數(shù)字圖像通信的最廣泛的應(yīng)用就是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，與以往的模擬電視業(yè)務(wù)相比，數(shù)字電視在節(jié)省頻譜資源、提高節(jié)目質(zhì)量方面帶來(lái)了一場(chǎng)新的革命，而與此對(duì)應(yīng)的DVB（Digital Video Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)的建立更是加速了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。DVB標(biāo)準(zhǔn)選定MPEG—2標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，隨后對(duì)MPEG—2碼流進(jìn)行打包形成TS流（transport stream），進(jìn)行多個(gè)傳輸流復(fù)用，最后通過(guò)不同媒介進(jìn)行傳輸。在DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸系統(tǒng)中，無(wú)論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敚瑸榱吮Ｕ蠄D像質(zhì)量，使數(shù)字節(jié)目在傳輸過(guò)程中避免出現(xiàn)因受到各種信道噪聲干擾而出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，都采用了信道編碼的方式來(lái)保護(hù)傳輸數(shù)據(jù)。信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)中一個(gè)必需的、重要的環(huán)節(jié)。 信道編碼設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣決定了DVB系統(tǒng)的成功與否，本文重點(diǎn)研究了DVB系統(tǒng)中的信道編碼算法及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案，主要進(jìn)行了如下幾項(xiàng)工作： 1）介紹了DVB系統(tǒng)信道編碼的基本概念及特點(diǎn)，深入研究了DVB標(biāo)準(zhǔn)中信道編碼部分的關(guān)鍵技術(shù)，并針對(duì)每個(gè)信道編碼模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析。 2）根據(jù)DVB信道編碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)信道編碼中四個(gè)模塊，包括擾碼、RS編碼、卷積交織編碼和卷積編碼的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并闡述了每個(gè)模塊及QPSK調(diào)制的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)模塊功能的程序流程。 3）在RS（204，188）編碼過(guò)程中，利用有限域常數(shù)乘法器的特點(diǎn)，對(duì)編碼器進(jìn)行了優(yōu)化，在很大程度上提高了編碼效率，卷積交織器部分采用RAM移位法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為簡(jiǎn)單且節(jié)省了FPGA器件內(nèi)部資源。 4）設(shè)計(jì)以Altera公司的QuartusⅡ?yàn)殚_(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用FPGA芯片EP1C6Q240C8完成了信道編碼各模塊及QPSK調(diào)制的硬件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)Verilog HDL描述和時(shí)序仿真來(lái)驗(yàn)證算法的可行性，并給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中減少毛刺的方法，使系統(tǒng)更為穩(wěn)定。最終的系統(tǒng)仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，達(dá)到了DVB系統(tǒng)信道編碼設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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當(dāng)今，移動(dòng)通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動(dòng)通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準(zhǔn)4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對(duì)基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對(duì)LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點(diǎn)化IDFT/DFT達(dá)到較好的性能，本文采用數(shù)字自動(dòng)增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過(guò)大輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問(wèn)題。 首先，本文簡(jiǎn)單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注近年來(lái)為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動(dòng)態(tài)范圍以防止其飽和。針對(duì)基帶處理中具有累加特性的定點(diǎn)化IDFT/DFT技術(shù)，進(jìn)一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)方法等上的異同點(diǎn)，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對(duì)基于DFT的信道估計(jì)方法的缺點(diǎn)，使用簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)替換實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，通過(guò)高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達(dá)到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問(wèn)題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進(jìn)行調(diào)制，也能達(dá)到在SNR高于17dB時(shí)，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時(shí)域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時(shí)，通過(guò)對(duì)幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實(shí)現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對(duì)時(shí)域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進(jìn)行基帶DAGC算法的實(shí)現(xiàn)。 最后，本文對(duì)選定的基帶DAGC算法進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)，仿真、綜合和上板結(jié)果說(shuō)明，時(shí)域和頻域DAGC實(shí)現(xiàn)方法占用資源較少，容易進(jìn)行集成，能夠達(dá)到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個(gè)IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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隨著信息時(shí)代的到來(lái)，用戶對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號(hào)經(jīng)信道傳輸后，到達(dá)接收端不可避免地會(huì)受到干擾而出現(xiàn)信號(hào)失真。