正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù),具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn),適合無(wú)線通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)化的需求,將成為下一代無(wú)線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對(duì)OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析,指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì);然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù),深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法,并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較,驗(yàn)證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上,對(duì)OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真,并給出了數(shù)據(jù)曲線,通過(guò)分析結(jié)果可正確評(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求,設(shè)定了合理的參數(shù);然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手,對(duì)串/并轉(zhuǎn)換,QPSK映射,過(guò)采樣處理,插入導(dǎo)頻,添加循環(huán)前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程,并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說(shuō)明。其中,針對(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算,在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi),充分利用了有限資源,提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度;然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)間過(guò)多,資源占用較大的問(wèn)題,提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案,使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn),結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù),對(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析,證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述,本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽: FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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擴(kuò)展頻譜通信技術(shù),它的突出優(yōu)點(diǎn)是保密性好,抗干擾性強(qiáng).隨著通信系統(tǒng)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)與微電子技術(shù)發(fā)展,越來(lái)越多的通信系統(tǒng)構(gòu)建于這種技術(shù)之上.在實(shí)際擴(kuò)頻通信系統(tǒng)工程中,用得比較普遍的是直擴(kuò)方式和跳頻方式,它們的不同在于直擴(kuò)是采取隱藏的方式對(duì)抗干擾,而跳頻采取躲避的方式. 西方國(guó)家早在20世紀(jì)50年代就開(kāi)始對(duì)跳頻通信進(jìn)行研究,在上個(gè)世紀(jì)末的幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)中,跳頻電臺(tái)得到了普遍的應(yīng)用.跳頻通信的發(fā)展促進(jìn)了其對(duì)抗技術(shù)的發(fā)展,目前,世界主要幾個(gè)軍事先進(jìn)的國(guó)家,已經(jīng)研究出高性能的跳頻通信對(duì)抗設(shè)備,國(guó)內(nèi)這方面的發(fā)展相對(duì)國(guó)外差距比較大. 未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)是科學(xué)技術(shù)的斗爭(zhēng),研究跳頻通信對(duì)抗勢(shì)在必行.基于這種目的,本文研究和設(shè)計(jì)了跳頻檢測(cè)的FPGA實(shí)現(xiàn),利用基于時(shí)頻分析的處理方法,完成了跳頻信號(hào)檢測(cè)的FPGA實(shí)現(xiàn),通過(guò)測(cè)試,表明系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,可以滿足實(shí)際的需要.主要內(nèi)容包括: 1.概述了跳頻檢測(cè)接收研究的發(fā)展動(dòng)態(tài),闡述了擴(kuò)展頻譜通信及短時(shí)傅立葉變換的原理. 2.分析了基于快速傅立葉變換(FFT)處理跳頻信號(hào),檢測(cè)跳頻的可行性,利用FFT檢測(cè)頻譜的原理,合理使用頻譜采樣策略,做到了增加頻譜利用率,提高了檢測(cè)概率和分析信噪比;利用抽取內(nèi)插技術(shù)完成數(shù)據(jù)速率的轉(zhuǎn)換,使其滿足后續(xù)信號(hào)的處理要求;利用同相和正交的DDC實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),完成對(duì)跳頻信號(hào)的解跳. 3.設(shè)計(jì)完成了跳頻信號(hào)檢測(cè)與接收系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn),其主要包括:數(shù)據(jù)速率變換的實(shí)現(xiàn),FIR低通濾波器的實(shí)現(xiàn),快速傅立葉變換(FFT)的實(shí)現(xiàn),下變頻的實(shí)現(xiàn)等.在濾波器的實(shí)現(xiàn)中,提出了兩種設(shè)計(jì)方法:基于常系數(shù)乘法器和分布式算法濾波器,分析了上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),選擇用分布式算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的低通濾波器;在快速傅立葉變換實(shí)現(xiàn)中,分析了基2和基4的算法結(jié)構(gòu),并分別實(shí)現(xiàn)了基2和基4的算法,滿足了不同場(chǎng)合對(duì)處理器的要求.在下變頻的設(shè)計(jì)中,使用濾波器的多相結(jié)構(gòu)完成抽取的實(shí)現(xiàn),并使用低通濾波器使信號(hào)帶寬滿足指標(biāo)的要求.此外,設(shè)計(jì)中還包括雙端口RAM的實(shí)現(xiàn),比較模塊的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)緩存模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊的實(shí)現(xiàn). 4.介紹了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái).
