數字通信系統中,在實際信道上傳輸數字信號時,由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響,接收端所收到的數字信號不可避免地會發生錯誤。為了減小誤碼率,提高接收質量,必須采用差錯控制編碼。對于數字視頻通信系統這類高碼率,高要求的系統,為了提供優良的圖象質量,采用差錯控制編碼尤為重要。 本文采用的DVB-T系統差錯控制技術是針對于數字視頻通信而設計的,提出了糾錯編碼結合交織技術的實現方案,即RS(204,188,8)截短碼、卷積交織、卷積碼三種技術的級聯。各技術中的參數設計為輸入的MPEG-2傳輸流(TS流)提供了便利,在編碼后可以保持傳輸流的幀結構和同步字節不改變,使接收端的同步捕獲和同步跟蹤成為可能。 本文首先簡要介紹了差錯控制技術,DVB-T系統,以及硬件實現所用到的FPGA實現方法。然后分別研究RS碼、卷積交織、卷積碼的編解碼原理,并提出了三類技術的硬件實現方案。其中,重點論述了RS碼解碼的硬件實現。將RS碼解碼分為四個模塊:伴隨式計算,BM迭代,錢搜索和錯誤值計算,分別講述每個模塊的電路設計方案并給出仿真結果。最后,將該差錯控制系統應用于一個輸出速率恒定的實際數字視頻通信系統中,按系統需要,加入了接口電路和速率控制的設計。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著人們對于數字視頻和數字圖像的需求越來越大,數字電視廣播和手機電視迅速發展起來,但是人們對于數字圖像質量的要求也越來越高。對于觀眾來講,畫面的質量幾乎是最為重要的,然而由于信道傳輸特性不理想和加性噪聲的影響,不可避免地會產生誤碼,導致圖像質量的下降,甚至無法正常收看。因此,為了保障圖像質量就需要采用糾錯編碼(又稱信道編碼)的方式來實現通信。在數字視頻廣播系統(DVB)中,無論是衛星傳輸,電纜傳輸還是地面傳輸都采用了信道編碼。 本文首先深入研究DVB標準中的信道編碼部分的關鍵技術;然后依照DVB-T標準技術要求,設計并硬件實現了數字視頻傳輸的信道編解碼系統。在該系統中,編解碼器與信源端的接口利用了MPEG-2的視頻傳輸接口同步并行接口(SPI),這種接口的應用讓系統具有很強的通用性;與信道端接口采用了G.703接口,具有G.703接口功能和特性的數據通信設備可以直接與數字通信設備連接,這使得應用時對于信道的選擇具有較大的靈活性。 在深入理解RS編解碼算法,卷積交織/解交織原理,卷積編碼/VITERBI譯碼算法原理的基礎上,本文給出了解碼部分的設計方案,并利用Xilinx公司的SpartanⅢ系列XC3S2000芯片完成方案的硬件實現。在RS解碼過程中引入了流水線機制,從而很大程度上提高了解碼效率。解交織器部分采用了RAM分區循環法,利用對RAM讀寫地址的控制實現解卷積交織,這種方法控制電路簡單,實現速度比較快,代價小。VITERBI譯碼器采用截尾譯碼,在幾乎不影響譯碼準確度的基礎上大大提高了解碼效率。
上傳時間: 2013-07-16
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目前,以互聯網業務為代表的網絡應用,正快速地向包括數據、語音、圖像的綜合寬帶多媒體方向發展,構建寬帶化、大容量、全業務、智能化的現代通信網絡已成為大勢所趨.寬帶無線接入(BWA)憑借其組網快速靈活、運營維護方便及成本較低等競爭優勢,迅速成為市場熱點,各種微波、無線通信領域的先進手段和方法不斷引入,各種寬帶無線接入技術迅速涌現.由于BWA要用于非視距傳輸,所以必須考慮無線信道的多經效應.而OFDM技術憑借著魯棒的對抗頻率選擇性衰落能力和極高頻譜效率引起了學術界和工業界的高度重視.其基本思想是把調制在單載波上的高速串行數據流,分成多路低速的數據流,調制到多個正交載波上并行傳輸,這樣在傳輸時,雖然整個信道是頻率選擇性衰落,但是各個子信道卻是平坦衰落,有效對抗了多經效應,同時由于各個子載波是正交的,極大提高了頻譜效率.可以預料的是,隨著通信系統將向基于IPv6核心網的全IP包的傳輸方向發展,越來越多的通信系統將具有"突發模式"的特征.本文關注的正是突發OFDM系統接收機設計和實現.由于IEEE 802.11a無線局域網是OFDM技術第一次真正的應用于突發系統,實現了面向IP的無線寬帶傳輸,所以基于IEEE 802.11a的突發OFDM系統有著重要的借鑒和研究價值,本文也正是圍繞著這個中心而展開.