隨著現(xiàn)代DSP、FPGA等數(shù)字芯片的信號處理能力不斷提高，基于軟件無線電技術的現(xiàn)代通信與信息處理系統(tǒng)也得到了更為廣泛的應用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件系統(tǒng)作為其應用平臺，把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現(xiàn)，從而將無線通信新系統(tǒng)、新產品的開發(fā)逐步轉移到軟件上來。另一方面，現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理速度、處理精度和動態(tài)范圍的要求也越來越高，需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業(yè)界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統(tǒng)一般均采用DSP+FPGA的架構，其中DSP主要負責完成系統(tǒng)通信和基帶信號處理算法，而FPGA主要完成信號預處理等前端算法，并提供系統(tǒng)常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統(tǒng)的FPGA軟件設計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統(tǒng)的架構。綜合考慮各方面因素，作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構成系統(tǒng)信號處理核心；以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統(tǒng)所需的各種接口，包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設接口。此外，作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統(tǒng)當中以擴展系統(tǒng)音視頻信號處理能力，體現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設計正逐漸成為現(xiàn)代FPGA應用的一個熱點。結合課題需要，作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內設計了一個嵌入式系統(tǒng)，完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制，并利用片內集成的三態(tài)以太網(wǎng)MAC硬核模塊，實現(xiàn)了系統(tǒng)與上位PC機之間的以太網(wǎng)通信鏈路。此外，為擴展系統(tǒng)功能，適應未來可能的軟件升級，進一步提高系統(tǒng)的通用性，還將嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后，作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發(fā)器的高速串行傳輸設計的關鍵技術和基本的設計方法，充分體現(xiàn)了目前高速實時信號處理系統(tǒng)的發(fā)展要求和趨勢。 @@關鍵詞：高速實時信號處理；FPGA；Virtex-5；嵌入式系統(tǒng)；MicroBlaze
標簽： FPGA 實時信號 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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移動無線信道特性對移動通信系統(tǒng)性能具有重要影響，移動信道建模和仿真對移動通信系統(tǒng)的研發(fā)具有重要意義。因此，對移動信道建模與仿真進行研究，具有重要的理論意義和實際應用價值。 本文從無線電波的傳播特點出發(fā)，分析了無線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數(shù)，重點分析了移動小尺度衰落模型；結合無線電波傳輸環(huán)境的特點，研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點，設計了基于FPGA的移動無線信道仿真器，同時給予了軟硬件驗證。 本文從衰落的數(shù)學模型角度研究了信道傳輸特性，以及各項參數(shù)對信道特性的影響。主要做了以下幾個方面的工作： 1.簡要介紹了無線電通信的發(fā)展史及信道建模與仿真的意義；論述了信道對無線信號主要的三類影響：自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落；分析了無線通信傳播環(huán)境，移動無線通信信道仿真的基本模型，同時介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實現(xiàn)方法。 2.對移動無線信道特性進行了Matlab仿真，對仿真結果進行了對比分析，對影響信道特性的主要參數(shù)設置進行了分析仿真。 3.設計了一種基于FPGA的移動無線信道仿真器，并對實現(xiàn)該仿真器的關鍵技術和實現(xiàn)方法進行了分析。該信道仿真器能夠實時模擬窄帶信號條件下無線信道的主要特點，如多徑時延、多普勒頻移、瑞利衰落等，其主要的技術指標達到了設計要求。該模擬器結構簡單，參數(shù)可調，易于擴展，通用性強，可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機中，以便于性能測試，也可應用于教學實踐。
上傳時間： 2013-04-24
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質、復雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設備領域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實時性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設計方法，實現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗證方法。 論文的主要貢獻如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關步驟，以減少緩沖區(qū)存儲單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內部的三個算法步驟融合在一起進行設計，可以省去存儲中間計算結果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設計技術，設置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術，合理規(guī)劃各計算子模塊的工作時序，將數(shù)據(jù)計算的時間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設計RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個，寄存器共有4024個，系統(tǒng)頻率可達69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實時性要求。實驗結果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質良好。
上傳時間： 2013-07-01
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安川變頻器的大功率逆變電路很有特色，它沒有采用負電源，值得大家學習。
上傳時間： 2013-07-28
