常模信號是一類非常重要的信號,而專門應(yīng)用于常模信號的常模算法[1]具有復(fù)雜度較低、實(shí)現(xiàn)起來比較簡單、對陣列模型的偏差不敏感等顯著的優(yōu)點(diǎn)。因此,常模算法引起了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。近年來,常模算法在多用戶檢測領(lǐng)域[2]的研究越來越受到諸多學(xué)者的關(guān)注。不僅如此,常模算法在其他領(lǐng)域也是備受矚目,如常模算法在盲均衡以及波束形成等領(lǐng)域的應(yīng)用也是目前研究的熱點(diǎn)。除此之外,常模算法已經(jīng)不僅僅局限在應(yīng)用于常模信號,也可應(yīng)用于多模信號[3]等。 本文對常模算法在多用戶檢測領(lǐng)域的應(yīng)用以及FPGA[4]實(shí)現(xiàn)作了較多的研究工作,共分六章進(jìn)行闡述。第一章為緒論,介紹了論文相關(guān)背景和本文的結(jié)構(gòu);第二章首先對常模算法作了理論分析,并改進(jìn)了傳統(tǒng)的2-2型常模算法,我們稱之為M2-2CMA,它在誤碼率性能上有一些改善;之后在MATLAB平臺上搭建了仿真平臺,分析了常模算法在多用戶檢測中的應(yīng)用;第三章研究了相關(guān)文獻(xiàn),簡單介紹了FPGA概念及其設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方法,并對VerilogHDL以及Quartus軟件做了簡要介紹;第四章則詳細(xì)介紹了常模算法的FPGA實(shí)現(xiàn),用一種基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方法確定了數(shù)據(jù)位長及精度,提出了其實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)框圖,并詳細(xì)闡述了各主要模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),同時(shí)給出了最后的報(bào)告文件以及最高數(shù)據(jù)處理速度;第五章則在MATLAB平臺和QuartuslI的基礎(chǔ)上搭建了一個(gè)仿真平臺,借助于平臺分析了2-2型常模算法移植到FPGA平臺后的性能,對不同的精度對系統(tǒng)性能的影響做了討論,也統(tǒng)計(jì)了不同信噪比、多址干擾下的誤碼率性能。最后一章是對全文的總結(jié)和對未來的展望。
上傳時(shí)間: 2013-06-23
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常用的實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理的器件有可編程的數(shù)字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實(shí)踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實(shí)時(shí)性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實(shí)現(xiàn)方式則難以同時(shí)達(dá)到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理,既具有實(shí)時(shí)性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號處理,突破了并行處理、流水級數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來越受到國內(nèi)外從事數(shù)字信號處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,所做的主要工作如下: 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)算法,并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點(diǎn),采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計(jì)出一個(gè)192階的FIR濾波器實(shí)例。其系統(tǒng)要求為:定點(diǎn)16位輸入、定點(diǎn)12位系數(shù)、定點(diǎn)16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計(jì)用Quartus II軟件進(jìn)行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計(jì)的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時(shí)只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動,就能分別實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活性。
標(biāo)簽: FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間: 2013-06-06
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低密度校驗(yàn)碼(LDPC,Low Density Parity Check Code)是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼,已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中,包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite 2)、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個(gè),分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)(QC,Quasi Cyclic)移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類似重復(fù)累積(RA,Repeat Accumulate)碼構(gòu)造。相應(yīng)地,主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高,但是需要較多的寄存器和ROM資源;基于迭代譯碼的編碼算法實(shí)現(xiàn)簡單,但是吞吐量不高,且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后,結(jié)合編譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮,提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC碼構(gòu)造方法,以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端;并且充分利用該類碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),結(jié)合RU算法,提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法,是通過對母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展(Pex,Permutation