本文的各章節安排如下:在第一章中主要介紹OFDM的技術原理和在寬帶無線接入中的應用,同時引出本文所關注的突發OFDM接收機設計.在第二章中先介紹了相干接收和信道估計的概念,重點分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估計算法,然后在得到同步誤差表達式的基礎上,先用星座圖直觀的表現OFDM系統中各種同步誤差的影響,再從信噪比損失的角度對符種同步誤差進行分析.第三章是本文的重點之一,在本章中對基于IEEE 802.11a的各種同步算法包括幀檢測和符號定時、載波同步和采樣時鐘同步進行仿真和比較,并針對適合FPGA實現的同步算法進行了重點的分析.第四章也是本文的重點之一,提出了整個OFDM系統平臺的硬件結構和基于IEEE 802.11a的接收機FPGA設計方案,然后從整體上介紹了接收機的實現結構,并給出了接收機各個模塊的具體設計,最后對整個系統調試過程和測試結果進行了分析.
上傳時間: 2013-04-24
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正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數字調制技術,它具有頻譜利用率高、抗多徑能力強等特點,在寬帶無線多媒體通信領域中受到了廣泛的關注。 OFDM系統可分為連續工作模式和突發工作模式。在IEEE802.11a、HiperLANType2等無線局域網標準中采用了OFDM的突發工作模式,該模式下的接收機首先對符合某種特定格式的幀做出檢測。本文介紹了一種基于最小錯誤概率準則的幀檢測算法,提出了該算法的FPGA實現方案。 同步技術是OFDM最關鍵的技術之一,它包括載波頻率同步和符號同步。載波頻率同步是為了糾正接收端相對于發送端的載波頻率偏移,以保證子載波間的正交性;符號同步確定OFDM符號有用數據信息的開始時刻,也就是確定FFT窗的開始時刻。本文首先介紹了一種基于自相關的載波頻率同步算法,給出了它的FPGA實現方案,重點講述了其中用到的Cordic算法及其實現;然后介紹了分別基于互相關和自相關的兩種符號同步算法,給出了各自的FPGA實現方案,從實現的角度比較了兩種算法的優缺點,并且在FPGA設計中體現了面積復用和流水線操作的設計思想。 文章最后介紹了系統調試的情況,總結出一種ChipScopePro與Matlab相結合的調試方法,該方法在FPGA調試方面具有一定的通用性。
上傳時間: 2013-07-16
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隨著科技的發展和社會的進步,數字電視已逐漸成為現代電視的主流。利用今年是奧運年的契機,研究和推廣數字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國出臺的數字多媒體/電視廣播(DMB-T)標準,確立了中國自己的技術標準。以此來發展擁有自主知識產權的數字電視事業,不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質、文化要求,還可以帶動相關產業快速發展。 本課題在深入研究DMB-T國家標準的基礎上,首先對系統的調制系統進行了設計規劃,然后對信道調制的星座映射、系統信息插入、幀體數據處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進行了設計和仿真,并驗證了其正確性。 3780個子載波的時域同步正交多載波技術(TDS-OFDM)是DMB-T調制系統的關鍵技術之一。由于載波數不是2的整數次冪,考慮到實現的有效性,不能采用現已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對調制系統中特有的3780點IFFT,課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點和性能,綜合利用了三種算法優勢,考慮了算法的復雜度、運算的速度、資源的消耗,設計出一種新的算法,進行了Matlab驗證和基于FPGA(現場可編程門陣列)的仿真。分析表明,該算法所需的加法、乘法次數已很逼近4096點FFT算法。 DMB-T發射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波,由于其0.05的滾降系數在實現中比較苛刻,所以是設計的難點之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優濾波的方法設計了169階數字濾波器,其阻帶衰減達到了46.9dB,完全符合標準的要求;利用四倍插值的方法實現了I、Q合路的該濾波器的FPGA設計,并進行了設計優化,顯著降低了濾波器的運算量,大大節約了實現該濾波器所需的乘法器資源。
