擴頻通信技術是信息時代的三大高技術通信傳輸方式之一，與常規(guī)的通信技術相比。具有低截獲率、強抗噪聲、抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點，目前已從軍事領域向民用領域迅速發(fā)展。在民用化之后，它被迅速推廣到各種公用和專用通信網絡之中，如衛(wèi)星通信、數據傳輸、定位、測距等系統(tǒng)中。 擴頻通信技術中，最常見的是直接序列擴頻通信(DSSS)系統(tǒng)，然而目前專用擴頻芯片大部分功能都已固化。缺少產品開發(fā)的靈活性。其次，目前用FPGA與DSP相結合實現的直接序列擴頻的收發(fā)系統(tǒng)比較多，系統(tǒng)復雜且成本高。另外，現代擴頻通信系統(tǒng)在接收和發(fā)送端需要完成許多快速復雜的信號處理，這對電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此，設計一個全部用FPGA技術實現的擴頻通信收、發(fā)系統(tǒng)具有較強的實際應用價值。 根據FPGA的高速并行處理能力和全硬件實現的特點，采用直接序列擴頻技術，借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具，完成了系統(tǒng)的軟件仿真和硬件電路設計。實驗結果表明，比用傳統(tǒng)的FPGA與DSP相結合實現方式，提高了處理速度，減少了硬件延時。同時采用了流水線技術，提高了系統(tǒng)并行處理的能力。并且系統(tǒng)功能可以通過程序來修改和升級，與專用擴頻芯片相比，具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個芯片中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著網絡技術和通信技術的突飛猛進，人們對通信的保密性能，抗干擾能力的要求越來越高，而且對信息隱蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。這些要求的實現都離不開擴頻通信技術的應用，而擴頻通信芯片作為擴頻通信網絡的核心器件，自然也成了研究的重點。本論文旨在借鑒國內外相關研究成果，并以家庭電力線通信環(huán)境為背景，驗證了一種CDMA碼分多址通信的實現方案，并通過智能家庭系統(tǒng)展示了其應用效果。 本課題以構建家庭電力載波通信網絡為目標，首先，以兩塊Cyclone系列FPGA開發(fā)板為基礎，分別作為發(fā)送單元和接收單元，構建了系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺；以QuartusⅡ 7.2為開發(fā)環(huán)境，運用Verilog硬件描述語言，編寫擴頻模塊和解擴模塊，并且進行了測試、仿真和綜合，驗證了通過專用芯片實現擴頻通信系統(tǒng)的可行性。應用方面，采用電力線載波通信芯片，提出了一種由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統(tǒng)。用戶通過WEB方式登陸嵌入式網關，智能插線板能夠在嵌入式網關的控制下控制電器的電源、發(fā)送紅外遙控指令，實現對家電的遠程遙控。使用兩塊FPGA開發(fā)板，實現了擴頻通信基本收發(fā)是本設計得主要成果；將擴頻通訊技術、嵌入式Web技術引入到智能家庭系統(tǒng)的設計當中是本文的一個特點。 仿真和實驗表明：采用電力線載波通信芯片組建家庭網絡的方案可行，由智能插線板和嵌入式網關構成的家電控制系統(tǒng)能靈活、便捷地實施家電控制，并具有一定的節(jié)能效果。
上傳時間： 2013-06-17
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軟件無線電DDC(數字下變頻)系統(tǒng)作為前端ADC與后端通用DSP器件之間的橋梁，通過降低數據流的速率，把低速數據送給后端通用DSP器件進行處理，其性能的優(yōu)劣將對整個軟件無線電系統(tǒng)的穩(wěn)定性產生直接影響。采用專用DDC芯片完成數字下變頻，雖然具有抽取比大、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，但價格昂貴，靈活性不強，不能充分體現軟件無線電的優(yōu)勢。FPGA工藝發(fā)展迅速，處理能力大大增強，相對于ASIC、DSP來說具有吞吐量高、開發(fā)周期短、可實現在線重構等諸多優(yōu)勢。正因為這些優(yōu)點，使得FPGA在軟件無線電的研究和開發(fā)中起著越來越重要的作用。 本次設計的目標是在一塊FPGA芯片上實現單通道數字下變頻系統(tǒng)。現階段主要對軟件無線電數字下變頻器的FPGA實現方法進行了研究分析，重點完成了其主要模塊的設計和仿真以及初步的系統(tǒng)級驗證。 論文首先對軟件無線電數字下變頻的國內外現狀進行了分析，然后對FPGA實現數字下變頻設計的優(yōu)勢作了闡述。