Procesador ESPRIT escalable para estimación de dirección de llegada de radar de onda continua modulada en frecuencia
Autores: Jung, Yongchul; Jeon, Hohyub; Lee, Seongjoo; Jung, Yunho
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Procesador ESPRIT escalable para estimación de dirección de llegada de radar de onda continua modulada en frecuencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Algoritmo
ESPRIT
DOA
Antena
Procesador
Invarianzas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
La estimación de parámetros de señal a través de técnicas de invarianza rotacional (ESPRIT) es un algoritmo que utiliza las propiedades invariantes al desplazamiento de la antena de matriz para estimar la dirección de llegada (DOA) de las señales recibidas en la antena de matriz. Dado que el algoritmo ESPRIT requiere operaciones de alta complejidad como la matriz de covarianza y la descomposición de valores propios, se debe implementar un procesador de hardware de modo que la DOA se estime en tiempo real. Además, el procesador ESPRIT debe admitir un número escalable de configuraciones de antena para la estimación de DOA en diversas aplicaciones debido a que el rendimiento de ESPRIT depende del número de antenas. Por lo tanto, proponemos un procesador ESPRIT que admita una configuración de antena escalable de dos a ocho. Además, dado que el procesador ESPRIT propuesto se basa en el algoritmo de múltiples invariantes (MI), puede lograr un rendimiento mucho mejor que el procesador ESPRIT existente. El tiempo de ejecución se reduce al simplificar el método de Jacobi, que tiene la complejidad computacional más significativa para calcular la descomposición de valores propios (EVD) en ESPRIT. Además, el procesador ESPRIT se diseñó utilizando un lenguaje de descripción de hardware (HDL), y se realizó una verificación basada en FPGA. El procesador ESPRIT propuesto se implementó con 10,088 registros de corte, 18,207 LUTs y 80 DSPs, y el registro de corte, LUT y DSP se redujeron hasta un 71.45%, 54.5% y 68.38%, respectivamente, en comparación con la estructura existente.
Descripción
La estimación de parámetros de señal a través de técnicas de invarianza rotacional (ESPRIT) es un algoritmo que utiliza las propiedades invariantes al desplazamiento de la antena de matriz para estimar la dirección de llegada (DOA) de las señales recibidas en la antena de matriz. Dado que el algoritmo ESPRIT requiere operaciones de alta complejidad como la matriz de covarianza y la descomposición de valores propios, se debe implementar un procesador de hardware de modo que la DOA se estime en tiempo real. Además, el procesador ESPRIT debe admitir un número escalable de configuraciones de antena para la estimación de DOA en diversas aplicaciones debido a que el rendimiento de ESPRIT depende del número de antenas. Por lo tanto, proponemos un procesador ESPRIT que admita una configuración de antena escalable de dos a ocho. Además, dado que el procesador ESPRIT propuesto se basa en el algoritmo de múltiples invariantes (MI), puede lograr un rendimiento mucho mejor que el procesador ESPRIT existente. El tiempo de ejecución se reduce al simplificar el método de Jacobi, que tiene la complejidad computacional más significativa para calcular la descomposición de valores propios (EVD) en ESPRIT. Además, el procesador ESPRIT se diseñó utilizando un lenguaje de descripción de hardware (HDL), y se realizó una verificación basada en FPGA. El procesador ESPRIT propuesto se implementó con 10,088 registros de corte, 18,207 LUTs y 80 DSPs, y el registro de corte, LUT y DSP se redujeron hasta un 71.45%, 54.5% y 68.38%, respectivamente, en comparación con la estructura existente.