現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復(fù)用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術(shù)，并在FPGA上實現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機(jī)需要M/2個相關(guān)器，遠(yuǎn)比M元正交調(diào)制所需的相關(guān)器數(shù)量少。誤碼率一定時，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響，但當(dāng)抖動時延范圍小于0.02ns時，其影響較為不明顯。本文認(rèn)為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制，在8個脈沖可用的情況下，最多可容64個用戶同時通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語言實現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu)，并用Modelsim做了時序驗證。用Verilog編程實現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達(dá)到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，它用于存儲和復(fù)數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個128點FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。
上傳時間： 2013-07-29
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本文研究了在復(fù)雜背景下紅外圖像的背景和噪聲抑制算法，并且完成了硬件實現(xiàn)，主要包括以下內(nèi)容： 1.通過對實際紅外圖像的背景和噪聲特性的研究分析，設(shè)計改進(jìn)了一種基于加權(quán)廣義次序統(tǒng)計濾波器的背景抑制的算法。紅外圖像的噪聲通常為脈沖噪聲，具有高頻特性；而紅外圖像的背景變換比較緩慢，其頻譜成分多集中在低頻區(qū)域，所以本文在對圖像特性分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計改進(jìn)了基于加權(quán)廣義次序統(tǒng)計濾波器的背景抑制的算法。在對采集的起伏背景紅外圖像進(jìn)行背景抑制后，用全局門限可以有效的分割出目標(biāo)信息，輸出包含目標(biāo)信息的二值化圖像，為后續(xù)處理提供數(shù)據(jù)。但是出于更復(fù)雜背景條件下算法有效性的目的，深入討論了局部自適應(yīng)門限分割算法的設(shè)計。 2.在實時信號處理系統(tǒng)中，底層的圖像預(yù)處理算法目前難以用軟件實現(xiàn)；但是其運算結(jié)構(gòu)相對比較簡單，適于用FPGA進(jìn)行硬件實現(xiàn)。本文對算法的FPGA設(shè)計作了較為深入地研究，同時介紹了算法的VHDL實現(xiàn)，利用模塊化的優(yōu)點對算法分模塊設(shè)計，對各個模塊的實現(xiàn)作了詳細(xì)介紹。 3.完成了紅外成像制導(dǎo)系統(tǒng)的預(yù)處理部分硬件電路設(shè)計，對FPGA中預(yù)處理算法的處理結(jié)果進(jìn)行了驗證。通過算法在硬件上的實現(xiàn)，證明了算法的有效性。
標(biāo)簽： FPGA 紅外成像 制導(dǎo) 數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-02
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可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)越來越多的應(yīng)用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號處理器)相比，基于FPGA和CPLD實現(xiàn)的數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有更高的實時性和可嵌入性，能夠方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴(kuò)展。 FFT的硬件結(jié)構(gòu)主要包括蝶形處理器、存儲單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內(nèi)引入流水線結(jié)構(gòu)，提高了FFT的運算速度。同時，流水線寄存器能夠寄存蝶形運算中的公共項，這樣在設(shè)計蝶形處理器時只用到了一個乘法器和兩個加法器，降低了硬件電路的復(fù)雜度。 為了進(jìn)一步提高FFT的運算速度，本文在深入研究各種乘法器算法的基礎(chǔ)上，為蝶形處理器設(shè)計了一個并行乘法器。在實現(xiàn)該乘法器時，本文采用改進(jìn)的布斯算法，用以減少部分積的個數(shù)。同時，使用華萊士樹結(jié)構(gòu)和4-2壓縮器對部分積并行相加。 本文以32點復(fù)數(shù)FFT為例進(jìn)行設(shè)計與邏輯綜合。通過設(shè)計相應(yīng)的存儲單元，地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結(jié)果與軟件計算結(jié)果相符，證明了本文所提出的算法的正確性。 另外，本文還對設(shè)計結(jié)果提出了進(jìn)一步的改進(jìn)方案，在乘法器內(nèi)加入一級流水線寄存器，使FFT的速度能夠提高到當(dāng)前速度的兩倍，這在實時性要求較高的場合具有極高的實用價值。
上傳時間： 2013-07-18
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本文主要對基于FPGA芯片的橢圓曲線密碼算法的實現(xiàn)及優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了研究。由于點乘運算極大影響了橢圓曲線密碼系統(tǒng)的加/解密速度，本文對點乘運算的FPGA設(shè)計進(jìn)行了重點優(yōu)化。首先比較分析了三種點乘算法，從運算復(fù)雜度的角度確定了蒙哥馬里算法是最利于FPGA芯片實現(xiàn)的。然后根據(jù)蒙哥馬里算法，用VerilogHDL語言實現(xiàn)了基于FPGA芯片的橢圓域中的基本運算(模加、模乘、模平方和模逆)。通過三種模乘算法在FPGA上的實現(xiàn)，設(shè)計出一種串并混合的乘法器，達(dá)到了面積與速度的最佳匹配。 本文利用Modelsim對本課題設(shè)計的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實驗，驗證了所設(shè)計的硬件系統(tǒng)完成了橢圓曲線密碼算法在FPGA上的實現(xiàn)。最后使用SynplifyPro進(jìn)行綜合及布局布線，綜合報告文件證明了本課題所設(shè)計的ECC加密系統(tǒng)達(dá)到了優(yōu)化芯片速度和面積的目的。
標(biāo)簽： FPGA ECC 密碼算法 優(yōu)化設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字式π/4-DQPSK是一種線性窄帶調(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)、可用非相干解調(diào)等突出特點。在移動通信、衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用。 本文介紹了π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理和各個模塊的設(shè)計實現(xiàn)；完成了調(diào)制解調(diào)算法的Matlab仿真設(shè)計；采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司的ISE5.2開發(fā)環(huán)境下設(shè)計實現(xiàn)各個模塊，通過了時序仿真，實現(xiàn)了正確解調(diào)；分析了在實現(xiàn)過程中，采用1bit差分檢測了誤碼率。文章由推出的誤碼率表達(dá)式得到靜態(tài)高斯噪聲下，信噪比為16dB時誤碼率可達(dá)10-8。用Protel99SE進(jìn)行PCB板設(shè)計，完成程序下載進(jìn)FPGA芯片以及電路調(diào)試，其輸入符號速率200kbps，調(diào)制中頻455kHz。測試結(jié)果驗證了程序的正確，實現(xiàn)了π/4-DQPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)完成預(yù)定的目標(biāo)?！ ?/p>