標(biāo)簽: 跳頻信號(hào) 檢測(cè) 接收系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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在3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,如何實(shí)現(xiàn)密集城區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋是目前基站的發(fā)展方向。目前網(wǎng)絡(luò)覆蓋理念的核心思想就把傳統(tǒng)宏基站的基帶處理和射頻部分分離,分成基帶處理單元和射頻拉遠(yuǎn)單元兩個(gè)設(shè)備,這樣既節(jié)省空間、降低設(shè)置成本,又提高了組網(wǎng)效率。本文研究的數(shù)字收發(fā)機(jī)用于WCDMA基站系統(tǒng)的射頻拉遠(yuǎn)單元中,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)中射頻信號(hào)的傳輸工作。 數(shù)字收發(fā)機(jī)主要由射頻處理部分、模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換部分、數(shù)字上下變頻處理部分、接口轉(zhuǎn)換以及數(shù)字光模塊組成。本文研究的重點(diǎn)是數(shù)字上下變頻處理部分。設(shè)計(jì)采用軟件無(wú)線電的架構(gòu)和FPGA技術(shù),所設(shè)計(jì)的數(shù)字上下變頻部分可以在不修改硬件電路的基礎(chǔ)上只需修改軟件部分的參數(shù)則可實(shí)現(xiàn)多種頻率的變頻處理,極大地降低了開(kāi)發(fā)成本,且縮短了開(kāi)發(fā)周期。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求,以及現(xiàn)有芯片使用情況比較,本文選用Altera公司的:FPGA芯片,應(yīng)用公司提供的Dspbuilder作為系統(tǒng)級(jí)的開(kāi)發(fā)工具,應(yīng)用Quartus Ⅱ作為綜合、布局布線工具實(shí)現(xiàn)數(shù)字上下變頻處理部分設(shè)計(jì)。 本文的主要研究工作包括以下幾個(gè)部分: (1)對(duì)數(shù)字收發(fā)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究,確定數(shù)字收發(fā)機(jī)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和各個(gè)部分的功能; (2)通過(guò)對(duì)數(shù)字上下變頻的相關(guān)理論的研究,分析出數(shù)字上下變頻的結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方法及性能; (3)通過(guò)對(duì)數(shù)控振蕩器、CIC濾波器、FIR濾波器進(jìn)行理論研究、內(nèi)部實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及性能分析,得出具體的參數(shù)和仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu); (4)使用FPGA中的IP核技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字上下變頻,利用Matlab中Dspbuilder提供的IP核分別進(jìn)行NCO、CIC、FIR的仿真工作;并得出數(shù)字上下變頻的總體仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)果; (5)對(duì)高速收發(fā)通道進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì),根據(jù)系統(tǒng)的要求給出了數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu),并采用Altera的第三代FPGA產(chǎn)品Stratix Ⅱ GX系列芯片實(shí)現(xiàn)了數(shù)字收發(fā)機(jī)的信號(hào)的串并/并串的接口轉(zhuǎn)換。為后續(xù)繼續(xù)研究工作奠定基礎(chǔ)。
標(biāo)簽: FPGA 數(shù)字 收發(fā)機(jī) 信號(hào)處理
上傳時(shí)間: 2013-06-21
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擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比,具有很強(qiáng)的抗窄帶干擾,抗多徑干擾,抗人為干擾的能力,并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點(diǎn)。在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)處理。論文對(duì)該直擴(kuò)通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了相關(guān)研究,最后用Altera公司的最新的FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)Quarus Ⅱ5.0實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)計(jì)。 