隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，受其影響的儀器行業(yè)也發(fā)生了巨大的變革，即儀器的手動(dòng)操作使用改為計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)測(cè)試。隨著自動(dòng)測(cè)試技術(shù)和程控儀器的發(fā)展，除了要求物理硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化外，也要求軟件控制標(biāo)準(zhǔn)化。 硬件方面，從20世紀(jì)50代自動(dòng)測(cè)試概念建立起，經(jīng)過初期專用接口、半專用接口到20世紀(jì)80年代中期才普及推廣開放式標(biāo)準(zhǔn)接口總線，如RS232串行通信接口總線、GPIB通用接口總線、PXI計(jì)算機(jī)外圍儀器系統(tǒng)總線、VXI塊式儀器系統(tǒng)總線等。 軟件方面，1987年6月頒布的IEEE488．2（程控儀器消息交換協(xié)議）標(biāo)準(zhǔn)首先解決了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的問題，但仍將大量的器件語(yǔ)義留給設(shè)計(jì)者自由定義。1990年4月，國(guó)際上九家儀器公司在IEEE488．2基礎(chǔ)上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控儀器標(biāo)準(zhǔn)命令），才使程控儀器器件數(shù)據(jù)和命令得到標(biāo)準(zhǔn)化。SCPI的總目標(biāo)是縮短自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)程序開發(fā)時(shí)間，保護(hù)儀器制造者和使用者雙方的硬、軟件投資，為儀器控制和數(shù)據(jù)利用提供廣泛兼容的編碼環(huán)境。 儀器接收到SCPI消息后進(jìn)行響應(yīng)：接收字符串消息、詞法分析、語(yǔ)法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標(biāo)代碼生成，語(yǔ)法分析模塊的性能直接影響到程控執(zhí)行效率。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化儀器內(nèi)語(yǔ)法分析模塊、提高程控執(zhí)行效率，本課題提出了在接口電路中加入解析模塊的思想，可將控制器發(fā)送到儀器的SCPI消息即復(fù)雜的ASCII碼字符串轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的二進(jìn)制代碼。采用此解析模塊將大大簡(jiǎn)化儀器設(shè)計(jì)者的軟件工作，既能實(shí)現(xiàn)儀器語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)化又能提高儀器對(duì)遠(yuǎn)程 控制的響應(yīng)速度，這在研究實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的自制儀器時(shí)將是很有用的。 儀器接口有很多種，本課題主要討論了RS232和GPIB兩種接口。本設(shè)計(jì)中儀器接口板是獨(dú)立于儀器的，與儀器單獨(dú)使用微處理器，若要與儀器連接實(shí)現(xiàn)通信只需在兩微處理器之間進(jìn)行通信即可，這樣做的目的是：一方面可以不影響儀器的設(shè)計(jì)和操作，一方面可以實(shí)現(xiàn)接口板的通用性和儀器的可換性。針對(duì)于RS232接口為一簡(jiǎn)單接口，我先將工作重心放在軟件設(shè)計(jì)上，主要考慮怎樣把復(fù)雜的ASCII碼字符串解析為簡(jiǎn)單的二進(jìn)制代碼。針對(duì)于GPIB接口，軟件設(shè)計(jì)的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件設(shè)計(jì)上，采用性價(jià)比更高的CPID實(shí)現(xiàn)GPIB接口芯片NAT9914。為了觀察解析結(jié)果還加入了LCD顯示。本設(shè)計(jì)在開發(fā)通用的、低價(jià)的儀器接口板方面做了一個(gè)有益的嘗試，為進(jìn)一步的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：儀器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
標(biāo)簽： SCPI 儀器接口 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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21世紀(jì)，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，能源問題越來(lái)越突出，太陽(yáng)能等可再生能源逐漸成為人類關(guān)注的焦點(diǎn)。時(shí)至今日，人類對(duì)光伏系統(tǒng)的研究越來(lái)越深入廣泛，但在光伏系統(tǒng)的研發(fā)過程中，太陽(yáng)能電池由于受日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度影響較大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過高，研發(fā)周期變長(zhǎng)。太陽(yáng)能電池陣列模擬器便能較好地解決這一問題。 @@ 本文首先對(duì)比了模擬式太陽(yáng)能電池模擬器和數(shù)字式太陽(yáng)能電池模擬器的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了數(shù)字式太陽(yáng)能電池陣列模擬器作為研究對(duì)象，并對(duì)研究太陽(yáng)能電池陣列模擬器的實(shí)際意義作了闡述。隨后描述了太陽(yáng)能電池的輸出特性，討論了適合工程計(jì)算的太陽(yáng)能電池陣列數(shù)學(xué)物理模型。 @@ 本文研究的太陽(yáng)能電池陣列模擬器由功率電路和控制電路兩部分組成。