Expansion)和循環(huán)移位擴(kuò)展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上,為了實(shí)現(xiàn)可變碼長、可變碼率,一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于,固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變,支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子,使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡;構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu),便于硬件實(shí)現(xiàn);(偽)隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能,是對硬件實(shí)現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用,使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求,新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換(FS,F(xiàn)orward Substitution)模塊,同時(shí)簡化了流水線結(jié)構(gòu),由原先RU算法的6級降低為4級;為了縮短編碼延時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢:相比RU算法,新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活,吞吐量也更大;相比基于生成矩陣的編碼算法,新方案節(jié)省了50%以上的寄存器和ROM資源,單位資源下的吞吐量更大;相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法,新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗(yàn)證。 通過在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測表明,上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端,在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)值。 目前,LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法,及其對應(yīng)的編碼算法,也必將成為信道編碼理論未來的研究重點(diǎn)。
上傳時(shí)間: 2013-07-26
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會)聯(lián)合推出的活動圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比,性能有了很大提高,并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC)是H.264/AVC的兩個(gè)熵編碼方案之一,相對于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼),CABAC具有更高的數(shù)據(jù)壓縮率:在同等編碼質(zhì)量下要比CAVLC提高10%~15%的壓縮率。CABAC能實(shí)現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)壓縮率,但這是以增加實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性為代價(jià)的。在已有的硬件實(shí)現(xiàn)方法上,CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實(shí)現(xiàn)流程,并在仔細(xì)分析了H.264/AVC碼流結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了影響CABAC解碼效率的各個(gè)環(huán)節(jié),并以此為出發(fā)點(diǎn),對CABAC解碼所需中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出一種新的CABAC解碼器結(jié)構(gòu),相對于一般的CABAC解碼器,它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對影響CABAC解碼過程的"瓶頸"問題一多次訪問存儲部件影響解碼速率,提出了新的存儲組織方式,并根據(jù)CABAC的碼流結(jié)構(gòu)特性,采用4個(gè)子解碼器級聯(lián)的方式來進(jìn)一步提高解碼速率。 最后,用Verilog語言對所設(shè)計(jì)的CABAC解碼器進(jìn)行了描述,用EDA軟件對其進(jìn)行了仿真,并在FPGA上驗(yàn)證了其功能,結(jié)果顯示,該CABAC解碼器結(jié)構(gòu)顯著提高了解碼效率,能夠滿足高檔次實(shí)時(shí)通訊的要求。
上傳時(shí)間: 2013-07-03
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為了滿足外圍設(shè)備之間、外圍設(shè)備與主機(jī)之間高速數(shù)據(jù)傳輸,Intel公司于1991年提出PCI(Peripheral Component Interconnect)總線的概念,即周邊器件互連。因?yàn)镻CI總線具有極高的數(shù)據(jù)傳輸率,所以在數(shù)字圖形、圖像和語音處理以及高速數(shù)據(jù)采集和處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文首先對PCI總線協(xié)議做了比較深刻的分析,從設(shè)計(jì)要求和PCI總線規(guī)范入手,采用TOP-DOWN設(shè)計(jì)方法完成了PCI總線接口從設(shè)備控制器FPGA設(shè)計(jì)的功能定義:包括功能規(guī)范、性能要求、系統(tǒng)環(huán)境、接口定義和功能描述。其次從簡化設(shè)計(jì)、方便布局的角度考慮,完成了系統(tǒng)的模塊劃分。并結(jié)合設(shè)計(jì)利用SDRAM控制器來驗(yàn)證PCI接口電路的性能。 然后通過PCI總線接口控制器的仿真、綜合及硬件驗(yàn)證的描述介紹了用于FPGA功能驗(yàn)證的硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì),驗(yàn)證系統(tǒng)方案的選擇,并描述了PCI總線接口控制器的布局布線結(jié)果以及硬件驗(yàn)證的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。通過編寫測試激勵(lì)程序完成了功能仿真,以及布局布線后的時(shí)序仿真,并設(shè)計(jì)了PCB實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行測試,證明所實(shí)現(xiàn)的PCI接口控制器完成了要求的功能。 最后,介紹了利用驅(qū)動程序開發(fā)工具DDK軟件進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)的過程。完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)及模塊劃分后,使用硬件描述語言(VHDL)描述系統(tǒng),并驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