整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分,發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴(kuò)頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴(kuò)解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后,論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法,結(jié)合實(shí)際需要,設(shè)計(jì)了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴(kuò)方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析,采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應(yīng)陷波器來(lái)進(jìn)行前端窄帶干擾抑制處理,用基于自適應(yīng)門限技術(shù)的滑動(dòng)相關(guān)捕獲和分時(shí)復(fù)用單相關(guān)器跟蹤來(lái)改善PN碼同步的性能,用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來(lái)減少載波提取的算法復(fù)雜度,用改進(jìn)型CORDIC算法實(shí)現(xiàn)NCO來(lái)方便的進(jìn)行擴(kuò)展。 接著,論文給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和它在真實(shí)系統(tǒng)中連機(jī)調(diào)試所得到的測(cè)試結(jié)果,結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定,靈活性好,生產(chǎn)調(diào)試容易,體積小,便于升級(jí)等特點(diǎn)并且達(dá)到課題各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 最后是對(duì)論文工作的一些總結(jié)和對(duì)今后工作的展望。
標(biāo)簽: FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間: 2013-07-04
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QPSK是一種線性窄帶數(shù)字調(diào)制技術(shù),具有頻譜利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強(qiáng)和可用非相干解調(diào)等特點(diǎn)。擴(kuò)頻通信是從軍事通信中發(fā)展起來(lái)的一種高性能通信技術(shù),具有抗干擾、抗多徑能力強(qiáng)和保密性好等優(yōu)點(diǎn),在移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用。所以將QPSK技術(shù)應(yīng)用亍擴(kuò)頻通信具有重要的工程意義。 本文對(duì)QPSK調(diào)制的擴(kuò)頻系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。本文介紹了擴(kuò)頻通信的原理及發(fā)展現(xiàn)狀,并對(duì)QPSK調(diào)制的原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。本文設(shè)計(jì)的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)主要包括串并/并串轉(zhuǎn)換、差分編/解碼、DDS、擴(kuò)頻/解擴(kuò)、QPSK調(diào)制/解調(diào)等模塊,基于Altera公司的Quartus Ⅱ 4.1開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)以上各模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和時(shí)序仿真.仿真結(jié)果證明:該系統(tǒng)能正確工作,完成了預(yù)定的目標(biāo)。 本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有集成度高、可軟件升級(jí)等優(yōu)點(diǎn),這為設(shè)計(jì)更高集成度和靈活性的通信系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽: QPSK FPGA 調(diào)制 擴(kuò)頻系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-06-19
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本文將高效數(shù)字調(diào)制方式QAM和軟件無(wú)線電技術(shù)相結(jié)合,在大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA上對(duì)16QAM算法實(shí)現(xiàn)。在當(dāng)今頻譜資源日趨緊缺的情況下有很大現(xiàn)實(shí)意義。 論文對(duì)16QAM軟件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)理論,帶通采樣理論、變速率數(shù)字信號(hào)處理相關(guān)抽取內(nèi)插技術(shù)做了推導(dǎo)和分析;深入研究了軟件無(wú)線電核心技術(shù)數(shù)字下變頻原理和其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu);對(duì)CIC、半帶等高效數(shù)字濾波器原理結(jié)構(gòu)和性能作了研究;16QAM調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用自項(xiàng)向下設(shè)計(jì)思想;采用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL在EDA工具QuartusII環(huán)境下實(shí)現(xiàn)代碼輸入;對(duì)系統(tǒng)調(diào)試采用了算法仿真和在系統(tǒng)實(shí)測(cè)調(diào)試相結(jié)合方法。 論文首先對(duì)16QAM調(diào)制解調(diào)算法進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真,并對(duì)實(shí)現(xiàn)的各模塊的可行性仿真驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上,完成了調(diào)制端16QAM信號(hào)的時(shí)鐘分頻模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、星座映射、8倍零值內(nèi)插、低通濾波以及FPGA和AD9857接口等模塊;解調(diào)器主要完成帶通采樣、16倍CIC抽取濾波,升余弦滾降濾波,以及16QAM解碼等模塊,實(shí)現(xiàn)了16QAM調(diào)制器;給出了中頻信號(hào)時(shí)域測(cè)試波形和頻譜圖。本系統(tǒng)在200KHz帶寬下實(shí)現(xiàn)了512Kbps的高速數(shù)據(jù)數(shù)率傳輸。論文還對(duì)增強(qiáng)型數(shù)字鎖相環(huán)EPLL的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和性能分析。
