基于可重构计算系统的波束形成网络设计与实现

汪高武

( 中船重工第七一六研究所，连云港 222006)

声纳是潜艇隐蔽作战最重要的水听设备，波束形成是声呐信号处理的主要组成部分，无论是被动声呐还是主动声呐，都要有波束形成系统。波束形成算法是数据密集型的算法，在雷达、声纳信号处理系统中，通常采用DSP 软件编程实现。DSP 通过使用超长指令字和单指令多数据体系开发了指令集并行提高DSP 的执行效率，但DSP 主要用于单信号处理器的设计，硬件上不支持多DSP 通讯协议。因此难以应用于波束形成网络的设计与实现。

随着电子技术的发展，基于可编程器件的可重构计算系统诞生了。可重构计算兼具定制计算的灵活性与通用计算的高效性，是一种全新的计算方式。可重构计算系统包含丰富的可重构处理单元( RPU)和数量有限的DSP 单元，并且系统具有良好的扩展能力，可以订制RPU 发布/收集来自每个附加DSP 的数据，适合于大规模的波束形成网络的设计和实现。

本文研究自适应波束形成在可重构计算系统上的设计与实现，设计了波束形成器引擎。通过调用自适应波束形成器引擎，在可重构计算系统上订制所需规模的波束形成网络。

1 可重构计算的概念

可重构计算这一概念早在20 世纪60年代就已被提出［1］，通过多路选择器控制不同计算部件之间的数据传输通路，从而可以使用相同的硬件平台完成不同的计算任务，达到计算资源重用的目的。基于SRAM 的FPGA 的问世标志着现代可重构计算技术的开端，并极大地推动了其发展。……