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隨著社會的發(fā)展，人們對電力需求特別是電能質量的要求越來越高。但由于非線性負荷大量使用，卻帶來了嚴重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行帶來嚴重影響，給供用電設備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領域極為關注的問題。諧波檢測是諧波研究中重要分支，是解決其它相關諧波問題的基礎。因此，對諧波的檢測和研究，具有重要的理論意義和實用價值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測裝置，大多基于微處理器設計。微處理器是作為整個系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產品性能的好壞。而這種微處理器為主體構成的應用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點。由于微電子技術的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設計技術的發(fā)展，使得設計電力系統(tǒng)諧波檢測專用的集成電路成為可能，同時為諧波檢測裝置的硬件設計提供了一個新的發(fā)展途徑。本文目標就是設計電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路，從而可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測。采用專用集成電路進行諧波檢測裝置的硬件設計，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點，由于應用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路具有很好的應用前景。 本文首先介紹了國內外現(xiàn)行諧波檢測標準，調研了電力系統(tǒng)諧波檢測的發(fā)展趨勢；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測國標參數(shù)的測量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設計方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路的功能模型，對專用集成電路進行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測專用集成電路的并行結構。設計了基于FPGA的諧波檢測專用集成電路設計和驗證的硬件平臺。配合專用集成電路的電子設計自動化(EDA)工具構建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進行FPGA具體設計時，根據(jù)待實現(xiàn)功能的不同特點，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉換器進行模擬信號的采樣，并對采樣得到的數(shù)字量進行諧波分析等運算。然后將結果存入片內的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對數(shù)據(jù)處理模塊的結果進一步處理，得到其各自對應的最終值，并將結果通過串行通信接口發(fā)送給上位機。 最后，對設計實體進行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過邏輯分析儀對設計進行了驗證。在實驗室條件下，對監(jiān)測指標的運算結果進行了實驗測量，實驗結果表明該監(jiān)測裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測的總體要求。
標簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字高清電視是當前世界上最先進的圖像壓縮編碼技術和數(shù)字傳輸技術的結合，是高技術競爭的焦點之一。其中，信道處理系統(tǒng)及其相關芯片更是集中了數(shù)字信號處理、前向糾錯編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g，成為設計和開發(fā)整個數(shù)字電視系統(tǒng)的關鍵技術之一。本文以衛(wèi)星數(shù)字電視的信道處理系統(tǒng)為對象，結合國際通行的DVB-S/S2標準，研究了該系統(tǒng)在發(fā)射端的設計與實現(xiàn)所涉及到的一系列內容。 本文介紹了數(shù)字電視的發(fā)展概況和主要標準，特別是對我國衛(wèi)星電視的發(fā)展進行了詳細的介紹。然后，本文DVB-S/S2信道處理系統(tǒng)的基本原理進行了介紹和分析，主要包括RS碼、卷積碼、BCH碼、LDPC碼等的差錯編碼的基本原理，以及基帶信號處理的基本原理。在此基礎上對兩種系統(tǒng)的傳輸性能和DVB-S2的后向兼容系統(tǒng)分別進行了基于Matlab的仿真。最后闡述了基于FPGA的DVB-S調制器的信道編碼和調制實現(xiàn)，按功能對DVB-S/S2信道編碼過程進行模塊分解，并針對每個模塊進行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時序仿真及FPGA實現(xiàn)。DVB-S/S2調制器的核心是信道編碼和調制部分，利用FPGA在數(shù)字信號處理方面的優(yōu)勢，本文重點對其中的幾個關鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器、卷積編碼、BCH編碼、LDPC編碼等的實現(xiàn)算法進行了比較詳細的分析，并通過HDL描述和時序仿真來驗證算法正確性。
上傳時間： 2013-07-10
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在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計算機網(wǎng)絡領域中，安全問題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡應用的迅速發(fā)展，對安全的要求也逐漸加強。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，但由于它的計算復雜性大，所以在具體實現(xiàn)上還需要進一步研究。實現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)，對于增強信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應用價值，相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會有更好的應用前景。 對于密碼系統(tǒng)，我們希望它占用的空間更少，實現(xiàn)的時間更短，安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法，對主要算法進行實現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調思想實現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達到這個目標。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個核心運算——有限域乘法運算和有限域求逆運算。對有限域乘法運算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語言進行了實現(xiàn)，并對它們的結果進行對比，重點在于對并行度不同的串并混合算法進行實現(xiàn)比較，找到面積和速度的最佳結合點。通過對算法的實現(xiàn)和比較，發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調性較好的8位串并混合算法在實際中協(xié)調性并不是很好，最終得出結論，在所做實驗的四種情況中，面積和速度協(xié)調性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對有限域求逆運算的三種算法在FPGA上用VHDL語言進行實現(xiàn)比較，找到單獨實現(xiàn)有限域求逆運算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運算相結合的算法(使用域乘法求逆的算法)，為軟硬協(xié)調實現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎。 論文然后提出了軟硬協(xié)調的方法實現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想，并對整個系統(tǒng)進行了軟硬件部分的劃分。通過分析，將標量乘算法，除子算法和多項式環(huán)算法劃分到軟件部分，并對其中的標量乘運算進行了詳細的分析介紹，將有限域算法歸于硬件部分并對其進行了簡單描述。在最后對全文進行總結，提出進一步需要開展的工作。
