擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比,具有很強(qiáng)的抗窄帶干擾,抗多徑干擾,抗人為干擾的能力,并具有信息隱蔽、多址保密通信等優(yōu)點(diǎn)。在近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。本論文主要討論和實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的解擴(kuò)解調(diào)處理。論文對(duì)該直擴(kuò)通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了相關(guān)研究,最后用Altera公司的最新的FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)Quarus Ⅱ5.0實(shí)現(xiàn)了相關(guān)設(shè)計(jì)。 整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分,發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送部分主要有串并轉(zhuǎn)換、差分卷積編碼、PN碼擴(kuò)頻、QPSK調(diào)制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數(shù)字下變頻、解擴(kuò)解調(diào)等模塊。 論文首先介紹了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并介紹了本論文的研究思路和內(nèi)容。 然后,論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法,結(jié)合實(shí)際需要,設(shè)計(jì)了一種零中頻DSSS解調(diào)解擴(kuò)方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析,采用了基于數(shù)字外差調(diào)制的自適應(yīng)陷波器來(lái)進(jìn)行前端窄帶干擾抑制處理,用基于自適應(yīng)門限技術(shù)的滑動(dòng)相關(guān)捕獲和分時(shí)復(fù)用單相關(guān)器跟蹤來(lái)改善PN碼同步的性能,用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環(huán)來(lái)減少載波提取的算法復(fù)雜度,用改進(jìn)型CORDIC算法實(shí)現(xiàn)NCO來(lái)方便的進(jìn)行擴(kuò)展。 接著,論文給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和發(fā)送及接受子系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),給出了仿真結(jié)果。 然后論文介紹了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和它在真實(shí)系統(tǒng)中連機(jī)調(diào)試所得到的測(cè)試結(jié)果,結(jié)果表明該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定,靈活性好,生產(chǎn)調(diào)試容易,體積小,便于升級(jí)等特點(diǎn)并且達(dá)到課題各項(xiàng)指標(biāo)的要求。 最后是對(duì)論文工作的一些總結(jié)和對(duì)今后工作的展望。
標(biāo)簽: FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間: 2013-05-23
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Reed-Solomon碼(簡(jiǎn)稱RS碼)是一種具有很強(qiáng)糾正突發(fā)和隨機(jī)錯(cuò)誤能力的信道編碼方式,在深空通信、移動(dòng)通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文簡(jiǎn)要介紹了有限域基本運(yùn)算的算法和常用的RS編碼算法,分析了改進(jìn)后的Euclid算法和改進(jìn)后的BM算法,針對(duì)改進(jìn)后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實(shí)現(xiàn)方案并改進(jìn)了該算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),在譯碼器復(fù)雜度和譯碼延時(shí)上作了折衷,降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器,證明了該方案的可行性。