功率電路選取了半橋型DC/DC電路作為主電路拓?fù)洌瑢?duì)其工作過程進(jìn)行了分析，并對(duì)各部分電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)了電壓電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器，在此基礎(chǔ)之上用PSIM仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能電池陣列模擬器進(jìn)行了仿真，包括靜態(tài)工作點(diǎn)的仿真以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的仿真，通過仿真驗(yàn)證了模擬器能夠達(dá)到所要求指標(biāo)。 @@ 控制電路板是整個(gè)模擬器的核心控制部分，通過控制運(yùn)算提供輸出電壓的參考值，進(jìn)而提供控制功率管開通關(guān)斷的PWM信號(hào)。本文選取了microchip公司的dsPIC30F2023作為主控制芯片，分析了該型號(hào)微處理芯片的性能特點(diǎn)，介紹了模擬信號(hào)采樣電路、232通訊電路、人機(jī)交互界面電路等外圍電路的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)器采用了數(shù)字PID控制。 @@ 在MPLAB集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行了軟件方案的設(shè)計(jì)，主要包括主程序、生成PWM程序、AD采樣、故障處理、人機(jī)交互程序等，介紹了各個(gè)模塊的程序流程。 @@ 軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，最終實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池陣列模擬器，可以為光伏系統(tǒng)的研究提供一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 @@關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能電池陣列模擬器；半橋型DC/DC變換器；dsPIC30F2023
標(biāo)簽： 太陽(yáng)能電池 陣列 模擬
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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諧振變換器相對(duì)硬開關(guān)PWM變換器，具有開關(guān)頻率高、關(guān)斷損耗小、效率高、重量輕、體積小、EMI噪聲小、開關(guān)應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。而LLC諧振變換器具有原邊開關(guān)管易實(shí)現(xiàn)全負(fù)載范圍內(nèi)的ZVS，次級(jí)二極管易實(shí)現(xiàn)ZCS諧振電感和變壓器易實(shí)現(xiàn)磁性元件的集成，以及輸入電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的關(guān)注。 本文對(duì)諧振變換器的基本分類和各種諧振變換器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較和總結(jié)，并與傳統(tǒng)PWM變換器進(jìn)行了對(duì)比，總結(jié)出LLC諧振變換器的主要優(yōu)點(diǎn)。并以400W LLC諧振變換器為目標(biāo)設(shè)計(jì)，LLC前級(jí)使用APFC電路，后一級(jí)是LLC諧振變換器。 首先，基于FHA(基波分析法)的方法對(duì)LLC諧振變換器進(jìn)了穩(wěn)態(tài)電路的分析，并詳細(xì)闡述了LLC諧振變換器在各個(gè)開關(guān)頻率范圍內(nèi)的工作原理和工作特性。隨后，文章詳細(xì)比較了LLC諧振變換器與傳統(tǒng)的諧振變換器和半橋PWM變換器不同之處。 然后，文章分別采用分段線性法和擴(kuò)展描述函數(shù)法建立了LLC諧振變換器的小信號(hào)模型。由于分段線性法建立的小信號(hào)模型僅考慮了LLC諧振變換器工作在滿負(fù)載的情況下，為了建立更具一般性的模型，論文又采用了擴(kuò)展描述函數(shù)法建模，用以指導(dǎo)控制環(huán)路的設(shè)計(jì)。 接著，論文對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)。文章給出了APFC部分的主電路和控制補(bǔ)償回路的具體設(shè)計(jì)；同時(shí)，也做出了LLC諧振變換器主電路的具體設(shè)計(jì)，而LLC諧振變換器控制回路的設(shè)計(jì)，仍需要更深一步的研究，并需提出一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方法。 最后，采用Pspiee軟件建立了仿真模型。仿真結(jié)果得出LLC諧振變換器能在負(fù)載和輸入電壓變化范圍都很大的情況下實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，并能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管和二極管的軟開關(guān)，驗(yàn)證了理論分析的正確性；由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，制作的實(shí)驗(yàn)電路板處于調(diào)試之中，希望進(jìn)一步驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、星基導(dǎo)航是21世紀(jì)信息社會(huì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國(guó)已經(jīng)成為GPS的使用大國(guó)，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對(duì)GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號(hào)并保持對(duì)信號(hào)的跟蹤)的研究還不夠深入，我國(guó)GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進(jìn)口。