因此需要采用差錯(cuò)控制技術(shù)來(lái)檢測(cè)和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯(cuò)誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯(cuò)控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，性能強(qiáng)，不但可以糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)能力也很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以滿足對(duì)數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計(jì)一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識(shí)，重點(diǎn)介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進(jìn)行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進(jìn)行八倍并行擴(kuò)展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計(jì)了一種便于硬件實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實(shí)現(xiàn)。由于進(jìn)行了超前運(yùn)算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時(shí)延時(shí)更小。 本論文設(shè)計(jì)了C++仿真平臺(tái)，并與HDL代碼結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。Verilog HDL代碼經(jīng)過(guò)modelsim仿真驗(yàn)證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進(jìn)行綜合驗(yàn)證以及靜態(tài)時(shí)序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗(yàn)證及測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時(shí)傳輸，達(dá)到性能指標(biāo)要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：思琦琦
現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無(wú)法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無(wú)乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無(wú)乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
上傳用戶：zgu489
隨著人們對(duì)數(shù)字電視和數(shù)字視頻信息的需求越來(lái)越大，數(shù)字電視廣播在中國(guó)迅速的發(fā)展起來(lái)。近幾年，數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，數(shù)字電視地面廣播（DTTB）傳輸標(biāo)準(zhǔn)也于2006年8月30號(hào)正式出臺(tái)。此標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是由我國(guó)多家單位聯(lián)合研究的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字地面電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)。DTTB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的研究與仿真，具有巨大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。 @@ 本文首先研究了地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)中平方根升余弦（SRRC）濾波器（滾降系數(shù)為0．05）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了一種適合在FPGA中實(shí)現(xiàn)的高階高速FIR濾波器的并行流水線結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，以CSD數(shù)優(yōu)化濾波器系數(shù)，并運(yùn)用簡(jiǎn)化加法器圖（Reduced Adder Graph，RAG）算法進(jìn)行改進(jìn)，最后采用并行處理的轉(zhuǎn)置型流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 @@ 接著研究數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)采用的傳輸技術(shù)-OFDM的基本概念和技術(shù)特點(diǎn)，并研究了清華大學(xué)提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號(hào)幀的組成結(jié)構(gòu)以及相關(guān)原理。 @@ 最后，本文針對(duì)OFDM調(diào)制所需要的3780點(diǎn)FFT處理器進(jìn)行研究。為了保證OFDM信號(hào)的采樣率和時(shí)域?qū)ьl的采樣率相同，以達(dá)到較好的同步性能，采用了3780個(gè)正交子載波的設(shè)計(jì)方案。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，分析比較了多種算法的計(jì)算復(fù)雜性，設(shè)計(jì)出在硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上進(jìn)行優(yōu)化的3780點(diǎn)FFT處理器的數(shù)據(jù)流流水線算法。之后，通過(guò)定點(diǎn)仿真比較各模塊輸出的動(dòng)態(tài)范圍和概率分布，設(shè)計(jì)出定點(diǎn)字長(zhǎng)的優(yōu)化方案，并分析計(jì)算了這一處理器的輸出信噪比與內(nèi)部各模塊字長(zhǎng)的關(guān)系，進(jìn)一步降低了硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。 @@關(guān)鍵字：數(shù)字電視地面廣播傳輸（DTTB）；平方根升余弦濾波器（SRRC）；正交頻分復(fù)用調(diào)制（OFDM）；快速傅立葉變換（FFT）； 3780
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：mdrd3080
人臉自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是模式識(shí)別、圖像處理等學(xué)科的一個(gè)最熱門研究課題之一。隨著社會(huì)的發(fā)展,各方面對(duì)快速有效的自動(dòng)身份驗(yàn)證的要求日益迫切，而人臉識(shí)別技術(shù)作為各種生物識(shí)別技術(shù)中最重要的方法之一，已經(jīng)越來(lái)越多的受到重視。對(duì)于具有實(shí)時(shí)，快捷，低誤識(shí)率的高性能算法以及對(duì)算法硬件加速的研究也逐漸展開(kāi)。 本文詳細(xì)分析了智能人臉識(shí)別算法原理，發(fā)展概況和前景，包括人臉檢測(cè)算法，人眼定位算法，預(yù)處理算法，PCA和ICA 算法，詳細(xì)分析了項(xiàng)目情況，系統(tǒng)劃分，軟硬件平臺(tái)的資源和使用。并在ISE軟件平臺(tái)上，用硬件描述語(yǔ)言(verilog HDL)對(duì)算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進(jìn)行了RTL 硬件建模，并對(duì)C++算法進(jìn)行了優(yōu)化處理，通過(guò)仿真與軟件算法結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，評(píng)估誤差，最后在VirtexII Pro FPGA 上進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)。 