本文主要研究了近年來發(fā)展很快的一種高效的調(diào)制技術(shù)——連續(xù)相位調(diào)制(CPM)。與其它調(diào)制技術(shù)相比，它具有較高的帶寬和功率利用率，這也令它在通信資源日益緊張的今天得到了越來越多的關(guān)注。CPM信號(hào)包含大量的信號(hào)形式，它們的共同特點(diǎn)是信號(hào)包絡(luò)恒定、相位連續(xù)，尤其適合于無線通信。 本文首先介紹了CPM信號(hào)的一般表達(dá)式及其功率譜密度公式，在此基礎(chǔ)上對(duì)CPM信號(hào)特性做了分析研究，并對(duì)其功率譜密度進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，分析得出了CPM信號(hào)各調(diào)制參數(shù)的取值對(duì)其譜特性的影響；然后對(duì)CPM信號(hào)的各種解調(diào)方法進(jìn)行了深入研究，對(duì)不同方法的解調(diào)性能作了仿真，通過比較分析得出解調(diào)性能、調(diào)制參數(shù)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度之間相互制約的關(guān)系；最后，在前面分析研究的基礎(chǔ)上，完成了一個(gè)實(shí)際通信系統(tǒng)中信號(hào)檢測算法的。FPGA實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： 相位調(diào)制 解調(diào)算法
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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隨著集成電路的設(shè)計(jì)規(guī)模越來越大，F(xiàn)PGA為了滿足這種設(shè)計(jì)需求，其規(guī)模也越做越大，傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)的FPGA無法滿足實(shí)際設(shè)計(jì)需求。首先是硬件設(shè)計(jì)上的很難控制，其次就是計(jì)算機(jī)軟件面臨很大挑戰(zhàn)，所有復(fù)雜問題全部集中到布局布線(P&R)這一步，而實(shí)際軟件處理過程中，P&R所占的時(shí)間比例是相當(dāng)大的。為了緩解這種軟件和硬件的設(shè)計(jì)壓力，多層次化結(jié)構(gòu)的FPGA得以采用。所謂層次化就是可配置邏輯單元內(nèi)部包含多個(gè)邏輯單元(相對(duì)于傳統(tǒng)的單一邏輯單元)，并且內(nèi)部的邏輯單元之間共享連線資源，這種結(jié)構(gòu)有利于減少芯片面積和提高布通率。與此同時(shí)，F(xiàn)PGA的EDA設(shè)計(jì)流程也多了一步，那就是在工藝映射和布局之間增加了基本邏輯單元的裝箱步驟，該步驟既可以認(rèn)為是工藝映射的后處理，也可認(rèn)為是布局和布線模塊的預(yù)處理，這一步不僅需要考慮打包，還要考慮布線資源的問題。裝箱作為連接軟件前端和后端之間的橋梁，該步驟對(duì)FPGA的性能影響是相當(dāng)大的。 本文通過研究和分析影響芯片步通率的各種因素，提出新的FPGA裝箱算法，可以同時(shí)減少裝箱后可配置邏輯單元(CLB)外部的線網(wǎng)數(shù)和外部使用的引腳數(shù)，從而達(dá)到減少布線所需的通道數(shù)。該算法和以前的算法相比較，無論從面積，還是通道數(shù)方面都有一定的改進(jìn)。算法的時(shí)間復(fù)雜度仍然是線性的。與此同時(shí)本文還對(duì)FPGA的可配置邏輯單元內(nèi)部連線資源做了分析，如何設(shè)計(jì)可配置邏輯單元內(nèi)部的連線資源來達(dá)到即減少面積又保證芯片的步通率，同時(shí)還可以提高運(yùn)行速度。 另外，本文還提出將電路分解成為多塊，分別下載到各個(gè)芯片的解決方案。以解決FPGA由于容量限制，而無法實(shí)現(xiàn)某些特定電路原型驗(yàn)證。該算法綜合考慮影響多塊芯片性能的各個(gè)因數(shù)，采用較好的目標(biāo)函數(shù)來達(dá)到較優(yōu)結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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提出通過對(duì)分塊圖像的DCT 系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍壓縮來改進(jìn)傳統(tǒng)的基于DCT 變換的圖像自嵌入水印算法，并結(jié)合灰度變換函數(shù)與JPEG 標(biāo)準(zhǔn)量化表重新設(shè)計(jì)了DCT 系數(shù)碼長分配表，大幅度提升了量化過程保留的圖
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時(shí)提高算法的綜合性能，本文還對(duì)現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對(duì)硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論，并對(duì)本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對(duì)數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢(shì)，使得采用專用集成電路來實(shí)現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢(shì)。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案：首先，對(duì)實(shí)現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計(jì)輸入，對(duì)各運(yùn)算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對(duì)之進(jìn)行功能仿真，以保證底層設(shè)計(jì)的正確性。最后，在確保每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計(jì)，再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的仿真與測試。 本課題對(duì)Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計(jì)也獲得了良好的指標(biāo)：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時(shí)間，驗(yàn)證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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紋理映射在計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算中屬于光柵化階段，處理的是像素，主要的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)的吞吐量大，對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說轉(zhuǎn)換的速度是一個(gè)關(guān)鍵的因素，人們尋求各種加速算法來提高運(yùn)算速度。