上傳時間: 2013-06-28
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近年來,人們對無線數據和多媒體業務的需求迅猛增加,促進了寬帶無線通信新技術的發展和應用。正交頻分復用 (Orthogonal Frequency Division Multiolexing,OFDM)技術已經廣泛應用于各種高速寬帶無線通信系統中。然而 OFDM 系統相比單載波系統更容易受到頻偏和時偏的影響,因此如何有效地消除頻偏和時偏,實現系統的時頻同步是 OFDM 系統中非常關鍵的技術。 本文討論了非同步對 OFDM 系統的影響,分析了當前用于 OFDM 系統中基于數據符號的同步算法,并簡單介紹非基于數據符號同步技術。基于數據符號的同步技術通過加入訓練符號或導頻等附加信息,并利用導頻或訓練符號的相關性實現時頻同步。此算法由于加入了附加信息,降低了帶寬利用率,但同步精度相對較高,同步捕獲時間較短。 隨著電子芯片技術的快速發展,電子設計自動化 (Electronic DesignAutomation,EDA) 技術和可編程邏輯芯片 (FPGA/CPLD) 的應用越來越受到大家的重視,為此文中對 EDA 技術和 Altera 公司制造的 FPGA 芯片的原理和結構特點進行了闡述,還介紹了在相關軟件平臺進行開發的系統流程。 論文在對基于數據符號三種算法進行較詳細的分析和研究的基礎上,尤其改進了基于導頻符號的同步算法之后,利用 Altera 公司的 FPGA 芯片EP1S25F102015 在 OuartusⅡ5.0 工具平臺上實現了 OFDM 同步的硬件設計,然后進行了軟件仿真。其中對基于導頻符號同步的改進算法硬件設計過程了進行了詳細闡述。不僅如此,對于基于 PN 序列幀的同步算法和基于循環前綴 (Cycle Prefix,CP) 的極大似然 (Maximam Likelihood,ML)估計同步算法也有具體的仿真實現。 最后,文章還對它們進行了比較,基于導頻符號同步設計的同步精度比較高,但是耗費芯片的資源多,另一個缺點是沒有頻偏估計,因此運用受到一定限制。基于 PN 序列幀的同步設計使用了最少的芯片資源,但要提取 PN 序列中的信號數據有一定困難。基于循環前綴的同步設計占用了芯片 I/O 腳稍顯多。這幾種同步算法各有優缺點,但可以根據不同的信道環境選用它們。
上傳時間: 2013-04-24
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正交頻分復用技術(OFDM)是未來寬帶無線通信中的關鍵技術。隨著用戶對實時多媒體業務,高速移動業務需求的迅速增加,OFDM由于其頻譜效率高,抗多徑效應能力強,抗干擾性能好等特點,該技術正得到了廣泛的應用。 OFDM系統的子載波之間必須保持嚴格的正交性,因此對符號定時和載波頻偏非常敏感。本課題的主要任務是分析各種算法的性能的優劣,選取合適的算法進行FPGA的實現。 本文首先簡要介紹了無線信道的傳輸特性和OFDM系統的基本原理,進而對符號同步和載波同步對接收信號的影響做了分析。然后對比了非數據輔助式同步算法和數據輔助式同步算法的不同特點,決定采用數據輔助式同步算法來解決基于IEEE 802.16-2004協議的突發傳輸系統的同步問題。最后部分進行了算法的實現和仿真,所有實現的仿真均在QuartusⅡ下按照IEEE 802.16-2004協議的符號和前導字的結構進行。 本文的主要工作:(1)采用自相關和互相關聯合檢測算法同時完成幀到達檢測和符號同步估計,只用接收數據的符號位做相關運算,有效地解決了判決門限需要變化的問題,同時也減少了資源的消耗;(2)在時域分數倍頻偏估計時,利用基于流水線結構的Cordic模塊計算長前導字共軛相乘后的相角,求出分數倍頻偏的估計值;(3)采用滑動窗口相關求和的方法估計整數倍頻偏值,在此只用頻域數據的符號位做相關運算,有效地解決了傳統算法估計速度慢的缺點,同時也減少了資源的消耗。
上傳時間: 2013-05-23
