[发明专利]一种通信信号的时频差参数联合估计GPU实现方法

说明书

本发明公开了一种通信信号的时频差参数联合估计GPU实现方法，该方法包括设定联合估计的分段次数，并将通信信号数据从CPU拷贝至GPU内存；利用CUDA核函数根据设定的分段次数对通信信号数据进行分段式时频差参数联合估计；将时频差参数联合估计结果传回CPU内存，并释放显存资源。本发明通过充分利用GPU的并行计算能力，极大的提高了时频差参数估计运算效率，能够在精度不变的情况下，其时效性远远超过原先的CPU系统，极大满足了当前实时定位系统的要求。

技术领域

本发明涉及通信定位技术领域，具体涉及一种通信信号的时频差参数联合 估计GPU实现方法。

背景技术

TDOA/FDOA指标可用于联合定位系统，TDOA和FDOA的估计精度直接 影响到定位的精度，处理速度直接影响定位系统的实时性。传统的定位系统采 用CPU实现，该方法的处理耗时会随着数据量增加，线性增加。当使用场景无 时频差值先验条件，则需进行超过2G数据量的时频差参数估计计算，CPU模式 的定位系统则几乎无法实时使用。随着高性能计算(HPC)领域取得可极大的 发展，尤其是GPU-CPU异构架构的出现，直接将线性控制和大数据并发计算协 同成为可能。

传统的参数估计流程采用串行模式的CPU计算架构，当数据量大时候，串 行计算将非常耗时，且会随着计算量的变化，计算耗时线性增加，所以耗时问 题急需要解决。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种通信信号的时频差参数联 合估计GPU实现方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种通信信号的时频差参数联合估计GPU实现方法，包括以下步骤：

S1、设定联合估计的分段次数，并将通信信号数据从CPU拷贝至GPU内 存；

S2、利用CUDA核函数根据步骤S1设定的分段次数对通信信号数据进行 分段式时频差参数联合估计；

S3、将步骤S2得到的时频差参数联合估计结果传回CPU内存，并释放显 存资源。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下分步骤：

S11、预估当前时频差参数联合估计所需分配的内存大小；

S12、获取GPU性能数据；

S13、根据步骤S11预估的内存大小和步骤S12获取的GPU性能数据确定 联合估计的分段次数；

S14、分配GPU内存；

S15、将通信信号数据从CPU拷贝至步骤S14分配的GPU内存。

进一步地，所述分段次数的计算公式为：

其中，m为分段次数，N为数据长度，f_s为时间搜索范围，t_r为数据采样率， Y为GPU的内存空间。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下分步骤：

S21、采用GPU并行模式按照设定的分段次数分别对主星信号和邻星信号 进行移位共轭点乘；

S22、对步骤S21得到的移位共轭点乘结果进行基于CUDA的快速傅里叶 变换；

S23、对步骤S22得到的快速傅里叶变换结果计算频域搜索范围内的功率谱 值；

S24、采用并行规约算法和共享内存策略对步骤S23得到的功率谱值计算最 大值和均值，得到时频差参数估计值和参考SNR值。

进一步地，所述步骤S21具体包括以下分步骤：