基于多DSP并行结构实现MUSIC算法的设计_刘晶.pdf

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1、计算机应用《自动化技术与应用》2008年第27卷第3期ComputerApplications基于多DSP并行结构实现MUSIC算法的设计刘晶,栾晓明,陆娜,简容坤（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江哈尔滨150001）摘要:MUSIC算法是DOA估计领域最重要且比较成熟的算法之一,其硬件系统的实现是近年来的研究热点。采用MUSIC算法对来波信号进行DOA估计对系统的实时性、计算的速率和精确度都有很高的要求。MUSIC算法的运算量大且主要集中在求协方差矩阵、矩阵的特征值分解和谱峰搜索三部分,文中提出了几种简化运算的方法降低了计算量,并且采用了基于4片TMS320C6

2、713芯片构成的多处理器并行结构以及相应的任务分配方法提高了运算效率,增大了系统的加速比。关键词:MUSIC算法;并行处理器结构;TMS320C6713中图分类号:TN911.72文献标识码:A文章编号:1003-7241(2008)03-0019-04TheImplementationofMUSICAlgorithmBasedonaMulti-DSPParallelSystemLIUJing,LUANXiao-ming,LUNa,JIANRong-kun(CollegeofInformationandCommunicationEng.,HarbinEngineering

3、University,Harbin150001China)Abstract:MUSICalgorithmisanalgorithmintheDOAestimation,itrequiresintensivelyreal-timeestimation,fastcalculationandhighprecision.Computationofthealgorithmmainlyconcentratedonthecovariancematrix,matrixeigenvaluedecompo-sitionandpeakssearching.Inordertoreducethec

4、omputationalcomplexityofcalculation,asimplifiedcalculationmethodisproposed.Thesystemisaparallelstructurewithmulti-piecesofTMS320C6713,andanewmethodofassigningdutiesisproosedtoenhancetheprocessingspeedandaccelerationratio.Keywords:MUSIC;distributedparallelstructure;TMS320C67131引言任务模块进行合理改良

5、过的并行任务分配,加大了系空间谱估计是近20年得到长足发展的一种阵列信统的加速比。号处理方法,主要用于研究处理带宽内空间信号到达方2基本MUSIC算法[1]向（DOA）问题,MUSIC算法作为DOA估计的重要算法之一,一直是研究的热点。在实际工程利用硬件实现理想情况下,基本MUSIC算法[1]如下:考虑一元均MUSIC也成为广泛关注的热点。匀线阵,设有p(p

6、内部规律做合理地简化。这里提出提出一种采用X(k)=+ASN(kk)()kK=1,2,...,(1)计算机仿真信号源数据,利用TI公司的浮点处理芯片式中,X(k)=[x(k),x(k),⋯,x(k)]T是M个阵元12MMS320C6713构成松耦合式4片DSP并行处理结构来的输出,A=[a(θ),a(θ),⋯a(θ)],a(θ)=[1,e-jωi,⋯,12pi实现硬件系统的核心部分（MUSIC算法处理部分）的e-j(M-1)ωi]是矩阵的操纵矢量,ω=2πd/λsin(θ),λii方法,大大地提高了运算速度。另外对算法内部主要是载波波长,d是阵元的数目。S(k)=[s(k

7、),s(k),⋯,s(k)]T12p是传入的信号函数,N(k)=[n(k),n(k),⋯,n(k)]T是12p收稿日期:2007-10-19TechniquesofAutomation&Applications

8、19《自动化技术与应用》2008年第27卷第3期计算机应用ComputerApplications加性噪声信号,其中n(k)(i=1,2,⋯,p)是均值为零,方2、一次复数加运算相当于两次实数加运算,一次i差是δ2的白噪声,并且噪声与信号互不相关。复数乘运算相当于四次实数乘运算,而在MUSIC算法X(k)的协方差矩阵R