指令集復雜，因此執行信號處理算法效率非常低下。這種方法一般僅適用于離線產生數字基帶信號并回放。

方法b、c、d：采用DSP、FPGA、專用芯片等來計算產生數字基帶信號是一種主流的技術方法。但是采用這一方法成本較高，且需要專業技術背景的開發人員進行專門的開發。通常這種方法多應用于實際產品開發中。對于研究、測試等應用條件下，無法采用這種技術手段進行。

方法e：隨著GPU技術的發展，采用CPU+GPU聯合計算的方式成為快速產生大帶寬矢量數字信號的熱門方案。由于其部署的便捷性，這種方法可以被廣泛的用于科學研究、檢驗測試等需要快速生成矢量信號的領域中。

但是，采用CPU+GPU聯合計算產生數字矢量信號如何高效的傳輸給DA芯片，成為這一技術進一步應用的關鍵瓶頸。

目前的解決方案有以下幾種：

a. 研制帶有DA芯片的PCIe板卡，將其直接集成進計算機系統中。CPU+GPU聯合計算產生的數字矢量信號通過PCIe總線DMA方式傳輸進PCIe DA板卡，在PCIe DA板卡上變換為模擬信號輸出。

這一方法的問題主要有兩點：

1. PCIe板卡有尺寸限制，在一個計算機系統內又有體積和功耗的限制，這注定了PCIe DA板卡不能設計的很復雜。對于多通道、高采樣率的DA芯片，就無法通過這一方法實現。

2. 這一方法本質上是將CPU+GPU聯合計算產生的數字矢量信號通過PCIe總線的DMA方式傳輸。這在實際上是消耗的PCIe的總線資源，也增加了信號傳輸鏈路，提高了信號傳輸延遲。