上傳時(shí)間: 2013-06-11
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隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,尤其是今年3G牌照的發(fā)放,視頻業(yè)務(wù)在移動(dòng)多媒體方面將會(huì)有更加重要的地位,所以在移動(dòng)終端上實(shí)現(xiàn)支持高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的解碼功能就成為一項(xiàng)非常有實(shí)際意義的工作。 H.264作為新一代的高壓縮率的視頻標(biāo)準(zhǔn),憑借其較高的壓縮率和優(yōu)秀圖像質(zhì)量,使得H.264只要利用較小的空間就能存儲(chǔ)更多的視頻數(shù)據(jù),在更低的網(wǎng)絡(luò)帶寬條件下提供更優(yōu)質(zhì)量的視頻。然而高度的壓縮必然付出較高的硬件代價(jià)。如何能完成視頻良好解碼并能節(jié)約硬件資源成為研究熱點(diǎn)。 考慮到H.264視頻編解碼的計(jì)算復(fù)雜度,在硬件選擇上一般比較注重高性能處理器的選擇。計(jì)算目前主流的實(shí)現(xiàn)方式包括ASIC的專用集成芯片實(shí)現(xiàn)或者是DSP的軟件實(shí)現(xiàn)。ARM處理器伴隨技術(shù)的進(jìn)步,尤其是對(duì)支持?jǐn)?shù)字信號(hào)處理的功能加強(qiáng)后,在視頻編解碼領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 本文以WindowsCE5.0和S3C2440A嵌入式平臺(tái)作為H.264解碼器的載體,研究的代碼版本是t264-src-0.14,主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作: 研究了H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)和它的體系結(jié)構(gòu),尤其是對(duì)解碼器部分進(jìn)行了硬件要求的分析。 深入研究了WINCE5.0和ARM結(jié)合的平臺(tái)特性,根據(jù)實(shí)際的硬件平臺(tái)需要,定制了相應(yīng)的操作系統(tǒng)。 完成了基于T264代碼的解碼庫(kù)在WINCE5.0下的移植,并進(jìn)行了相應(yīng)的代碼和算法的優(yōu)化并完成了基于WINCE5.0操作系統(tǒng)下播放程序的編寫。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,在基于單核的ARM芯片中,主要靠軟件進(jìn)行QCIF格式的H.264視頻解碼從而獲得良好播放效果的方法是有效的。
標(biāo)簽: WindowsCE H264 ARM 解碼器
上傳時(shí)間: 2013-07-24
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本文介紹了一種基于AVR 單片機(jī)Atmel 169,與旋轉(zhuǎn)編碼器AS5040 及3966 控制直流電機(jī)構(gòu)成的電風(fēng)扇360 度內(nèi)搖頭角度調(diào)節(jié)裝置的實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)了AS5040 旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路、P
標(biāo)簽: AVR 360 單片機(jī) 電風(fēng)扇
上傳時(shí)間: 2013-05-19
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該論文討論如何采用一種串行無(wú)逆的Berlekamp-Massey(BM)算法,設(shè)計(jì)應(yīng)用于DVB系統(tǒng)中的RS(204,188)信道編碼/解碼電路,并通過(guò)FPGA的驗(yàn)證.RS解碼器的設(shè)計(jì)采用無(wú)逆BM算法,并利用串行方式來(lái)實(shí)現(xiàn),不僅避免了求逆運(yùn)算,而且只需用3個(gè)有限域乘法器就可以實(shí)現(xiàn),大大的降低了硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度,并且因?yàn)樵谟布?shí)現(xiàn)上,采用了3級(jí)流水線(pipe-line)的處理結(jié)構(gòu).RS編碼器的設(shè)計(jì)中,利用有限域常數(shù)乘法器的特性對(duì)編碼電路進(jìn)行優(yōu)化.這些技術(shù)的采用大大的提高了RS編/解碼器的效率,節(jié)省了RS編/解碼器所占用資源.