主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先，對(duì)硬件平臺(tái)xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進(jìn)行了描述和研究，對(duì)存儲(chǔ)器sdram,RS-232 串口，JTAG 進(jìn)行了研究和調(diào)試，對(duì)Coreconnect的OPB總線仲裁機(jī)理進(jìn)行了兩種算法的比較，RTL 設(shè)計(jì)，仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺(tái)，對(duì)verilog和C++算法進(jìn)行同步比較測(cè)試，使每步算法對(duì)應(yīng)正確的結(jié)果。對(duì)軟硬件平臺(tái)的合理使用使得在項(xiàng)目中能盡可能多的充分利用硬件資源，制板時(shí)正確選型，以及加快設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)度。其次，對(duì)人臉識(shí)別算法流程中的人臉檢測(cè)，人眼定位，預(yù)處理，識(shí)別算法分別進(jìn)行了比較研究，選取其中各自性能最好的一種算法對(duì)其原理進(jìn)行了分析討論。人臉檢測(cè)采用adaboost 算法，因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法，因?yàn)樗哂锌焖伲瑴?zhǔn)確，弱時(shí)實(shí)的特點(diǎn)。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法，簡(jiǎn)單，高效。 識(shí)別算法采用PCA 加ICA 算法，它能最大的弱化姿態(tài)和光照對(duì)人臉識(shí)別的影響。 最后，使用Verilog HDL 硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行算法的RTL 建模，在C++算法的基礎(chǔ)上，保證原來(lái)效果的前提下，根據(jù)FPGA 硬件特點(diǎn)對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識(shí)別的前提，它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù)，預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，最大的減少了運(yùn)算量，提高了運(yùn)算速度，16 位計(jì)算器模塊使得在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)要求，在FPGA的ip 核和自己設(shè)計(jì)的模塊之間選擇性能更好的一個(gè)來(lái)調(diào)用，F(xiàn)IFO的設(shè)計(jì)提供同步和異步時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計(jì)在ISE和VC++軟件平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行，隨時(shí)對(duì)verilog和C++數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和比對(duì)。全部設(shè)計(jì)模塊通過(guò)仿真，達(dá)到預(yù)定的性能要求，并在FPGA 上綜合實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
上傳用戶：李夢(mèng)晗
在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，安全問(wèn)題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展，對(duì)安全的要求也逐漸加強(qiáng)。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制，且可以在更小的基域上達(dá)到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經(jīng)基本成熟，但由于它的計(jì)算復(fù)雜性大，所以在具體實(shí)現(xiàn)上還需要進(jìn)一步研究。實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)，對(duì)于增強(qiáng)信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強(qiáng)度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應(yīng)用價(jià)值，相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。 對(duì)于密碼系統(tǒng)，我們希望它占用的空間更少，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間更短，安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法，對(duì)主要算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調(diào)思想實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個(gè)核心運(yùn)算——有限域乘法運(yùn)算和有限域求逆運(yùn)算。對(duì)有限域乘法運(yùn)算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并對(duì)它們的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)在于對(duì)并行度不同的串并混合算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到面積和速度的最佳結(jié)合點(diǎn)。通過(guò)對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)和比較，發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調(diào)性較好的8位串并混合算法在實(shí)際中協(xié)調(diào)性并不是很好，最終得出結(jié)論，在所做實(shí)驗(yàn)的四種情況中，面積和速度協(xié)調(diào)性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對(duì)有限域求逆運(yùn)算的三種算法在FPGA上用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有限域求逆運(yùn)算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運(yùn)算相結(jié)合的算法(使用域乘法求逆的算法)，為軟硬協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎(chǔ)。 論文然后提出了軟硬協(xié)調(diào)的方法實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件部分的劃分。通過(guò)分析，將標(biāo)量乘算法，除子算法和多項(xiàng)式環(huán)算法劃分到軟件部分，并對(duì)其中的標(biāo)量乘運(yùn)算進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，將有限域算法歸于硬件部分并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述。在最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，提出進(jìn)一步需要開(kāi)展的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本項(xiàng)目完成的是基于中國(guó)“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建的主硬件處理平臺(tái)。