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在工業控制領域,多種現場總線標準共存的局面從客觀上促進了工業以太網技術的迅速發展,國際上已經出現了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業以太網協議。將傳統的商用以太網應用于工業控制系統的現場設備層的最大障礙是以太網的非實時性,而實現現場設備間的高精度時鐘同步是保證以太網高實時性的前提和基礎。 IEEE 1588定義了一個能夠在測量和控制系統中實現高精度時鐘同步的協議——精確時間協議(Precision Time Protocol)。PTP協議集成了網絡通訊、局部計算和分布式對象等多項技術,適用于所有通過支持多播的局域網進行通訊的分布式系統,特別適合于以太網,但不局限于以太網。PTP協議能夠使異質系統中各類不同精確度、分辨率和穩定性的時鐘同步起來,占用最少的網絡和局部計算資源,在最好情況下能達到系統級的亞微級的同步精度。 基于PC機軟件的時鐘同步方法,如NTP協議,由于其實現機理的限制,其同步精度最好只能達到毫秒級;基于嵌入式軟件的時鐘同步方法,將時鐘同步模塊放在操作系統的驅動層,其同步精度能夠達到微秒級。現場設備間微秒級的同步精度雖然已經能滿足大多數工業控制系統對設備時鐘同步的要求,但是對于運動控制等需求高精度定時的系統來說,這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時鐘同步方法受限于操作系統中斷響應延遲時間不一致、晶振頻率漂移等因素,很難達到亞微秒級的同步精度。 本文設計并實現了一種基于FPGA的時鐘同步方法,以IEEE 1588作為時鐘同步協議,以Ethernet作為底層通訊網絡,以嵌入式軟件形式實現TCP/IP通訊,以數字電路形式實現時鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點,通過準確捕獲報文時間戳和動態補償晶振頻率漂移等手段,相對于嵌入式軟件時鐘同步方法實現了更高精度的時鐘同步,并通過實驗驗證了在以集線器互連的10Mbps以太網上能夠達到亞微秒級的同步精度。
上傳時間: 2013-07-28
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采用現場可編程門陣列(FPGA)可以快速實現數字電路,但是用于生成FPGA編程的比特流文件的CAD工具在編制大規模電路時常常需要數小時的時間,以至于許多設計者甚至通過在給定FPGA上采用更多的資源,或者以犧牲電路速度為代價來提高編制速度。電路編制過程中大部分時間花費在布線階段,因此有效的布線算法能極大地減少布線時間。 許多布線算法已經被開發并獲得應用,其中布爾可滿足性(SAT)布線算法及幾何查找布線算法是當前最為流行的兩種。然而它們各有缺點:基于SAT的布線算法在可擴展性上有很大缺陷;幾何查找布線算法雖然具有廣泛的拆線重布線能力,但當實際問題具有嚴格的布線約束條件時,它在布線方案的收斂方面存在很大困難。基于此,本文致力于探索一種能有效解決以上問題的新型算法,具體研究工作和結果可歸納如下。 1、在全面調查FPGA結構的最新研究動態的基礎上,確定了一種FPGA布線結構模型,即一個基于SRAM的對稱陣列(島狀)FPGA結構作為研究對象,該模型僅需3個適合的參數即能表示布線結構。為使所有布線算法可在相同平臺上運行,選擇了美國北卡羅來納州微電子中心的20個大規模電路作為基準,并在布線前采用VPR399對每個電路都生成30個布局,從而使所有的布線算法都能夠直接在這些預制電路上運行。 2、詳細研究了四種幾何查找布線算法,即一種基本迷宮布線算法Lee,一種基于協商的性能驅動的布線算法PathFinder,一種快速的時延驅動的布線算法VPR430和一種協商A
上傳時間: 2013-05-18
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DVB-T機頂盒原理圖及PCB,文件中帶有原理圖與PCB,可以用PADS打開,希望學習硬件的可以好好學習學習一下哦,想做參考設計的請您仔細核對一下,不保證原理圖里面沒有bug,但是學習之用還是可以的^_^
上傳時間: 2013-06-11
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