上傳時(shí)間: 2013-07-15
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圖像采集系統(tǒng)是數(shù)字圖像信號處理過程中不可缺少的重要部分,它將前端相機(jī)所捕獲的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,或者直接從數(shù)字相機(jī)中獲取數(shù)字信號,然后通過高速的計(jì)算機(jī)總線傳回計(jì)算機(jī),憑借計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲與處理等操作能力,可以方便快捷地對信號進(jìn)行分析處理,具有人機(jī)友好、功能靈活、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著對數(shù)據(jù)傳送速度要求的提高,PCI總線以其高的數(shù)據(jù)傳輸率,即插即用,低功耗等眾多優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的應(yīng)用。本文針對PCI總線接口電路使用的廣泛性,介紹了PLX公司橋接芯片PCI9054主模式的工作原理和中斷機(jī)制,采用可編程邏輯器件FPGA實(shí)現(xiàn)與PCI9054的本地接口的信號轉(zhuǎn)換,給出了邏輯實(shí)現(xiàn)方案和仿真圖。本文針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析,并對每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí),文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法,并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。在文章的軟件設(shè)計(jì)部分介紹了WinDriver驅(qū)動開發(fā)工具,利用WinDriver工具,在WindowsXP系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動程序開發(fā),完成主模式數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備中斷的功能。
標(biāo)簽: PCI 總線 圖像采集 卡的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-06-03
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本文的設(shè)計(jì)采用FPGA來實(shí)現(xiàn)π/4DQPSK調(diào)制解調(diào)。采用π/4DQPSK的調(diào)制解調(diào)方式是基于頻帶利用率、誤比特率(即抗噪性)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性等綜合因素的考慮;采用FPGA進(jìn)行實(shí)現(xiàn)是考慮到高速的數(shù)據(jù)處理以及AD和DA的高速采樣。 本課題主要包含以下幾個(gè)方面的研究: 首先對π/4DQPSK技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展情況做簡單介紹,并對其調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在理解原理的基礎(chǔ)上,將調(diào)制解調(diào)進(jìn)行模塊化劃分,提出了實(shí)現(xiàn)的思路和方法。其中包括串并轉(zhuǎn)換,差分相位編碼,內(nèi)插,成形濾波器,正交調(diào)制,帶通濾波器及希爾伯特變換,解調(diào),位同步,載波同步,差分相位解碼。 其次在FPGA上實(shí)現(xiàn)了π/4DQPSK的大部分模塊。其中調(diào)制端的各個(gè)模塊的功能都已經(jīng)實(shí)現(xiàn),并綜合在一起,下載到開發(fā)板上進(jìn)行了在線仿真。其中成形濾波器的設(shè)計(jì)大大降低了FPGA的資源開銷,是本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新;解調(diào)端對載波同步和位同步提出了設(shè)計(jì)思路,具體的實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步的研究;接口電路的測試和在線仿真已經(jīng)完成。 最后提出了硬件實(shí)現(xiàn)的方案以及三種芯片的選型與設(shè)計(jì),給出了簡要的電路圖和時(shí)序圖。
標(biāo)簽: 4DQPSK FPGA 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時(shí)間: 2013-08-03
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數(shù)字語音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個(gè)方面,它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中,美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵(lì)線性預(yù)測(MELP—Mixed Excited Linear Prediction)算法在2.4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量,具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領(lǐng)域具有著獨(dú)特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題,而且其靈活的可配置特性,使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵(lì)線性預(yù)測聲碼器的研究與設(shè)計(jì)。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語音編碼研究的意義,接著在對MELP算法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上,提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實(shí)現(xiàn)過程,最后本文把重點(diǎn)放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計(jì)上,利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計(jì)了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運(yùn)用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真,為了便于仿真,系統(tǒng)中沒有設(shè)計(jì)的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替,仿真結(jié)果表明,合成語音信號與原始信號很好的擬合,系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。