標(biāo)簽: FPGA QAM 16 調(diào)制
上傳時(shí)間: 2013-07-29
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高性能ADC產(chǎn)品的出現(xiàn),給混合信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。并行ADC測(cè)試方案實(shí)現(xiàn)了多個(gè)ADC測(cè)試過(guò)程的并行化和實(shí)時(shí)化,減少了單個(gè)ADC的平均測(cè)試時(shí)間,從而降低ADC測(cè)試成本。本文實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的ADC并行測(cè)試方法。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,總結(jié)了常用ADC參數(shù)測(cè)試方法和測(cè)試流程。使用FPGA實(shí)現(xiàn)時(shí)域參數(shù)評(píng)估算法和頻域參數(shù)評(píng)估算法,并對(duì)2個(gè)ADC在不同樣本數(shù)條件下進(jìn)行并行測(cè)試。 本研究通過(guò)在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)ADC測(cè)試時(shí)域算法和頻域算法相結(jié)合的方法來(lái)搭建測(cè)試系統(tǒng),完成了音頻編解碼器WM8731L的控制模式接口、音頻數(shù)據(jù)接口、ADC測(cè)試時(shí)域算法和頻域算法的FPGA實(shí)現(xiàn)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)使用Angilent33220A任意信號(hào)發(fā)生器提供模擬激勵(lì)信號(hào),共用一個(gè)FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的采樣時(shí)鐘控制模塊。并行測(cè)試系統(tǒng)將WM8731.L片內(nèi)的兩個(gè)獨(dú)立ADC的串行輸出數(shù)據(jù)分流成左右兩通道,并對(duì)其進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。然后對(duì)左右兩個(gè)通道分別配置一個(gè)FFT算法模塊和時(shí)域算法模塊,并行地實(shí)現(xiàn)了ADC參數(shù)的評(píng)估算法。在樣本數(shù)分別為128和4096的實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)WM8731L片內(nèi)2個(gè)被測(cè).ADC并行地進(jìn)行參數(shù)評(píng)估,被測(cè)參數(shù)包括增益GAIN、偏移量OFFSET、信噪比SNR、信號(hào)與噪聲諧波失真比SINAD、總諧波失真THD等5個(gè)常用參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)在FPGA內(nèi)配置2個(gè)獨(dú)立的參數(shù)計(jì)算模塊,可并行地實(shí)現(xiàn)對(duì)2個(gè)相同ADC的參數(shù)評(píng)估,減小單個(gè)ADC的平均測(cè)試時(shí)間。FPGA片內(nèi)實(shí)時(shí)評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)節(jié)省了測(cè)試樣本傳輸至自動(dòng)測(cè)試機(jī)PC端的時(shí)間。而且只需將HDL代碼多次復(fù)制,就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)被測(cè)ADC在同一時(shí)刻并行地被評(píng)估,配置靈活。基于FPGA的ADC并行測(cè)試方法易于實(shí)現(xiàn),具有可行性,但由于噪聲的影響,測(cè)試精度有待進(jìn)一步提高。該方法可用于自動(dòng)測(cè)試機(jī)的混合信號(hào)選項(xiàng)卡或測(cè)試子系統(tǒng)。
標(biāo)簽: FPGA ADC 并行測(cè)試 方法研究
上傳時(shí)間: 2013-06-07
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生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是源于一個(gè)生物系統(tǒng)的一類信號(hào),像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動(dòng)等,這些信號(hào)通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息,它們對(duì)這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價(jià)值。信號(hào)拾取、采集和處理的正確與否直接影響到生物醫(yī)學(xué)研究的準(zhǔn)確性,如何有效地從強(qiáng)噪聲背景中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是信號(hào)處理技術(shù)的重要問(wèn)題。 設(shè)計(jì)自適應(yīng)濾波器對(duì)帶有工頻干擾的生物醫(yī)學(xué)信號(hào)進(jìn)行濾波,從而消除工頻干擾,獲得最佳的濾波效果是本研究要解決的問(wèn)題。