在對軟件無線電理論基礎、數字信號處理的相關知識深入研究的基礎上重點研究軟件無線電數字下變頻技術。對數字下變頻的NCO、混頻、CIC、HB、FIR模塊的實現方法進行深入研究，在：MATLAB中設定整體系統(tǒng)方案、完成模塊劃分和接口定義，并對部分模塊建立數學模型并仿真、對模塊的性能進行優(yōu)化。從數字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此問的性能制約，從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結構以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。最后通過使用編寫'Verilog程序和調用部分lP Core相結合的方法完成數字下變頻各個模塊的設計并完成仿真和調試。結果表明設計的思想和結構是正確的，在下一步工作中主要完成系統(tǒng)的板級調試。
上傳時間： 2013-04-24
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在衛(wèi)星通信、移動通信技術快速發(fā)展的今天，短波這一最古老和傳統(tǒng)的通信方式不僅沒有被淘汰，還在快速發(fā)展。其通信距離遠、設備簡單以及移動方便等優(yōu)點被廣泛應用于無線通信領域。 數字調制技術作為通信領域中極為重要的一個方面，也得到了迅速發(fā)展。全數字調制解調技術的使用使各類現代調制解調技術融合一體，目前國內多速率/多制式調制解調大多基于通用．DSP實現，支持的速率比較低。由于運算量大和硬件參數的限制，采用通用DSP無法勝任高速率調制解調的任務。現代FPGA可以提供支持以低系統(tǒng)丌銷、低成本實現高速乘．累加超前進位鏈的DSP算法。本文采用理論與實踐相結合的方式研究基于FPGA技術來實現短波數字信號的調制解調。通過對具體的FPGA系統(tǒng)設計與調試，將理論應用到實際中。 本文通過具體的EPlC60240C8芯片作為處理器的FPGA實驗板，研究了短波數字信號調制解調的設計與丌發(fā)過程。分析了現代通信的各種調制方式．誤碼率。得出了不同的調制方式的優(yōu)劣性。最后重點提出了QPSK的調制解調方法。給出了Qf'SK的調制解調框圖、QPSK的SystemView系統(tǒng)仿真、VHDL程序進行調制解調，在OUARTUS上進行仿真。然后設計AD/DA輸入輸出電路，對短波數字信號進行調制解調。通過設計的AD/DA電路輸入短波數字信號進行調制解調，然后輸出原始的模擬信號。文中還對比了其他的調制解調方式，通過對比，發(fā)現不同的調制解調方式對短波信號的影響。最后，通過比較FPGA與DSP在處理高速率、大容量的數字信號，得出不同的結論。展示了FPGA在這方面的優(yōu)越性。
上傳時間： 2013-06-05
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近年來，隨著FPGA技術的出現，憑借著它在設計上的優(yōu)越性，使得它在各電子設計領域上備受關注。在數字控制系統(tǒng)的應用領域也越來越廣泛。本課題主要研究了FPGA技術和無線通訊技術在高頻感應加熱控制系統(tǒng)的應用，目的在于實現一個安全穩(wěn)定的高頻感應加熱環(huán)境。 本文首先介紹了高頻感應加熱系統(tǒng)所涉及的一些概念及所要用到的一些技術。然后對系統(tǒng)實現的原理及實現可行性進行了深入的研究分析，確定了主電路的拓撲結構為串聯(lián)諧振式，功率調節(jié)方式為容性移相調功：計算確定了系統(tǒng)中各個元件的參數和符號。最后按照FPGA的設計流程，設計實現了系統(tǒng)所需的各個硬件電路。 本文將無線通訊的技術引入了高頻感應加熱系統(tǒng)的控制。利用FPGA技術將RF無線通訊電路的控制部分與其他控制電路集成到一塊FPGA芯片里，這樣大大縮小了系統(tǒng)的體積，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使得對高頻感應加熱系統(tǒng)的控制更加智能化，同時也使得其操作安全性得到了很大的提高，從而達到了我們的目的。 研究結果表明，利用FPGA技術以及無線通訊技術的集成來實現智能化數字控制系統(tǒng)是很可行的方法。本文研究的感應加熱控制系統(tǒng)運行良好。
上傳時間： 2013-05-31