上傳時(shí)間: 2013-08-05
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JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),它相比JPEG有很多新的特性,如漸進(jìn)傳輸和感興趣區(qū)域編碼等,因而它具有廣闊的應(yīng)用前景,特別是在數(shù)碼相機(jī)、PDA等便攜式設(shè)備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優(yōu)化截?cái)帱c(diǎn)的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法,其計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于JPEG,完全采用軟件方案實(shí)現(xiàn)將會(huì)占用大量的處理器時(shí)間和內(nèi)存開(kāi)銷,而且速度較慢,實(shí)時(shí)處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產(chǎn)品、消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用,打開(kāi)巨大的潛在市場(chǎng),研究硬件實(shí)現(xiàn)的算法實(shí)時(shí)處理方案具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 EBCOT算法是一個(gè)兩層的編碼引擎,其中的上下文編碼的運(yùn)算量約占到總運(yùn)算量的50%,是提高編碼速度的關(guān)鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運(yùn)算,沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算,但邏輯控制流程復(fù)雜繁瑣,對(duì)存儲(chǔ)器訪問(wèn)頻繁,采用DSP或者其他的通用處理器通過(guò)指令控制實(shí)現(xiàn)該算法,未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片,以電路邏輯的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)該算法并進(jìn)行優(yōu)化,在研究和分析了上下文編碼算法運(yùn)算特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了列判斷和交錯(cuò)存儲(chǔ)相結(jié)合的硬件實(shí)現(xiàn)方案,并采用硬件描述語(yǔ)言Verilog在寄存器傳輸級(jí)描述了相應(yīng)的硬件電路。通過(guò)功能仿真和邏輯綜合后,所獲得的上下文編碼模塊最大時(shí)鐘頻率為101MHz,且能在130ms內(nèi)完成對(duì)一幅512×512灰度圖像的編碼,性能比Jasper軟件中的實(shí)現(xiàn)方案提高了75%。 JPEG2000的一個(gè)重要特性是其具有漸進(jìn)傳輸?shù)哪芰Γa流組織是獲得漸進(jìn)傳輸特性的技術(shù)關(guān)鍵。碼流組織通過(guò)在輸出碼流中安排數(shù)據(jù)包的先后順序來(lái)實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)哪康摹1疚膶?duì)JPEG2000中實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸?shù)臋C(jī)制進(jìn)行了分析,并研究了碼流組織的算法實(shí)現(xiàn)。 為了對(duì)JPEG2000算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證,本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和ARM的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái),其中FPGA主要完成算法中運(yùn)算量較大的小波變換、上下文編碼和算術(shù)編碼,而ARM處理器則完成碼流組織、數(shù)據(jù)打包以及和PC機(jī)的通信。本文在該平臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的算法模塊功能正確,并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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卷積碼是無(wú)線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法,它具有譯碼效率高、速度快等特點(diǎn),被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實(shí)現(xiàn)約束長(zhǎng)度為9,碼率為1/2,采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念,闡述了Viterbi算法的原理,重點(diǎn)討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了采用“串-并”結(jié)合運(yùn)算方式的Viterbi譯碼器,并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測(cè)試通過(guò)。本文的主要工作如下: 1.對(duì)輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式,對(duì)歐氏距離的計(jì)算方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化,以便于用硬件電路方式實(shí)現(xiàn)。 2.對(duì)ACS運(yùn)算單元采用了“串-并”結(jié)合的運(yùn)算方式,和全并行的設(shè)計(jì)相比,在滿足譯碼速度的同時(shí),節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲(chǔ)器的組織方式,簡(jiǎn)化了控制模塊的邏輯電路,優(yōu)化了系統(tǒng)的時(shí)序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法,與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比,減少了寄存器的使用,大大降低了功耗和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計(jì)了一個(gè)仿真平臺(tái),采用Modelsim仿真器對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了功能仿真,結(jié)果完全正確。同時(shí)提出了一種在被測(cè)設(shè)計(jì)內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法,巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果,提高了追蹤錯(cuò)誤的效率。 5.該設(shè)計(jì)在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過(guò)測(cè)試,最大運(yùn)行時(shí)鐘頻率110MHz,最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對(duì)譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器IP核進(jìn)行了性能比較,比較結(jié)果證明本文中設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器具有很高的工程實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽: Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時(shí)間: 2013-07-23