上傳時間： 2013-04-24
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本項目完成的是基于中國“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調制”國家標準的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設計與實現(xiàn)。在本設計中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎構建的主硬件處理平臺。對于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機化)、前向糾錯編碼(FEC)、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調制)、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設計實現(xiàn)的。其中關鍵技術：TDS-OFDM技術及其和絕對時間同步的復幀結構、信號幀的頭和幀體保護技術、低密度校驗糾錯碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國標的自主創(chuàng)新特點，為數(shù)字電視領域首次采用。其硬件實現(xiàn)，亦尚未有具體產品參考。 本文首先介紹了當今國內外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國數(shù)字電視地面廣播傳輸國家標準的頒布背景。并對國標系統(tǒng)技術原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結構以及FPGA設計的相關知識進行了簡要介紹。在此基礎上，第三章重點、詳細地介紹了基于FPGA實現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結構設計，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設計和實現(xiàn)，包括設計方案、算法和結構的選取、FPGA實現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對整個系統(tǒng)的級連調試過程中，對系統(tǒng)結構進行的優(yōu)化調整，并對級連后的整個系統(tǒng)的性能進行了仿真、分析和驗證。作者在項目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關資料，了解并分析國標系統(tǒng)的技術結構和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國標的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調整和改進了3780點IFFT OFDM調制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設計并驗證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯編碼、符號星座映射、符號交織、系統(tǒng)信息復用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設計和驗證。 5.在系統(tǒng)級連調試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結構特點，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結構。 6.完成了整個發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調試、分析和驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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雷達截獲接收機、反輻射導彈等電子設備的使用對軍用雷達的生存構成了嚴重威脅。因此，雷達必須避免被敵方電子設備截獲和干擾。這種形式下噪聲雷達應運而生，其中一種很成熟的便是噪聲調頻雷達。上世紀八十年代，我們課題組成功研制了噪聲調頻雷達原理樣機。雖然該雷達具有十分優(yōu)異的LPI性能，但是限于當時的電子技術水平，該雷達采用模擬器件實現(xiàn)，使得雷達的體積較大、工作穩(wěn)定性受外界環(huán)境影響大，在小型化、高精度的應用領域受到諸多限制。FPGA是上世紀八十年代發(fā)展起來的數(shù)字技術，具有體積小、精度高、穩(wěn)定性好和速度快等特點。 本文在噪聲雷達課題組研究的基礎上，設計實現(xiàn)噪聲調頻雷達信號處理系統(tǒng)。內容安排如下：第一章介紹噪聲雷達的研究背景和發(fā)展前景；第二章介紹噪聲調頻雷達的原理，證明混頻器輸出信號各態(tài)歷經(jīng)性；第三章介紹FPGA開發(fā)軟硬件環(huán)境；第四章詳細闡述基于FPGA技術的噪聲調頻雷達信號處理系統(tǒng)設計和系統(tǒng)中關鍵模塊的設計實現(xiàn)；第五章對設計的FPGA信號處理系統(tǒng)進行仿真和驗證。最后，第六章對全文進行總結，指出了設計中的不足和須改進的地方。
上傳時間： 2013-05-21
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自香農先生于1948年開創(chuàng)信息論以來，經(jīng)過將近60年的發(fā)展，信道編碼技術已經(jīng)成為通信領域的一個重要分支，各種編碼技術層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農限性能的優(yōu)秀糾錯碼，并已在數(shù)字電視、無線通信、磁盤存儲等領域得到大量應用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門的話題之一，用手機看北京奧運，已經(jīng)成為每一個中國人的夢想。最近兩年我國頒布了兩部與數(shù)字電視有關的通信標準，分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-TH)和移動多媒體(CMMB)即俗稱的手機電視標準。數(shù)字電視正與每個人走得越來越近，我國預期在2015年全面實現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標準的核心技術之一的前向糾錯碼技術已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點，相應的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標準中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式，在CMMB標準中用到了LDPC碼和RS碼的級聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標準中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個與數(shù)字電視相關的標準：數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-TH)、手機電視標準(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標準(DVB-S2)為切入點，深入研究它們的編碼方式，設計了這三個標準中的LDPC碼編碼器，并在FPGA上實現(xiàn)了前兩個標準的編碼芯片，實現(xiàn)了DMB-TH標準中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復用。在研究CMMB標準中編碼器設計時，提出一種改進的LU分解算法，該分解方式適合任意的H矩陣，具有一定的廣泛性。測試結果表明，芯片邏輯功能完全正確，速度和資源消耗均達到了標準的要求，具有一定的商用價值。
上傳時間： 2013-07-07
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