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隨著各種非線性電力電子設備的大量應用，電網中的諧波污染日益嚴重。為了保證電力系統(tǒng)的安全經濟運行，保證電氣設備和用電人員的安全，治理電磁環(huán)境污染、維護綠色環(huán)境，研究實時、準確的電力諧波分析系統(tǒng)，對電網中的諧波進行實時檢測、分析和監(jiān)控，都具有重要的理論和工程實際意義。 目前實際應用的電力諧波分析系統(tǒng)大多是以單片機為核心組成。單片機運行速度慢，實時性較差，不能滿足實際應用中對系統(tǒng)實時性越來越高的要求。另外，單片機的地址線和數據線位數較少，這使得由單片機構成的電力諧波分析系統(tǒng)外圍電路龐大，系統(tǒng)的可靠性和可維護性上都大打折扣。 本文首先研究了電力諧波的產生，危害及國內外研究現狀，對電力諧波檢測中常用的各種算法進行分析和比較；然后介紹了FPGA芯片的特性和SOPC系統(tǒng)的特點，并分析比較了傳統(tǒng)測量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測量儀器的特性。綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、主要工藝發(fā)展及目前的應用情況。 然后，對整個諧波處理器系統(tǒng)的框架及結構進行描述，包括系統(tǒng)的功能結構分配，外圍硬件電路的結構及軟件設計流程。其后，針對系統(tǒng)外圍硬件電路、FFTIP核設計和SOPC系統(tǒng)的組建，進行詳細的分析與設計。系統(tǒng)采用NiosⅡ處理器核和FFT運算協(xié)處理器相結合的結構。FFT運算用專門的FFT運算協(xié)處理器核完成，使得系統(tǒng)克服的單片機系統(tǒng)實時性差和速度慢的缺點。FFTIP核采用現在ASIC領域的一種主流硬件描述語言VHDL進行編寫，采用順序的處理結構和IEEE浮點標準運算，具有系統(tǒng)簡單、占用硬件資源少和高運算精度的優(yōu)點。諧波分析儀系統(tǒng)組建采用SOPC系統(tǒng)。SOPC系統(tǒng)具有可對硬件剪裁和添加的特點，使得系統(tǒng)的更簡單，應用面更廣，專用性更強的優(yōu)點。最后，給出了對系統(tǒng)中各模塊進行仿真及系統(tǒng)生成的結果。
上傳時間： 2013-04-24
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在數字化、信息化的時代，數字集成電路應用得非常廣泛。隨著微電子技術和工藝的發(fā)展，數字集成電路從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路(VLSIC)逐步發(fā)展到今天的專用集成電路(ASIC)。但是ASIC因其設計周期長，改版投資大，靈活性差等缺陷制約著它的應用范圍。可編程邏輯器件的出現彌補了ASIC的缺陷，使得設計的系統(tǒng)變得更加靈活，設計的電路體積更加小型化，重量更加輕型化，設計的成本更低，系統(tǒng)的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPID等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。 本論文撰寫的是用FPGA來實現無人小飛機系統(tǒng)中基帶信號的處理過程。整個信號處理過程全部采用VHDL硬件描述語言來設計，并用Modelsim仿真系統(tǒng)功能進行調試，最后使用了Xilinx 公司可編程的FPGA芯片XC2S100完成，滿足系統(tǒng)設計的要求。 本文首先研究和討論了無線通信系統(tǒng)中基帶信號處理的總體結構，接著詳細闡述了各個模塊的設計原理和方法，以及FPGA結果分析，最后就關鍵技術和難點作了詳細的分析和研究。本文的最大特色是整個系統(tǒng)全部采用FPGA的方法來設計實現，修改靈活，體積小，功耗小。本系統(tǒng)的設計包括了數字鎖相環(huán)、糾錯編解碼、碼組交織、擾碼加入、巴克碼插入、幀同步識別、DPSK調制解調及選擇了整體的時序，所有的組成部分都經過了反復地修改和調試，取得了良好的數據處理效果，其關鍵之處與難點都得到了妥善地解決。本文分別在發(fā)射部分(編碼加調制)和接收部分(解調加解碼)相獨立和相聯(lián)系的情況下，獲得了仿真與實測結果。
標簽： FPGA 無線通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-05
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隨著集成電路的設計規(guī)模越來越大，FPGA為了滿足這種設計需求，其規(guī)模也越做越大，傳統(tǒng)平面結構的FPGA無法滿足實際設計需求。首先是硬件設計上的很難控制，其次就是計算機軟件面臨很大挑戰(zhàn)，所有復雜問題全部集中到布局布線(P&R)這一步，而實際軟件處理過程中，P&R所占的時間比例是相當大的。為了緩解這種軟件和硬件的設計壓力，多層次化結構的FPGA得以采用。所謂層次化就是可配置邏輯單元內部包含多個邏輯單元(相對于傳統(tǒng)的單一邏輯單元)，并且內部的邏輯單元之間共享連線資源，這種結構有利于減少芯片面積和提高布通率。與此同時，FPGA的EDA設計流程也多了一步，那就是在工藝映射和布局之間增加了基本邏輯單元的裝箱步驟，該步驟既可以認為是工藝映射的后處理，也可認為是布局和布線模塊的預處理，這一步不僅需要考慮打包，還要考慮布線資源的問題。