標(biāo)簽： DQPSK FPGA 數(shù)字式 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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相對于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進(jìn)行實時處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機(jī)、遙感遙測、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機(jī)、移動通信等系統(tǒng)，需要用芯片實現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對圖像處理的小波變換進(jìn)行了研究，但大都只偏重算法研究，對算法硬件實現(xiàn)時的復(fù)雜性考慮較少，對圖像處理的小波變換硬件實現(xiàn)的研究也較少?！ ”疚尼槍D像處理的小波變換算法及其硬件實現(xiàn)進(jìn)行了研究。對文獻(xiàn)[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進(jìn)行仔細(xì)分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進(jìn)行仿真，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行VHDL語言的寄存器傳輸級(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進(jìn)行驗證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對內(nèi)存的讀寫量，從而達(dá)到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運算速度的特點。本算法與文獻(xiàn)[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計算模塊，又具有在硬件實現(xiàn)時不改變原來的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點。這種小波變換硬件芯片的實現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當(dāng)然也可用于其它各種實時圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-13
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作者研究了當(dāng)前流行的縮放算法，對圖像紋理相關(guān)性大小和邊緣方向的判斷上提出了一種新的方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一套適用于數(shù)字視頻芯片的圖像縮放算法。仿真結(jié)果表明此算法由優(yōu)于目前流行的圖像縮放算法。 介紹了FPGA的開發(fā)工作大致可以分為設(shè)計和驗證兩大部分，在具體開發(fā)流程上可以根據(jù)要求靈活控制?？s放芯片的開發(fā)可以分為：芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計、時鐘系統(tǒng)設(shè)計、存儲器讀寫控制、IP核復(fù)用設(shè)計、計算精度控制等方面的電路設(shè)計。在設(shè)計完成各級子模塊以后拼接各子?？焱瓿烧麄€縮放模塊的設(shè)計。通過測試發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的缺陷，修改再測試，最終完成整個模塊的設(shè)計?！ ?/p>
上傳時間： 2013-05-31
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本文對G.729語音編碼算法的基本原理和實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)方面進(jìn)行了深入研究。針對G.729語音編碼算法在實際應(yīng)用中存在的一些問題，在大量分析和實驗的基礎(chǔ)上，提出了新的改進(jìn)算法。G.729語音編碼算法硬件實現(xiàn)方面，國內(nèi)外現(xiàn)在主要以DSP為實現(xiàn)平臺，這是由于DSP以其卓越的運算能力為數(shù)字語音信號處理領(lǐng)域的研究及開發(fā)提供了有力的工具。但G.729語音編碼算法具有計算復(fù)雜和數(shù)據(jù)存儲量大的固有缺陷，隨著通信量的不斷增加和服務(wù)的擴(kuò)展，對G.729語音編碼實時性的要求也越來越高。隨著微電子制造工藝的發(fā)展，越來越多的語音編碼平臺采用DSP與FPGA或MCU相互結(jié)合的系統(tǒng)，通過進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計提高編碼效率。
上傳時間： 2013-06-30
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本文結(jié)合中國科技大學(xué)大規(guī)模集成電路實驗室和中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所合作的星載紅外相機(jī)項目，為了解決紅外相機(jī)上的不同波段的紅外探測元陣列存在的非均勻性問題，對紅外焦平面探測元陣列存在的非均勻性問題展開了深入的分析和研究。 主要研究和分析了兩類算法的基本原理，重點研究和實現(xiàn)了定標(biāo)校正算法，通過對積分球定標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析，將探測元分成線性探測元和非線性探測元，對線性探測元采用兩點校正法，對非線性探測元采用多點分段校正算法，在利用FPGA硬件實現(xiàn)非均勻校正時，分析設(shè)計了基于乘法運算和加法運算的FPGA實現(xiàn)，在基于乘加器運算的FPGA實現(xiàn)中。設(shè)計出了乘法和加法整體運算的乘加器，內(nèi)部采用流水線wallace樹壓縮結(jié)構(gòu)，大大加快乘法和加法的速度。
上傳時間： 2013-04-24
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本文研究數(shù)字音頻無線傳輸中的前向糾錯(FEC)算法和電路的設(shè)計及實現(xiàn).在本文中介紹了一種基于Altera公司的FPGA Cyclone芯片的實現(xiàn)方案.文章首先介紹了本前向糾錯系統(tǒng)采用的方案,然后從總體規(guī)劃的角度介紹了整個系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、模塊劃分及所采用的設(shè)計方法和編程風(fēng)格.之后對各個模塊的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的描述,并給出了測試數(shù)據(jù)、實現(xiàn)結(jié)果及時序仿真波形圖,并對設(shè)計的硬件下載驗證進(jìn)行了詳細(xì)描述.本文對FEC中的主要功能模塊,諸如Reed-Solomon編解碼,交織與解交織,以及與外圍的接口電路等給出了基本算法以及基于FPGA及硬件描述語言的解決方法.
標(biāo)簽： FPGA 前向糾錯 算法 電路設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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