因此，對(duì)GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機(jī)的基本原理一直接擴(kuò)頻通信和GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機(jī)基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)過程中，先詳細(xì)分析了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進(jìn)行了驗(yàn)證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機(jī)，所以本文確定了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點(diǎn)，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實(shí)現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實(shí)現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會(huì)產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號(hào)存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對(duì)I支路和Q支路信號(hào)的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗(yàn)證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺(tái)上利用VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具M(jìn)odelSim-Altera6.1g進(jìn)行了邏輯仿真。本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實(shí)時(shí)GPS接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為自主設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號(hào)會(huì)丟失。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)能授時(shí)和守時(shí)的算法去得到與GPS時(shí)同步的精確授時(shí)秒信號(hào)。并且實(shí)現(xiàn)了這個(gè)算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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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同步是移動(dòng)通信領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是保障通信初始和進(jìn)行的必要過程，對(duì)系統(tǒng)的性能影響重大。縱觀移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展史，同步技術(shù)自始至終都是人們研究的熱點(diǎn)。 @@ WCDMA作為第三代移動(dòng)通信無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)之一，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到了商用。小區(qū)搜索是WCDMA的重要物理層過程，是實(shí)現(xiàn)下行移動(dòng)臺(tái)和基站間同步的重要手段。 @@ 作為ASIC領(lǐng)域的一種半定制電路，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）既解決了全定制電路不能修改的不足，又解決了原有可編程器件容量有限的問題。FPGA以其強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)可編程能力和開發(fā)速度優(yōu)勢(shì)，逐漸成為ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。 @@ 因此，研究WCDMA同步算法及其在FPGA中的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證是具有理論和現(xiàn)實(shí)意義的。本文首先介紹了WCDMA物理層基礎(chǔ)，接著詳細(xì)討論了WCDMA主同步、輔同步和導(dǎo)頻同步的原理，介紹了前兩步同步的改進(jìn)型算法和證明，并和傳統(tǒng)相關(guān)算法在資源和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度方面進(jìn)行了比較，給出了下行同步的浮點(diǎn)仿真結(jié)果和分析。之后，深入討論了下行同步的FPGA （V4-SX-35）實(shí)現(xiàn)方案、運(yùn)算流程和模塊間的接口設(shè)計(jì)。最后，介紹了下行同步的FPGA驗(yàn)證方法。 @@ 本文較為深入的討論了WCDMA下行同步的算法和FPGA實(shí)現(xiàn)方案，給出了理論分析和仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并在低復(fù)雜度和資源開銷條件下，完成了FPGA的硬件設(shè)計(jì)和片上測(cè)試，達(dá)到了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 @@關(guān)鍵詞：WCDMA；同步；小區(qū)搜索；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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寬帶無(wú)線通信的持續(xù)高速的需求增長(zhǎng)刺激了新的通信技術(shù)的不斷產(chǎn)生，而這些技術(shù)的發(fā)展，很大程度上都來(lái)自于不同技術(shù)的互相補(bǔ)充與融合，這也成為新標(biāo)準(zhǔn)的源泉。