[发明专利]从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法

权利要求书

1.一种从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法，其特征在于包括如下步骤：在多波束自适应波束形成器系统中，天线阵列单元1、天线阵列单元2…天线阵列单元N组成阵列数组架构式方向图形成网络，方向图形成网络接收空间射频输入信号X1(n)、X2(n)、…X1N(n)，自适应信号处理器将计算方向图形成网络的加权系数W1、W2、…WN与上述空间射频输入 信号相乘，在自适应信号处理器中构造一个通用QR阵列单元的数组脉动数组阵列架构，在通用QR阵列单元上建造模块化的BC元件和IC元件；在每个时钟周期内，通用QR阵列单元的核心算法模块采用流水线化自适应滤波QR算法，利用现场可编程门阵列FPGA芯片提供的IP核加法器、乘法器，以并行流水线方式执行数据计算，BC元件计算旋转角度，将旋转矩阵给定输入数据的旋转元素s(n)和旋转参数 c(n)数值传递给IC元件；IC元件从脉动数组阵列的左边接收BC元件计算出的旋转参数，从脉动数组阵列顶部对数据作并行旋转运算，并对应Givens旋转矩阵旋转元素s(n)和旋转参数 c(n)数值，将计算Givens旋转矩阵旋转元素数值s(n-1)、旋转参数数值 c(n-1)传递给右边的IC元件，同时计算数值b(n)传递给下一个BC元件，然后把运算结果传到右边的IC元件和下面的BC元件，计算出BC元件中的Givens旋转参数，对新到来的数据进行重复不断的更新，直到得到最后阵输出映射结果y(n)，将运算结果映射到脉动阵。

2.如权利要求1所述的从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法，其特征在于：通用QR阵列单元引入赋予最新输入数据的权重系数遗忘因子λ和输入数据相关矩阵|r(n-1)|，构成阵列数组架构λ^1/2|r(n-1)|，利用阵列数组架构λ^1/2|r(n-1)|和输入 信号|x(n)|的信号关系，构造一个近似的Givens旋转矩阵其中，旋转矩阵旋转元素s₁(n)＝sign(x(n))、旋转参数和旋转元素旋转参数c₂(n)＝2c₁(n)。

3.如权利要求1所述的从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法，其特征在于：数组脉动数组阵列架构的阵列由具有规则结构的处理单元阵列构成，该处理单元阵列的数据流，在通用QR阵列单元的时钟控制下，有序流过它的方向图形成网络，将N×N个处理器映射为并行结构的Systolic阵列。

4.如权利要求1所述的从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法，其特征在于：Systolic阵列包含了IC元件和BC元件的通用QR阵列单元；新到来的输入数据从Systolic阵列的顶部进来，向下不停地在通用QR阵列单元时钟控制下传播，Givens旋转参数在BC元件中计算出来，从Systolic阵列左边向右边传播，BC元件从左边接收Givens旋转参数，从Systolic阵列顶部对输入数据作并行旋转运算，然后把结果传到右边的 IC 元件和下边的BC元件，在时钟的控制下有序的进行更新过程，并在每个新数据到来时重复不断的进行更新，直到得到最后输出映射结果。

5.如权利要求1所述的从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法，其特征在于：自适应信号处理器包括接收空间射频输入信号X1(n)、X2(n)、…X1N(n)的信号处理器模块和向计算方向图形成网络阵列数组架构方向图形成网络的加权系数W1、W2、…WN的自适应算法控制器，N、n为自然数。

6.如权利要求1所述的从自适应波束合成算法到脉动数组架构的映射方法，其特征在于：Systolic阵列顶部进来的空间射频输入 信号X1(n)、X2(n)、…X1N(n)通过传感器阵，从Systolic阵列左边向右边传播每个新到来的输入数据，在信号处理器模块时钟控制下向下有序的传播；信号处理器模块采用流水线化，通过对脉动数组阵列架构减少通用QR阵列单元电路面积，自适应算法控制器对阵列数组架构方向图形成网络的加权系数W1、W2、…WN进行并行快速实时处理，将运算结果映射到脉动阵。