上傳時(shí)間: 2013-06-02
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在航空航天,遙感測量,安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂等領(lǐng)域,要求能及時(shí)保存高清晰度的視頻信號供后期分析、處理、研究和欣賞。因此,研究一套處理速度快,性能可靠,使用方便,符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對處理器的要求非常高,一般的DSP和通用處理器難以達(dá)到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51,實(shí)時(shí)編解碼分辨率達(dá)到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高,功耗低,體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負(fù)責(zé)視頻輸入輸出,碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機(jī)交互的控制器,向系統(tǒng)使用者提供操作界面,并與主控FPGA相連。方案實(shí)現(xiàn)了高清視頻的輸入,實(shí)時(shí)編碼和碼流存儲輸出等功能于一體,能夠編碼1080p的高清視頻并存儲在硬盤中。系統(tǒng)開發(fā)的工作難點(diǎn)在于FPGA的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。其次,詳細(xì)介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn),使用的方法和程序設(shè)計(jì)。使用VHDL語言編程實(shí)現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能,利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲單元實(shí)現(xiàn)128K的命令存儲ROM,并對設(shè)計(jì)元件模塊化,方便今后的功能擴(kuò)展。編程實(shí)現(xiàn)了PIO模式的硬盤讀寫和SDRAM接口控制功能,實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲功能。利用時(shí)序狀態(tài)機(jī)編程實(shí)現(xiàn)主芯片編解碼控制功能,完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取,并對設(shè)計(jì)思路,調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進(jìn)行分析。著重介紹設(shè)計(jì)中用到的最新芯片及其工作方式,分析設(shè)計(jì)過程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。最后,論文對系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進(jìn)的方案,并對與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
標(biāo)簽: 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間: 2013-07-26
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隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,人們對數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高,從而對數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端的性能都提出了更高的要求。接收機(jī)的一個(gè)重要任務(wù)就是在于克服各種非理想因素的干擾下,從接收到的被噪聲污染的數(shù)據(jù)信號中提取同步信息,并進(jìn)而將數(shù)據(jù)正確的恢復(fù)出來。而數(shù)據(jù)恢復(fù)電路是光纖通信和其他許多類似數(shù)字通信領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵電路,其性能決定了接收端的總體性能。 目前,數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的結(jié)構(gòu)主要有“時(shí)鐘提取”和“過采樣”兩種結(jié)構(gòu)。基于“過采樣”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法的關(guān)鍵是過采樣,即通過引入?yún)⒖紩r(shí)鐘,并增加時(shí)鐘源個(gè)數(shù)的方式來代替第一種方法中的“時(shí)鐘提取”。與“時(shí)鐘提取”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法相比,基于“過采樣”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法在性能上還有較大的差距,但是后者擁有高帶寬、立即鎖存能力、較低的等待時(shí)間和更高的抖動容限,更易于通過數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)更簡單,成本更低,并且這是一種數(shù)字化的模擬技術(shù)。如果能通過“過采樣”方法在普通的邏輯電路上實(shí)現(xiàn)622.08Mb/s甚至更高速率的數(shù)據(jù)恢復(fù),并將它作為一個(gè)IP模塊來代替專用的時(shí)鐘恢復(fù)芯片,這無疑將是性能和成本的較好結(jié)合。 本文主要研究“過采樣”數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的基本原理,通過全數(shù)字的設(shè)計(jì)方法,給出了在低成本可編程器件FPGA上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)電路兩種不同的過采樣的實(shí)現(xiàn)方案,即基于時(shí)鐘延遲的過采樣和基于數(shù)據(jù)延遲的過采樣。基于時(shí)鐘延遲的過采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)電路方案,通過測試驗(yàn)證,其最高恢復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)到640Mb/s。測試結(jié)果表明,采用該方案實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘恢復(fù)電路可工作在光纖通信系統(tǒng)STM-4速率級,即622.08MHz頻率上,各方面指標(biāo)基本符合要求。
標(biāo)簽: FPGA 光接收機(jī) 數(shù)據(jù)恢復(fù) 電路
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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