在數(shù)字通信中,采用差錯(cuò)控制技術(shù)(糾錯(cuò)碼)是提高信號(hào)傳輸可靠性的有效手段,并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。糾錯(cuò)碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下,卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu);而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu),還利用了信道的統(tǒng)計(jì)特性,能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn),使譯碼錯(cuò)誤概率達(dá)到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開(kāi)始的,對(duì)于概率譯碼最初的序列譯碼,隨著譯碼約束長(zhǎng)度的增加,其譯碼錯(cuò)誤概率可達(dá)到非常小。后來(lái)慢慢地向低性能的簡(jiǎn)單譯碼器演化,對(duì)不太長(zhǎng)的約束長(zhǎng)度,維特比(Viterbi)算法是非常實(shí)用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時(shí),Viterbi譯碼算法效率很高,速度很快,譯碼器也較簡(jiǎn)單。 目前,卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng),尤其是在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對(duì)卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時(shí),將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過(guò)程中。 首先,簡(jiǎn)要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識(shí)和維特比譯碼算法的基本原理,并對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次,討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯(cuò)碼中的應(yīng)用。然后,介紹了FPGA硬件資源和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ,包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有,對(duì)基于FPGA的維特比譯碼器各個(gè)模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后,在Quartus Ⅱ平臺(tái)上對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無(wú)交織等不同情況進(jìn)行了仿真,并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明,系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性,所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合。
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隨著信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展,雷達(dá)信號(hào)偵察接收機(jī)逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變。軟件無(wú)線電概念的提出,促使雷達(dá)偵察接收機(jī)朝大帶寬、全截獲方向發(fā)展,現(xiàn)有的串行信號(hào)處理體制已經(jīng)很難滿足系統(tǒng)要求。FPGA器件的出現(xiàn),為實(shí)現(xiàn)寬帶雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)提供了硬件支持。 本文結(jié)合FPGA芯片特點(diǎn),在前人研究基礎(chǔ)上,從算法和硬件實(shí)現(xiàn)兩方面,對(duì)雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面。 1)給出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的兩種FPGA設(shè)計(jì)聯(lián)合仿真技術(shù)。這種聯(lián)合仿真技術(shù),大大提高了基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)效率。 2)給出了一種基于FFT/IFFT的寬帶數(shù)字正交變換算法,并將該算法在FPGA中進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)可對(duì)600MHz帶寬內(nèi)的輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)正交變換。 3)提出了一種全并行結(jié)構(gòu)FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)方案,并將其在FPGA芯片中進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)能夠在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成32點(diǎn)并行FFT運(yùn)算,滿足了數(shù)字信道化接收機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度的要求。 4)提出了一種自相關(guān)信號(hào)檢測(cè)FPGA實(shí)現(xiàn)方案,通過(guò)改變FIFO長(zhǎng)度改變自相關(guān)運(yùn)算點(diǎn)數(shù),實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)檢測(cè)。提出通過(guò)二次門限處理來(lái)消除檢測(cè)脈沖中的毛刺和凹陷,降低了虛警概率,提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性。 5)在單通道自相關(guān)信號(hào)檢測(cè)算法基礎(chǔ)上,提出采用三路并行檢測(cè),每路采用不同的相關(guān)點(diǎn)數(shù)和檢測(cè)門限,再綜合考慮三路檢測(cè)結(jié)果,得到最終檢測(cè)結(jié)果。給出了算法FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程,并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了聯(lián)合時(shí)序仿真,提高了檢測(cè)性能。 6)給出了一種利用FFT變換后的兩根最大譜線進(jìn)行插值的快速高精度頻率估計(jì)方法,并將該算法在FPGA硬件中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。通過(guò)利用FFT運(yùn)算后的實(shí)/虛部最大值進(jìn)行插值,降低了硬件資源消耗、縮短了運(yùn)算延遲。 7)結(jié)合4)、5)、6)中的研究成果,完成了對(duì)雷達(dá)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間、終止時(shí)間、脈沖寬度和脈沖頻率的估計(jì),最終在一塊FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)精簡(jiǎn)的雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī),并在微波暗室中進(jìn)行了測(cè)試。
標(biāo)簽: FPGA 雷達(dá)信號(hào) 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間: 2013-06-13
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汽車工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。近幾年,雖然我國(guó)的汽車工業(yè)已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展,但汽車ECU(Electronic Control Unit)的設(shè)計(jì)制造一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,嚴(yán)重制約了汽車工業(yè)的發(fā)展。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)狀,本課題對(duì)于ECU的設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步研究。首次嘗試了基于SOPC技術(shù)的ECU系統(tǒng)設(shè)計(jì),并利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真發(fā)動(dòng)機(jī),完成了ECU的硬件在回路仿真,對(duì)控制效果進(jìn)行了測(cè)試和分析。 目前,市場(chǎng)上的ECU系統(tǒng)都是基于專用單片機(jī)的。本文首先對(duì)現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析比較,總結(jié)出ECU的主要組成部件;而后通過(guò)各類方案的對(duì)比,確定了本課題采用基于FPGA的嵌入NIOS Ⅱ軟核的SOPC技術(shù)方案。 之后,進(jìn)行了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)模型搭建和控制算法的設(shè)計(jì)。發(fā)動(dòng)機(jī)模型以Hendricks提出的均值模型為基礎(chǔ),參考mathworks公司的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。并在該模型基礎(chǔ)上,參考Fekete提出的針對(duì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的基于模型的空燃比控制策略和mathworks發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案,建立了以控制空燃比為核心的發(fā)動(dòng)機(jī)噴油控制算法。并通過(guò)simulink的仿真,驗(yàn)證了模型和算法的合理有效性。 基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案,完成了ECU硬件電路設(shè)計(jì),并在該系統(tǒng)中完成了上述算法的移植和優(yōu)化。最后,利用dSPACE實(shí)時(shí)仿真發(fā)動(dòng)機(jī),進(jìn)行ECU的硬件在回路仿真,對(duì)本文設(shè)計(jì)的ECU系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。證實(shí)了該ECU方案在空燃比控制方面取得了較好的效果。 本論文以大量的圖示形式介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)模型和系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì),使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件流程等一目了然,淺顯易懂。同時(shí)論文中采用的基于SOPC技術(shù)的ECU設(shè)計(jì)具有一定創(chuàng)新性,對(duì)于其他ECU系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽: FPGA 汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 控制器
