基于fpga的定点lms算法的实现

《基于fpga的定点lms算法的实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、国防科技大学学报第27卷第4期JOURNALOFNATIONALUNIVEI!{sITYOFDⅡ硎观理翊巡堕丛蔓V丛!塑№：璺至堂文章编号：1001—2486(2005)04—0062—04基于FPGA的定点LMS算法的实现。朱亮1，韩方景1，张尔扬1，陈国良2(1．国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073；2．青岛海军704厂，山东青岛256109)摘要：LMS算法的附实现是自适应天线阵用于实践的关键之一。提出了一种在FleA内实现定点LMS算法的方法。在满足系统实时性的前提下，该方法不但实现起来相对容易，而且算法的精度和动态范围

2、也有一定的保证。仿真结果表明，该方法是可行的。关键词：FPGA；LMS算法；自适应天线阵中图分类号：TN91文献标识码：AFPGA-—basedImplementationoftheFixed--pointLMSAlgorithmZHUHangI，HANrang-jin91，ZHANGEr-yangt，CHENGuo-lian92(1．CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniv．ofDdcmcTechnology，Ql础410073，China；2．Qingd∞NavyPlant7

3、04，Qiwho266109，China)Abstract：FPGA-basedimplementationofLMSalgorithmisoneofthekeytechniquesintl地applicafionofadaptivearrayantennas．Tiffsfl,methodforthefixed-pointI．,MSbasedOilFPGA．Ontheofthereal-timepaperproposesimplementingalgorithmpremisesatisfyingqueryofthesystem，it’scomp

4、arativelyeasytoimplementthemethod，andtheprecisionanddy瑚icrang@ofthealgorithm锄beensureddefinitdy．Finally，thesimulationresultsshowthatthismethodisfeasible．Keywords：FPGA；LMSalgorithm；adaptivearrayantennas随着对自适应天线阵的理论研究日渐深入，对其实用化的要求也越来越强烈。自适应阵列处理的核心之一是自适应算法，而其最基本、最常用的是LMS算法Ⅲ。如何在

5、硬件上实现自适应算法是如何把自适应天线阵列处理用于实践的关键。国内外有一些关于LMS算法的硬件实现的研究，但基本都是针对自适应滤波器中的IbiS算法‘2“1，而针对自适应天线阵中LMS算法的硬件实现的研究则很少，所以研究如何基于FPGA实现自适应天线阵中LMS算法具有非常大的实际意义。1自适应天线阵抗干扰系统自适应阵抗干扰系统的组成如图1所示。天线阵由4个等间距阵元组成。阵接收的信号经射频前端电路、A／D转换电路、数字下变频器后送入FPGA处理。FPGA芯片实现数字下变频器、数字上变频器的初始化、阵列处理、扩频信号的捕获跟踪以及整个系统的控制。

6、本文将着重讨论自适应天线阵列处理中LMS算法的FPGA实现问题。图I扩频一自适应天线阵抗干扰系统组成框图Fig．1ThediagramofSS-AAAanti-jammersystem·收稿日期：2005一舵一26基金项目：国防科技大学预研项目作者简介：朱亮(19r73一)，女，讲师。博士生。朱亮，等：基于FPGA的定点LMS算法的实现2LMS算法的FPGA实现2．1LMS算法LMS算法的基本框图如图2所示。每个天线阵元接收的信号与权值相乘后再相加，作为阵的输出信号Y(尼)。参考信号r(忍)与输出，，(忍)相减后得误差信号e(n)，误差信号通过

7、LMS算法来控制权值的变化，也就是权值的变化使得误差信号的均方根值最小。算法的一次迭代包括以下几个步骤：(1)计算Yi(rl,)=叫i(n)’筏(17,)4(2)计算)，(n)=∑Yi(n)(3)计算e(n)=r(n)一Y(n)(4)计算△叫i(，1)=tze(rl,)+甄(n)(5)计算∞i(n+1)=叫i(n)+△∞i(17,)可见，算法由乘法和加法构成。一次复乘包括四次实数乘法和两次实数加法，一次复加包括两次实数加法。图2LMS算法的基本框图2．2LMS算法的FPGA实现TheofLMSFig．2diagramalg两thmLMS算法的F

8、PGA实现的核心问题是算法所采用的数制以及算法的时序。2．2．1算法中数制的确定数制对算法的性能有很大的影响。众所周知，精度是靠有效字长来保证的。如果