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)具有信號(hào)弱、噪聲強(qiáng)、頻率范圍較低、隨機(jī)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于心電(electrocardiogram,ECG)信號(hào)的確定性、穩(wěn)定性、規(guī)則性都比其他生物信號(hào)高,便于準(zhǔn)確評(píng)估和檢測(cè)濾波效果,本研究采用ECG信號(hào)作為原始的模板信號(hào)。 本研究將新的電子芯片技術(shù)與現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合,從過(guò)去單一的軟件算法研究,轉(zhuǎn)向軟件與硬件結(jié)合,從而提高自適應(yīng)速度和精度,而且可以使系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期縮短、成本降低、容易升級(jí)和變更。 采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array,F(xiàn)PGA)作為新的ECG快速提取算法的硬件載體,加快信號(hào)處理的速度。為了將ECG快速提取算法轉(zhuǎn)換為常用的適合于FPGA芯片的定點(diǎn)數(shù)算法,研究中詳細(xì)分析了定點(diǎn)數(shù)的量化效應(yīng)對(duì)自適應(yīng)噪聲消除器的影響,以及對(duì)浮點(diǎn)數(shù)算法和定點(diǎn)數(shù)算法的復(fù)合自適應(yīng)濾波器的各種參數(shù)的選擇,如步長(zhǎng)因子和字長(zhǎng)選擇。研究中以定點(diǎn)數(shù)算法中的步長(zhǎng)因子和字長(zhǎng)選擇,作為FPGA設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),利用串并結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器,并得到了預(yù)期的效果,準(zhǔn)確提取改善后的ECG信號(hào)。 研究中,在MATLAB(Matrix Laboratry)軟件的環(huán)境下模擬,選取帶有50Hz工頻干擾的不同信噪比的ECG原始信號(hào),在浮點(diǎn)數(shù)情況下,原始信號(hào)通過(guò)采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后,根據(jù)信噪比的改善和收斂速度,確定不同的最佳μ值,并在定點(diǎn)數(shù)情況下,在最佳μ值的情況下,原始信號(hào)通過(guò)采用LMs算法的定點(diǎn)數(shù)自適應(yīng)濾波器后,根據(jù)信噪比的改善效果和采用硬件的經(jīng)濟(jì)性,確定最佳的定點(diǎn)數(shù)。并了解LMS算法中步長(zhǎng)因子、定點(diǎn)數(shù)字長(zhǎng)值對(duì)信號(hào)信噪比、收斂速度和硬件經(jīng)濟(jì)性的影響。從而得出針對(duì)含有工頻干擾的不同信噪比的原始ECG,應(yīng)該采用什么樣的μ值和什么樣的定點(diǎn)數(shù)才能對(duì)原始ECG的改善和以后的硬件實(shí)現(xiàn)取得最佳的效果,并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果,在FPGA上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波器,使自適應(yīng)濾波器能對(duì)帶有工頻干擾的ECG原始信號(hào)有最佳的濾波效果。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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PROTEUS仿真用單片機(jī)系統(tǒng)板\r\n系統(tǒng)資源豐富:\r\n★ 內(nèi)置RAM 32KB模塊\r\n★ 內(nèi)置8位動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示模塊\r\n★ 內(nèi)置8X8點(diǎn)陣顯示模塊\r\n★ 4位靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊\r\n★ 4位級(jí)聯(lián)的74LS164串并轉(zhuǎn)換模塊\r\n★ 內(nèi)置8通道8位A/D轉(zhuǎn)換\r\n★ 內(nèi)置8位D/A轉(zhuǎn)換\r\n★ 內(nèi)置2路SPI和I2C總線接口\r\n★ 內(nèi)置4路1-Wire總線接口\r\n★ 內(nèi)置4X4矩陣式鍵盤\r\n★ 內(nèi)置4路獨(dú)立式鍵盤\r\n★ 內(nèi)置4路撥動(dòng)開(kāi)關(guān)\r\n★ 內(nèi)置8位LED發(fā)光二
標(biāo)簽: PROTEUS 仿真 用單片機(jī) 系統(tǒng)板
上傳時(shí)間: 2013-09-30
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介紹了MSK信號(hào)的優(yōu)點(diǎn),并分析了其實(shí)現(xiàn)原理,提出一種MSK高性能數(shù)字調(diào)制器的FPGA實(shí)現(xiàn)方案;采用自頂向下的設(shè)計(jì)思想,將系統(tǒng)分成串/并變換器、差分編碼器、數(shù)控振蕩器、移相器、乘法電路和加法電路等6大模塊,重點(diǎn)論述了串/并變換、差分編碼、數(shù)控振蕩器的實(shí)現(xiàn),用原理圖輸入、VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)相結(jié)合的多種設(shè)計(jì)方法,分別實(shí)現(xiàn)了各模塊的具體設(shè)計(jì),并給出了其在QuartusII環(huán)境下的仿真結(jié)果。結(jié)果表明,基于FPGA的MSK調(diào)制器,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,便于修改和調(diào)試,性能穩(wěn)定。
標(biāo)簽: FPGA MSK 制器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-11-23
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