[发明专利]一种基于GPU加速的多通道FBLMS实现方法

摘要

本发明属于外辐射源雷达的实时信号处理技术领域，涉及一种基于GPU加速的多通道FBLMS实现方法。本发明针对FBLMS算法内部结构进行优化，在对参考数据进行分块和重叠后，对其进行FFT变换，再进行权值迭代；在权系数迭代之前进行FFT变换，减少了迭代过程中FFT的运算量，提高了运算速度。实现了对多通道回波信号的杂波抑制，利用GPU并行处理，满足实时性要求。在GPU显存充足的情况下，可以支持多通道的杂波抑制处理，并保持运算时间基本不变。

主权项

1.一种基于GPU加速的多通道FBLMS实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、信号分块：根据滤波器长度L对个通道数据分块，即将待处理的参考信号x(n),n＝1,2,...,Len和监测通道信号di(n),i＝1,2,...,M；n＝1,2,...,Len进行分块，分块长度为L，分块后得参考信号x(k),k＝1,2,...,N以及监测通道信号di(k),i＝1,2,...,M；k＝1,2,...,N，其中Len是数据长度，M为监测通道数，每个通道分块后共有N个数据块；S2、对分块后的参考信号x(k)进行扩展：每个数据块前面拼接上前一个数据块，使得每个数据块长度扩展为2L，即第一块数据前补与块长度相同的零，标号为0，第二块数据前拼接上第一块数据，标号为1，以此类推，然后将标号为0与1的两块数据分为第一组，长度为2L；接着标号为1与2的两块数据分为第二组，以此类推，得到N组长度为2L的数据；S3、对扩展后的参考信号做FFT变换，将时域信号变换为频域信号：利用GPU并行处理的特性，对步骤S2得到的N个数据块同时做FFT变换；S4、对分块后的监测通道信号d(g,k),g＝1,2,...,M；k＝1,2,...N进行结构变形：将每个通道标号为g的块依次连接，分别记为g1,g2,...,gj,...gN，分别表示监测通道i的第j块数据；以此类推，得到一组长度为ML的数据；S5、取出步骤S3中参考信号进行FFT变换后的一组数据，记为Ui(n),n＝1,2,...,2L；FBLMS滤波器在频率进行迭代，权向量长度为2L，每个通道都需要对应一个FBLMS滤波器，则M个通道的滤波器权值为ωi(n),n＝1,2,...,2LM，分为M段，每段权值的数据长度为2L，参考信号的Ui与每个通道的ωi(n)分别相乘，得到Yi(n)，n＝1,2,...,2LM；S6、按照步骤S5数据处理方式进行FBLMS算法运算，对Yi进行IFFT变换，得到yi(n),n＝1,2,...，2LM，yi是每一个通道经过滤波器滤波后的第i‑1和第i块数据；S7、取出步骤S4中监测信号的第i块数据，记为Di(n),n＝1,2,...,LM；yi(n)与Di相减，得到ei(n),n＝1,2,...,LM，此时便是实现杂波对消后的所需要的输出信号；S8、对滤波器权向量进行更新迭代：记γ为遗忘因子，α为步进长度，P为U_i的功率估计修正，P＝γ*P+(1‑γ)*|U_i|²，对e_i进行FFT变换，得到E_i(n),n＝1,2,...,LM，对E_i中的每一个通道的数据前插入长度为L的零数据块，插入后数据长度变为2ML，修正量滤波器权向量的更新方程为ω(n+1)＝ω(n)+△ω，转到步骤S5，迭代N次；S9、输出信号结构转换：各通道直达波抑制后的信号是以步骤S4输出的结构保存的，执行步骤S4的内过程，将其转换为各通道信号的形式。