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)在提供高效的頻譜利用率以及良好的抗多徑性能的同時(shí)，通過多輸入輸出(MIMO)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步增加信道容量，在不增加信號(hào)帶寬的基礎(chǔ)上取得更高的傳輸速率和更好的傳輸質(zhì)量。因此MIMO-OFDM技術(shù)近年來(lái)在成為研究熱點(diǎn)的同時(shí)，已被認(rèn)為是下一帶移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)。 本文主要對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并主要對(duì)系統(tǒng)的同步和信道估計(jì)算法進(jìn)行了深入的分析，并提出了一些改進(jìn)。最后進(jìn)行了MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)基于FPGA的物理層設(shè)計(jì)，對(duì)其中一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，比如信道估計(jì)和空時(shí)譯碼模塊進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 第一章緒論部分首先結(jié)合寬帶無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的歷史就MIMO-OFDM技術(shù)產(chǎn)生發(fā)展的背景進(jìn)行了分析，指出了MIMO-OFDM研究與發(fā)展方向，最后總結(jié)了本文的工作目標(biāo)和基本要求。 第二章主要是推導(dǎo)分析了MIMO-OFDM系統(tǒng)的基本原理，先分別從OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)兩方面概括性的介紹了其理論以及技術(shù)特點(diǎn)，最后對(duì)MIMO與OFDM結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。 第三章是對(duì)MIMO-OFDM同步算法的研究，主要針對(duì)基于訓(xùn)練序列的同步算法進(jìn)行了深入討論，關(guān)注點(diǎn)是訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)。針對(duì)原有的一些算法進(jìn)行了總結(jié)與比較，并主要對(duì)基于頻域設(shè)計(jì)的訓(xùn)練序列符號(hào)同步算法做出了改進(jìn)。 第四章首先從基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法推導(dǎo)開始，關(guān)注點(diǎn)放在MIMO-OFDM系統(tǒng)下的自適應(yīng)信道估計(jì)算法研究。文章將原有的一些OFDM自適應(yīng)信道估計(jì)算法擴(kuò)展到MIMO領(lǐng)域，結(jié)合基于共軛梯度的自適應(yīng)算法并做出了一些改進(jìn)。 第五章節(jié)是本文的硬件設(shè)計(jì)部分，文章基于一個(gè)2發(fā)2收MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了基帶數(shù)字處理部分的FPGA設(shè)計(jì)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)了發(fā)送端和接收端數(shù)據(jù)處理的基本功能，為完善的和更高性能的MIMO-OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： MIMOOFDM FPGA 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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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)間過多，資源占用較大的問題，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： 2013-07-25
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近年來(lái)微光、紅外、X光圖像傳感器在軍事、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越為廣泛，但由于這些成像器件自身的物理缺陷，視覺效果很不理想，往往需要對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚缘玫竭m合人眼觀察或機(jī)器識(shí)別的圖像。因此，市場(chǎng)急需大量高效的實(shí)時(shí)圖像處理器能夠在傳感器后端對(duì)這類圖像進(jìn)行處理。而FPGA的出現(xiàn)，恰恰解決了這個(gè)問題。 近十年來(lái)，隨著FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，F(xiàn)PGA也逐漸進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其在實(shí)時(shí)圖像處理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP應(yīng)用的FPGA的發(fā)貨量，增長(zhǎng)了50％；而常規(guī)的DSP大約增長(zhǎng)了40％。由于FPGA可無(wú)比擬的并行處理能力，使得FPGA在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升，國(guó)內(nèi)外，越來(lái)越多的實(shí)時(shí)圖像處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺(tái)。