寬帶實時譜儀重疊幀及頻譜三維壓縮技術研究與實現.pdf

1、隨著無線通訊技術的廣泛應用，為解決復雜帶寬信號的測試問題，寬帶實時頻譜分析技術應運而生。寬帶實時頻譜分析每秒產生的二維頻譜高達數十萬幀以上，如何將如此大量的頻譜數據進行實時處理和傳輸，同時讓頻譜以肉眼可接受的速度實時顯示成為實時頻譜儀設計的一個關鍵問題。另外，隨著無線通訊的編碼、調制持續(xù)地改進，跳頻、擴頻等技術在通信工程中的使用也越來越普遍。此類技術的應用產生了大量偶發(fā)信號、短暫發(fā)生事件，如何在成功捕獲這些信號的同時，幫助測試者識別和觀

2、測這些事件是實時頻譜分析的技術重點。
　　針對以上兩個技術問題，本文基于相關項目實踐，針對重疊幀和頻譜三維壓縮技術進行了研究與實現。所設計的重疊幀和頻譜三維壓縮模塊在完整保留信號頻譜信息的同時，實現了信號頻譜的實時處理與顯示。其中重疊幀有效地避免了窗口效應所帶來的頻譜數據失真，保證了信號頻譜的完整性；對于瞬時事件的觀測，重疊幀技術的應用能提高頻譜時間分辨率，放大頻譜的時域信息，有利于瞬時信號的識別；頻譜三維壓縮則是將一段時間內的二

3、維頻譜壓縮到一幀三維頻譜圖像，大大降低了頻譜刷新率，使頻譜能以人眼可接受的速率實時顯示一段時間內頻譜全部的細節(jié)，有利于短暫發(fā)生事件的識別觀測，為了進一步提高儀器對短暫事件的觀測能力，項目中還設計了一種三維數字余暉顯示。另外，頻譜三維壓縮極大降低了頻譜數據量，有利于頻譜的實時處理與傳輸。為解決頻譜數據實時傳輸的問題，項目中設計了一種吞吐量大于30MB/s的數據傳輸接口。
　　頻譜分析能否實時進行，關鍵在于頻譜數據的處理是否實時，系統

4、的分析帶寬、重疊處理的重疊率和邏輯時序等都會影響數據處理量與處理速度。重疊率的增加將會使系統數據處理量增加，為了保證數據處理的實時性，系統的最大實時分析帶寬將會受到限制。項目設計的頻譜分析儀進行非實時分析時分析帶寬達160MHz，進行50％重疊幀處理后實時分析帶寬達80MHz。結合工程實踐，論文對頻譜三維壓縮邏輯模塊的資源使用和時序狀況做了詳細分析，并給出了相應的優(yōu)化方法。
　　在研制的寬帶實時頻譜分析儀上，論文針對重疊幀、頻譜三