[发明专利]一种基于嵌入式GPU的宽带并行信道化接收方法

说明书

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于嵌入式GPU的宽带并行信道化接收方法，包括：构建OpenCL平台，平台包括工作项和工作组；对读入OpenCL平台的宽带信号进行抽取，抽取间隔为信道数，抽取之后原先读入的一维数据形成一个二维矩阵，二维矩阵的行数为信道数；将每一行的数据分配给一个工作组来处理，每个工作组将该工作组内的输入数据乘以第一因子；各个信道上的数据与该分支上的多相滤波器系数进行滤波处理；对滤波后的数据乘以第二因子；对形成的二维矩阵按列进行FFT运算以获得各个信道上输出的数据；本发明同时处理多个信道的计算任务，提高了任务处理的效率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于嵌入式GPU的宽带并行信道化接收方法。

背景技术

通信中，为实现对宽带信号中的多路信号进行并行接收，国内外研究者提出了多种高效的数字信道化结构^[1]，能对整个取样带宽的宽带信号进行信道化处理，同一时刻获得多路信号，从而实现全概率接收。为实现高效的数字信道化结构，目前，研究者大多采用DSP平台以及FPGA实现，但是这两种实现方式不具有可移植性，并且开发成本高。

随着GPU的可编程性不断增强，GPU的应用能力已经远远超出了图形渲染任务，利用GPU完成通用计算的研究逐渐活跃起来，将GPU用于图形渲染以外领域的计算称为基于GPU的通用计算(General Purpose computing on graphics processing units，GPGPU)。对于具有极高的运算密度、并发线程数量较大和频繁的存储器访问的领域，这种问题如果能顺利迁移到GPU为主的运算环境中，将为我们带来更高效的解决方案。

基于目前的研究现状，本文提出了一种基于嵌入式低功耗GPU并行处理的方式来实现多相DFT的信道化结构，采取OpenCL框架^[4]进行并行化编程。OpenCL标准中抽象和接口允许程序员使应用程序无缝地运行在一个或多个厂商的多种异构设备上，具备很好的移植性。OpenCL在X86体系基本都有集成，不仅仅是Mac、Ubuntu、Windows、Android等操作系统。

发明内容

针对目前宽带数字信道化接收机大多采用DSP以及FPGA平台实现，具有可移植性差，不便于携带，开发成本高等缺点，本发明提出一种基于嵌入式GPU的宽带并行信道化接收方法，如图1，包括以下步骤：

构建OpenCL平台，OpenCL平台由一个宿主机和多个OpenCL设备组成，一个OpenCL设备内包括多个计算单元，一个计算单元包括多个工作组，每个计算单元包括多个处理元素，每个处理元素为一个工作项；

对读入OpenCL平台的宽带信号进行抽取，抽取间隔为信道数，抽取之后原先读入的一维数据形成一个二维矩阵，二维矩阵的行数为信道数；

将每一行的数据分配给一个工作组来处理，每个工作组将该工作组内的输入数据乘以因子(-1)^m，m为该数据所在的列数；

各个信道上的数据与该分支上的多相滤波器系数进行滤波处理；

对滤波后的数据乘以因子其中p为该分支的信道号，D为信道数；

对形成的二维矩阵按列进行FFT运算以获得各个信道上输出的数据。

进一步的，在读入宽带信号时，对信号采用三级信道化处理，若每次读入2^N个信号点，经过第一级信道化处理产生16个信道，每个信道包括2^N/16个信号点；经过第二集信道化处理产生256个信道，每个信道包括2^N/256个信号点；经过第三级信道化处理，产生2048个信道，每个信道包括2^N/2048个信号点。