DSP在卫星测控多波束系统中的应用

卫星测控多波束系统主要针对卫星信号实施测控，它包括两个方面：信号波达方向(DOA)的估计和数字波束合成。波达方向的估计是对空间信号的方向分布进行超分辨估计，提取空间源信号的参数如方位角、仰角等。数字波束合成也称为空域滤波，主要是根据信号环境的变化自适应地改变各阵元的加权因子，在期望信号方向形成主波束，在干扰信号方向形成零陷，降低副瓣电平， 目的是在增强期望信号的同时最大程度的抑制无用的干扰和噪声，并提取有用的信号特征以及信号所包含的信息。用于测向和波束合成的算法很多，选择合适的算法来满足系统的需求是一个重要方面。另一方面，该系统对实时性有一定的要求，要求在限定时间内完成测向和波束合成权值的计算。

　　本文所介绍的卫星测控多波束系统采用ADI公司新近推出的新一代TigerSHARC DSP芯片和FPGA器件相结合组成信号处理模块，利用DSP的软件编程完成测向和波束合成权值的计算，然后用FPGA器件将原始信号和权值进行波束合成，在系统设计中我们使用两片TigerSHARC DSP 芯片来完成。高性能的DSP芯片保证了数据能够准确及时的处理，也构成了该系统的重要组成部分。

二、TigerSHARC DSP芯片介绍

　　TigerSHARC101S 是AD公司新近推出的高性能定/浮点DSP，具有极高的处理能力，它采用静态超标量结构，既有超标量处理器所具有的大容量指令缓冲池和指令跳转功能，又可以在程序执行前就把指令级并行操作用编译器预测出来，其主要的性能指标为：

　　(1)主频为250 MHz，即单指令周期为4 ns;有2个对等的处理单元来支持SIMD（单指令多数据）模式;

(2)系统内部有3条独立的128位数据总线，分别访问各自的2 Mbit存储空间;

(3)系统外部数据总线为64 bit，地址总线32 bit，外部寻址空间为4G字;

(4)4个8 bit的全双工链路口，各自可以独立工作。在多处理器系统中，链路口可作为处理器之间的点到点通信，组成分布式的多处理器系统。14个DMA通道，可用于后台传输;

(5)可扩展性强，共享并行总线可支持8个TS101S连在一起用于高速的数字信号处理。

由于测向和波束合成的算法计算量大，系统对信号的处理时间有要求，一片DSP不能完成任务，本系统充分利用TS101S DSP芯片的并行处理能力，采用多处理器的并行结构来完成信号的处理。