與PDSP相比，F(xiàn)PGA將在未來(lái)統(tǒng)治更多前端(如傳感器)應(yīng)用，而PDSP將會(huì)側(cè)重于復(fù)雜算法的應(yīng)用領(lǐng)域。可以說(shuō)，F(xiàn)PGA是數(shù)字信號(hào)處理的一次重大變革。 算法是圖像處理應(yīng)用的靈魂，是硬件得以發(fā)揮其強(qiáng)大功能的根本。”共軛變換”圖像處理方法是一種新型的圖像處理算法，由鄭智捷博士上個(gè)世紀(jì)90年代初提出。這種算法使用基元形狀(meta-shape)技術(shù)，而這種技術(shù)的特征正好具備幾何與拓?fù)涞碾p重特性，使得大量不同的基于形態(tài)的灰度圖像處理濾波器可用這種方法實(shí)現(xiàn)。該種算法在空域進(jìn)行圖像處理，無(wú)需進(jìn)行大量復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，算法簡(jiǎn)單、快速、高效，易于硬件實(shí)現(xiàn)。通過十多年來(lái)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐證明，在微光圖像，紅外圖像，X光圖像處理領(lǐng)域，”共軛變換”圖像處理方法確實(shí)有其獨(dú)特的優(yōu)異性能。本篇論文就針對(duì)”共軛變換”圖像處理方法在微光圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用，就如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)”共軛變換”圖像處理方法展開研究。首先在Matlab環(huán)境下，對(duì)常用的圖像增強(qiáng)算法和”共軛變換”圖像處理方法進(jìn)行了比較，并且在設(shè)計(jì)制作“FPGA視頻處理開發(fā)平臺(tái)”的基礎(chǔ)上，用VHDL實(shí)現(xiàn)了”共軛變換”圖像處理方法的基本內(nèi)核并進(jìn)行了算法的硬件實(shí)現(xiàn)與效果驗(yàn)證。此外，本文還詳細(xì)地討論了視頻流的采集及其編碼解碼問題以及I2C總線的FPGA實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：CHENKAI
本論文主要對(duì)無(wú)線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計(jì)中的信道編解碼算法進(jìn)行研究并對(duì)其FPGA實(shí)現(xiàn)思路和方法進(jìn)行相關(guān)研究。 近年來(lái)無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)建議物理層采用無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)，所以開發(fā)一套擴(kuò)頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點(diǎn)。無(wú)線信道的特性較復(fù)雜，因此在無(wú)線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計(jì)中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。 在了解擴(kuò)頻通信基本原理的基礎(chǔ)上，本文提出了“串聯(lián)級(jí)聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級(jí)聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內(nèi)碼-(2，1，3)卷積碼構(gòu)成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點(diǎn)對(duì)RS碼的時(shí)域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實(shí)現(xiàn)的方法。 計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號(hào)率。 本論文的內(nèi)容安排如下：第一章介紹了無(wú)線擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及國(guó)內(nèi)外開發(fā)擴(kuò)頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究?jī)?nèi)容和安排。第二章主要介紹了擴(kuò)頻通信的基本原理，主要包括擴(kuò)頻通信的定義、理論基礎(chǔ)和分類，直接序列擴(kuò)頻通信方式的數(shù)學(xué)模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點(diǎn)。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級(jí)聯(lián)碼+兩次交織”，詳細(xì)討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實(shí)際參數(shù)。第五章對(duì)第四章提出的編碼方案進(jìn)行了性能仿真。第六章結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和方法。首先對(duì)FPGA開發(fā)流程以及實(shí)際開發(fā)的工具進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，然后給出了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。對(duì)發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關(guān)功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理和方法進(jìn)行分析。第七章對(duì)論文的工作進(jìn)行總結(jié)。
標(biāo)簽： FPGA 無(wú)線擴(kuò)頻 信道編解 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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