裝箱作為連接軟件前端和后端之間的橋梁，該步驟對FPGA的性能影響是相當大的。 本文通過研究和分析影響芯片步通率的各種因素，提出新的FPGA裝箱算法，可以同時減少裝箱后可配置邏輯單元(CLB)外部的線網數和外部使用的引腳數，從而達到減少布線所需的通道數。該算法和以前的算法相比較，無論從面積，還是通道數方面都有一定的改進。算法的時間復雜度仍然是線性的。與此同時本文還對FPGA的可配置邏輯單元內部連線資源做了分析，如何設計可配置邏輯單元內部的連線資源來達到即減少面積又保證芯片的步通率，同時還可以提高運行速度。 另外，本文還提出將電路分解成為多塊，分別下載到各個芯片的解決方案。以解決FPGA由于容量限制，而無法實現某些特定電路原型驗證。該算法綜合考慮影響多塊芯片性能的各個因數，采用較好的目標函數來達到較優(yōu)結果。
上傳時間： 2013-04-24
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本文進行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴頻接收機的設計和數字化硬件實現。論文首先對GPS衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)進行了分析，并對與數字化接收機直接相關聯(lián)的GPS信號中頻部分結合實際系統(tǒng)要求進行了設計和分析，由此確定了數字化偽碼捕獲跟蹤接收機研制的具體要求，之后完成了接收機中頻數字化方案設計。同時對偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實現方案進行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實現了GPS數字化接收機的偽碼捕獲跟蹤。 受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機系統(tǒng)首先表現為功率受限系統(tǒng)，接收機必須滿足在低信噪比條件下工作。同時接收機與衛(wèi)星間高動態(tài)產生的多普勒頻率，給接收機實現快速捕獲帶來了難度。通過仿真分析，綜合了實現難度和性能兩方面因素，針對小信噪比工作條件提出了改進型的序貫偽碼捕獲實施方案。同時按照捕獲概率和時間的要求，對接收機偏壓、上、下門限、NCO增益等進行了設計和仿真分析，確定了捕獲的數字化實現方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對誤差保持在±1/4碼元范圍內，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。 在數字化實現設計中，給出了詳細的數字化實現方案和分析，這樣在保證工作精度的同時盡量減少硬件資源的開銷，利用EDA工具，采用Veilog設計語言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數字化接收機偽碼捕獲跟蹤的實現，并在其開發(fā)平臺上對數字化接收機進行了仿真驗證，在給定的工作條件下達到了設計性能和指標要求。
上傳時間： 2013-04-24
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多相濾波器主要應用于脈沖多普勒雷達、通信寬帶數字接收機、雷達自適應波束形成等信號處理領域。在多普勒雷達信號處理中國內外關于FIR濾波器設計研究的報道較多，而對于IIR濾波器的設計研究相對較少，原因是IIR多相濾波器的設計復雜性，使得IIR濾波器在多普勒雷達數字信號處理中難以發(fā)揮重要作用。本文以脈沖多普勒雷達信號處理為背景，主要研究數字多相濾波器的特點和設計方法；進而研究數字多相濾波器的數字仿真方法與FPGA實現技術。對于自主研究、設計和實現雷達信號處理的各種結構的濾波器具有重要的意義。 本文討論了FIR數字濾波器和IIR數字濾波器的特點和區(qū)別。對IIR濾波器的多相結構進行了理論分析，重點研究了IIR多相濾波器的設計原理。根據此原理進行IIR濾波器的多相設計并擴展到多通道和多級結構。在此基礎上，根據本文研究的多普勒雷達回波信號需要四通道處理的要求搭建軟件仿真模型，對所設計的2級4通道IIR多相濾波器組進行了仿真實驗，給出仿真結果，并進行了討論。 在完成2級4通道IIR多相濾波器組的軟件仿真后，利用FPGA設計平臺，對該IIR多相濾波器組進行了設計仿真和綜合實現。在實現過程中進行了功能仿真和時序仿真兩級仿真驗證，結果表明在模擬硬件環(huán)境中所設計的2級4通道IIR多相濾波器組能夠較好地實現多普勒雷達回波信號多通道的劃分和濾波功能要求，驗證了設計思路和方法的正確性和可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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