Hardware Acceleration of MUSIC Algorithm for Sparse Arrays and Uniform Linear Arrays

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作者
Zeying Li,Weijiang Wang,Rongkun Jiang,Shiwei Ren,Xiaohua Wang,Chengbo Xue
出处
期刊:IEEE Transactions on Circuits and Systems I-regular Papers [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69 (7): 2941-2954 被引量:11
标识
DOI:10.1109/tcsi.2022.3162303
摘要

Multiple Signal Classification (MUSIC) is a high-performance Direction of Arrival (DOA) estimation algorithm, which has been widely used. The algorithm needs to calculate the covariance matrix, eigenvalue decomposition and spectral peak search. In the paper, the hardware structure of the existing Jacobi algorithm for Hermitian matrices is proposed. On this basis, a novel hardware acceleration of the MUSIC algorithm for sparse arrays and uniform linear arrays is proposed, and the sparse array is a nested array. There are two designs, Design 1 supports 1~10 nested array elements or 1~32 uniform linear array elements, distinguishes 1~32 sources, configures snapshots 1~2048, and the maximum number of iterations and iteration accuracy of the complex Jacobi algorithm. Design 2 only needs $101.8~\mu $ s to complete a DOA estimation when the number of array elements is 8, the number of sources is 1, and the snapshots is 128. In more detail, the Root Mean Squared Error (RMSE) of both can reach 0.03°. The logic resources on the Zynq-7000 development board are 14,761 and 28,305 Look-Up Tables (LUTs), respectively.

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