上傳時(shí)間: 2013-07-11
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雷達(dá)即無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距。雷達(dá)裝在船上用于航行避讓、船舶定位和引航的稱為船用導(dǎo)航雷達(dá)。船用導(dǎo)航雷達(dá)是測(cè)定本船位置和預(yù)防沖撞事故所不可缺少的系統(tǒng)。它能夠準(zhǔn)確捕獲其它船只、陸地、航線標(biāo)志等物標(biāo)信息,并將其顯示在顯示屏上。 本文圍繞船用導(dǎo)航雷達(dá)展開(kāi)了研究,研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)部分: 首先介紹了雷達(dá)的概念、基本原理和主要應(yīng)用,而且詳細(xì)敘述了船用導(dǎo)航雷達(dá)的發(fā)展和工作原理及特性。 然后根據(jù)雷達(dá)的基本原理和船用導(dǎo)航雷達(dá)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于FPGA、ARM、DSP的船用導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng),并采用了DDR SDRAM存儲(chǔ)器。ARM、DSP和FPGA是當(dāng)今主流的高速數(shù)字信號(hào)處理芯片,滿足了船用導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)的要求。 最后根據(jù)VGA顯示器的原理和雷達(dá)圖像的疊加原理,實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的VGA雷達(dá)圖像疊加顯示,并得到了所需的雷達(dá)圖像。從結(jié)果可以看出,本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是符合要求的。
標(biāo)簽: FPGA 嵌入式 導(dǎo)航雷達(dá) 顯示系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-07-20
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基于OpenCV的三維重建論文,對(duì)于想學(xué)習(xí)OpenCV,并想進(jìn)行三維重建開(kāi)發(fā)的朋友有用
標(biāo)簽: OpenCV 三維重建 實(shí)現(xiàn)方案
上傳時(shí)間: 2013-07-11
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軟件無(wú)線電(SDR)
標(biāo)簽: FPGA 全數(shù)字 擴(kuò)頻 收發(fā)機(jī)
上傳時(shí)間: 2013-06-13
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目前,數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音與圖像處理等領(lǐng)域,信號(hào)處理算法理論己趨于成熟,但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來(lái)廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件,由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn),大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化,縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性,在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究,基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn),把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究?jī)?nèi)容如下: FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理,對(duì)FPGA進(jìn)行選型,設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分:多通道采樣控制模塊,數(shù)據(jù)處理模塊,存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣,分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊,并進(jìn)行了仿真,完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位,因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想,給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器,碟形運(yùn)算單元,存儲(chǔ)器,控制器,并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度,降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明,狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接,設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn),把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊,數(shù)據(jù)處理模塊,存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明,此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽: FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時(shí)間: 2013-07-06
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本文介紹了一種基于 AT89C52 的學(xué)習(xí)型遙控器,并對(duì)其工作原理及軟、硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。關(guān)鍵詞: AT89C52; 學(xué)習(xí)型遙控器; 紅外遙控編碼Abstr
上傳時(shí)間: 2013-06-24
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)字視頻在信息社會(huì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場(chǎng)等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí),F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴(kuò)大,在FPGA芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實(shí),因此采用FPGA實(shí)現(xiàn)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng),系統(tǒng)利用時(shí)分復(fù)用和無(wú)損壓縮技術(shù),采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞剑稍谝桓饫w中同時(shí)傳輸8路以上視頻信號(hào)。系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí),確定了基于FPGA的設(shè)計(jì)方案,采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換,在FPGA里實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼,利用光收發(fā)一體模塊實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無(wú)損壓縮算法,用Verilog語(yǔ)言設(shè)計(jì)了壓縮模塊和解壓縮模塊,利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來(lái)緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù),光纖線路碼采用CIMT碼,設(shè)計(jì)了編解碼模塊,解碼過(guò)程中,利用數(shù)字鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步,在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對(duì)FPGA模塊進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真,并在Spartan-3E開(kāi)發(fā)板和視頻擴(kuò)展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗(yàn)證工作,實(shí)驗(yàn)證明,系統(tǒng)工作穩(wěn)定,圖像清晰,實(shí)時(shí)傳輸效果好,可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實(shí)現(xiàn),利用FPGA的并行處理優(yōu)勢(shì),大大提高了系統(tǒng)的處理速度,使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、抗干擾能力強(qiáng)、易于升級(jí)等特點(diǎn)。
標(biāo)簽: FPGA 數(shù)字視頻 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇,基于FPGA的圖像處理專用系統(tǒng)的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文詳細(xì)介紹了一種實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了具有前端視頻采集系統(tǒng)、圖像預(yù)處理功能系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器,由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、視頻解碼模塊、I
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