對(duì)于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機(jī)化)、前向糾錯(cuò)編碼(FEC)、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調(diào)制)、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。其中關(guān)鍵技術(shù)：TDS-OFDM技術(shù)及其和絕對(duì)時(shí)間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、信號(hào)幀的頭和幀體保護(hù)技術(shù)、低密度校驗(yàn)糾錯(cuò)碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國(guó)標(biāo)的自主創(chuàng)新特點(diǎn)，為數(shù)字電視領(lǐng)域首次采用。其硬件實(shí)現(xiàn)，亦尚未有具體產(chǎn)品參考。 本文首先介紹了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布背景。并對(duì)國(guó)標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。在此基礎(chǔ)上，第三章重點(diǎn)、詳細(xì)地介紹了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括設(shè)計(jì)方案、算法和結(jié)構(gòu)的選取、FPGA實(shí)現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的級(jí)連調(diào)試過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)級(jí)連后的整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗(yàn)證。作者在項(xiàng)目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關(guān)資料，了解并分析國(guó)標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國(guó)標(biāo)的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調(diào)整和改進(jìn)了3780點(diǎn)IFFT OFDM調(diào)制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設(shè)計(jì)并驗(yàn)證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯(cuò)編碼、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 5.在系統(tǒng)級(jí)連調(diào)試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)。 6.完成了整個(gè)發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調(diào)試、分析和驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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信息安全在當(dāng)今的社會(huì)生產(chǎn)生活中已經(jīng)被廣為關(guān)注，對(duì)敏感信息進(jìn)行加密是提高信息安全性的一種常見(jiàn)的和有效的手段。 常見(jiàn)的加密方法有軟件加密和硬件加密。軟件加密的方法因?yàn)榧用芩俣鹊汀踩圆钜约鞍惭b不便，在一些高端或主流的加密處理中都采用硬件加密手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。硬件加密設(shè)備如加密狗和加密卡已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于信息加密領(lǐng)域當(dāng)中。 但是加密卡和加密狗因?yàn)椴捎玫氖嵌嘈酒Y(jié)構(gòu)，即采用獨(dú)立的USB通信芯片和獨(dú)立的加密芯片來(lái)分別實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB傳輸和加密功能，如果在USB芯片和加密芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)竊聽(tīng)的話，很輕易地就可以獲得未加密的明文數(shù)據(jù)。作者提出了一種新的基于單芯片實(shí)現(xiàn)的USB加密接口芯片的構(gòu)想，采用一塊芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB2.0通信和AES加密功能，命名為USB2.0加密接口芯片。 USB2.0加密接口芯片采用了USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)和AES加密算法。該加密芯片可以實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的快速通信，具有快速的密碼處理能力，對(duì)外提供USB接口，支持基于USB密碼載體的自身安全初始化方式。 根據(jù)設(shè)計(jì)思想，課題研究并設(shè)計(jì)了USB2.0加密接口芯片的總體硬件架構(gòu)，設(shè)計(jì)了USB模塊和AES加密模塊。為了解決USB通信模塊與AES加密模塊之間存在的數(shù)據(jù)處理單元匹配以及速度匹配問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了AESUSB緩沖器，優(yōu)化了AES有限域加密算法。最后，利用VerilogHDL語(yǔ)言在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了USB2.0加密接口芯片的功能，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)加密芯片的通信和加密性能進(jìn)行了測(cè)試和驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無(wú)論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見(jiàn)的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號(hào)的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對(duì)長(zhǎng)碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長(zhǎng)碼直捕方法的分析與對(duì)比，并且結(jié)合在實(shí)際過(guò)程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本地長(zhǎng)碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)碼捕獲。 GPS信號(hào)十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號(hào)處理技術(shù)在不增加信號(hào)帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長(zhǎng)碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。基本型接收機(jī)中長(zhǎng)碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過(guò)聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長(zhǎng)碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長(zhǎng)碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對(duì)長(zhǎng)碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測(cè)站接收機(jī)的同步等，對(duì)我國(guó)自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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