傳統(tǒng)的方法是用更快的處理器，并行算法或?qū)Ｓ糜布ｋS著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，尤其是可編程邏輯門陣列(FPGAs)的發(fā)展，提供了一種新的加速方法。FPGAs在密度和性能上都有突破性的發(fā)展，當(dāng)前的FPGA芯片已經(jīng)能夠運(yùn)算各種圖形算法，而在速度上與專用的圖形卡硬件相同。因此，F(xiàn)PGA芯片非常適合這項(xiàng)工作。 本文主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1、本文提出了一種MIPmapping紋理映射優(yōu)化方法，改進(jìn)了MIPmapping映射細(xì)化層次算法及紋理圖像的存儲(chǔ)方式，減少紋理尋址的計(jì)算量，提高紋理存儲(chǔ)的相關(guān)性。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)閱讀第三章。 2、提出了一種MIPmapping紋理映射優(yōu)化方法的硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案針對(duì)移動(dòng)設(shè)備對(duì)功耗和面積的要求，以及分辨率不高的特點(diǎn)，在參數(shù)空間到紋理地址的計(jì)算中用定點(diǎn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)閱讀第四章。 3、實(shí)現(xiàn)了紋理映射流水線單元紋理地址產(chǎn)生電路，及紋理濾波電路的FPGA設(shè)計(jì)，并給出設(shè)計(jì)的綜合和仿真結(jié)果。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)閱讀第五章4、實(shí)現(xiàn)了符合IEEE 754單精度標(biāo)準(zhǔn)的乘法、乘累加及除法運(yùn)算器電路。乘法器采用改進(jìn)型Booth編碼電路以減少部分積數(shù)量，用Wallace對(duì)部分積進(jìn)行壓縮；乘累加器采用multiply-add fused算法，對(duì)關(guān)鍵路徑進(jìn)行了優(yōu)化；除法器為基于改進(jìn)型泰勒級(jí)數(shù)展開的查找表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，查找表尺寸只有208字節(jié)，電路為固定時(shí)延，在電路尺寸、延時(shí)及復(fù)雜度方面進(jìn)行了較好的平衡。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí)，這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對(duì)上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺(tái)劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對(duì)不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺(tái)，使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲(chǔ)器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺(tái)在解決問題時(shí)具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對(duì)遺傳算法硬件平臺(tái)進(jìn)行了測試。根據(jù)測試結(jié)果，該硬件平臺(tái)表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對(duì)于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時(shí)，速度可以提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺(tái)的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA，TSP
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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CCSDS組織(空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì))于2005年公布了新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)算法采用基于小波變換的比特平面編碼方法，支持無損有損壓縮編碼和精確碼率控制并具有較好的抗誤碼能力和非常高的圖像壓縮性能，能滿足實(shí)際應(yīng)用中的多種需求。同時(shí)該算法具有較低的算法復(fù)雜度，易于低功耗硬件實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)航天圖像具有較高的適應(yīng)性，因此，在航天應(yīng)用方面具有廣闊的前景。 本論文主要針對(duì)CCSDS圖像壓縮算法的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，在有限的硬件資源下，提出高速高效的CCSDS圖像壓縮編碼器設(shè)計(jì)方案并在已有的FPGA硬件平臺(tái)上加以實(shí)現(xiàn)。本文首先對(duì)CCSDS圖像壓縮算法的編碼原理進(jìn)行詳細(xì)介紹；然后提出DWT、BPE和碼流組織這三大模塊的并行化硬件實(shí)現(xiàn)方案，并給出了進(jìn)行批量仿真測試的仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)方案。最后在Xilinx VIRTEX-II FPGA平臺(tái)上經(jīng)過成功驗(yàn)證，測試結(jié)果表明系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可滿足星載圖像壓縮的要求。
標(biāo)簽： CCSDS 算法 星載 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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凌力爾特公司的 LT®5575 直接轉(zhuǎn)換解調(diào)器實(shí)現(xiàn)了超卓線性度和噪聲性能的完美結(jié)合。
標(biāo)簽： 高線性度 元件 直接轉(zhuǎn)換 接收器
上傳時(shí)間： 2013-11-10
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介紹了基于數(shù)字圖像處理的QR碼識(shí)別算法。該方案綜合運(yùn)用了圖像灰度化、濾波去噪、二值化、邊緣檢測、圖像旋轉(zhuǎn)等多種圖像處理方法對(duì)條碼圖像進(jìn)行預(yù)處理。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該算法提高了識(shí)讀的靈活性和可靠性，為QR碼識(shí)別提供了一種新途徑。
標(biāo)簽： 數(shù)字圖像處理 QR碼 中的應(yīng)用 算法
上傳時(shí)間： 2013-11-13
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