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數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時(shí),受到噪聲的影響,誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農(nóng)信息理論,只要使Es/N0足夠大,就可以達(dá)到任意小的誤碼率。采用差錯(cuò)控制編碼,即信道編碼技術(shù),可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對(duì)信息元處理方式不同,信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小,實(shí)現(xiàn)最佳譯碼與準(zhǔn)最佳譯碼更加容易。卷積碼運(yùn)用廣泛,被ITU選入第三代移動(dòng)通信系統(tǒng),作為包括WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA在內(nèi)的信道編碼的標(biāo)準(zhǔn)方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務(wù)通道中的幀結(jié)構(gòu),對(duì)CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進(jìn)行了分析,并基于MATLAB平臺(tái)做了相應(yīng)的譯碼性能仿真。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設(shè)計(jì)上具有以下創(chuàng)新之處:(1)采用通用碼表結(jié)構(gòu),支持可變碼率;幀控制模塊和頻率控制器模塊的設(shè)計(jì)中采用計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等器件實(shí)現(xiàn)了可變幀長(zhǎng)、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結(jié)合流水線結(jié)構(gòu)思想,利用四個(gè)ACS模塊并行運(yùn)行,加快數(shù)據(jù)處理速度;在ACS模塊中,將路徑度量值存貯器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞,縮短存儲(chǔ)器讀寫時(shí)間,使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長(zhǎng)度的溢出,提出了保護(hù)處理策略。我們還將設(shè)計(jì)結(jié)果在APEXEP20K30E芯片上進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長(zhǎng)處理能力,可以運(yùn)行于40MHZ系統(tǒng)時(shí)鐘下,內(nèi)部最高譯碼速度可達(dá)625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的通用性和高速性,可以方便地應(yīng)用于CDMA2000移動(dòng)通信系統(tǒng)。
上傳時(shí)間: 2013-06-24
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本文以某型號(hào)接收機(jī)的應(yīng)用為背景,主要論述了如何實(shí)現(xiàn)基于FPGA的參數(shù)化的Viterbi譯碼器的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)核。文中詳細(xì)論述了譯碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、VerilogHDL(硬件描述語(yǔ)言)實(shí)現(xiàn)、仿真測(cè)試等。這些可變的參數(shù)包括:碼型、ACS(加比選)單元的數(shù)目、軟判決比特?cái)?shù)、回溯深度等。用戶可以根據(jù)自己的需要設(shè)置不同的參數(shù)由開(kāi)發(fā)工具生成不同的譯碼器用于不同的系統(tǒng)。 本文的創(chuàng)新之處在于,針對(duì)FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出了一種新的累加度量RAM的組織形式,大大節(jié)省了嵌入式RAM塊;提出了一種新的累加度量值的歸一化辦法;此外還給出了用Matlab建模得到軟判決信息輔助仿真工具進(jìn)行電路仿真的方法,大大提高了仿真的速度。 所設(shè)計(jì)的(2,1,7)連續(xù)型5比特軟判決譯碼器已經(jīng)應(yīng)用于某型號(hào)接收機(jī),經(jīng)受了實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
標(biāo)簽: Viterbi FPGA 參數(shù) 譯碼器
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器,用于采集導(dǎo)彈過(guò)載模擬試車臺(tái)的各種參數(shù),來(lái)評(píng)價(jià)導(dǎo)彈在飛行過(guò)程中的性能,由于試車臺(tái)是高速旋轉(zhuǎn)體,其工作環(huán)境惡劣,受電磁干擾大,而且設(shè)備要求高,如果遇到設(shè)備故障或設(shè)備事故,其損失相當(dāng)巨大,保證設(shè)備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,選用了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì),其優(yōu)點(diǎn)是FPGA技術(shù)在數(shù)據(jù)采集器中可以進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應(yīng)性,并且可以將整個(gè)PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可編程序系統(tǒng),用戶只要稍加變更程序,則系統(tǒng)的被測(cè)路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、碼速率、標(biāo)度等均可改變以適應(yīng)任何場(chǎng)合。并且采用合理的糾錯(cuò)和加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過(guò)對(duì)PCM通信的特點(diǎn)研究,研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個(gè)模塊的具體建模與設(shè)計(jì),系統(tǒng)采用的是FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理,采用VHDL實(shí)現(xiàn)了數(shù)字復(fù)接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設(shè)計(jì)。采用基于NiosII實(shí)現(xiàn)串口通訊,構(gòu)建了實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測(cè)試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)PCM信號(hào)的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強(qiáng)的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯(cuò)可控、易加密、易與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合,并且誤碼率較低,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標(biāo)簽: FPGA PCM 通信實(shí)現(xiàn) 多路
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