本文對于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究，并最終將用FPGA實(shí)現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中?！ ∈紫冉榻B了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯(cuò)性能進(jìn)行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化并利用FPGA實(shí)現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真以及在Matlab平臺上對結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果?！ y試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)所設(shè)計(jì)的基于FPGA實(shí)現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合。
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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隨著世界能源危機(jī)的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進(jìn)一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強(qiáng)大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實(shí)習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項(xiàng)目”，目前已經(jīng)試制出樣機(jī)。本人主要負(fù)責(zé)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)工作。本文主要研究內(nèi)容有： 1.本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細(xì)分析了這種逆變器的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 2.采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進(jìn)行仿真，包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 3.本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護(hù)、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鍵盤等硬件電路。 4.本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了兩種最大功率點(diǎn)跟蹤控制算法：功率擾動(dòng)觀察法或增量電導(dǎo)法；孤島檢測方法采用被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種檢測方式，被動(dòng)式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式，主動(dòng)式采用正反饋頻率偏移法；為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 5.本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機(jī)控制系統(tǒng)主程序流程圖。 6.最后對并網(wǎng)逆變器樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機(jī)基本上實(shí)現(xiàn)了本文提出的設(shè)計(jì)方案所應(yīng)完成的各項(xiàng)功能，樣機(jī)的性能比較理想。
標(biāo)簽： ARMDSP 架構(gòu) 太陽能光伏 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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DC/DC變換器的并聯(lián)技術(shù)是提高DC/DC變換器功率等級的有效途徑，而如何實(shí)現(xiàn)并聯(lián)模塊間輸出電流的平均分配是實(shí)現(xiàn)并聯(lián)的核心技術(shù).目前的并聯(lián)均流技術(shù)多是在并聯(lián)模塊參數(shù)差異不大的情況下實(shí)現(xiàn)的，對于并聯(lián)系統(tǒng)在并聯(lián)模塊參數(shù)差異較大的極限情況下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能則很少涉及.該文著重對并聯(lián)系統(tǒng)在參數(shù)差異很大的條件下的工作情況進(jìn)行了研究.首先利用基于狀態(tài)空間平均法的小信號分析對最大均流法的均流原理進(jìn)行了分析，并對并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了討論.之后針對已有的均流方案的局限性提出了一種新的具有限流功能的三環(huán)控制均流策略.為了驗(yàn)證所提出的方案的可行性，建立了MATLAB仿真平臺，利用模塊化仿真的思想進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，初步驗(yàn)證了方案的合理性.最后搭建了實(shí)際的DC/DC并聯(lián)系統(tǒng)試驗(yàn)平臺，對采用該方案的并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)性能進(jìn)行了全面的考察，得到了令人滿意的結(jié)果，證明了具有限流功能的三環(huán)控制均流策略是切實(shí)可行的.
標(biāo)簽： DCDC 均流 變換器 并聯(lián)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文對燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進(jìn)行了較為詳盡的分析和討論，對基于ARM的DC/DC變換器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)作了較為詳盡的論述，對控制系統(tǒng)的電磁兼容作了詳細(xì)的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景，燃料電池電動(dòng)汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理和電磁兼容環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，從控制電路的最小系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、脈沖發(fā)生系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)電路、CAN通訊電路等方面重點(diǎn)討論了DC/DC變換器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。本文在DC/DC變換器電感電流連續(xù)狀態(tài)空間小信號數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真分析，給出了具有實(shí)際指導(dǎo)意義的結(jié)論，設(shè)計(jì)了基于ARM控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)并編寫了相應(yīng)的軟件代碼。此外，本文從硬件和軟件兩個(gè)方面重點(diǎn)討論了控制系統(tǒng)的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統(tǒng)硬件和軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行了功率試驗(yàn)并給出了試驗(yàn)結(jié)果以及今后改進(jìn)的方向。
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來，我國著名學(xué)者、現(xiàn)中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)陳難先教授等人使用無窮級數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的應(yīng)用物理中的逆問題，例如費(fèi)米體系逆問題、信號處理等，開創(chuàng)了應(yīng)用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學(xué)中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價(jià)。華僑大學(xué)蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應(yīng)用于幾種常用波形（包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等）的傅立葉級數(shù)的逆變換運(yùn)算，得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數(shù)族相正交的函數(shù)族，以用于各展開系數(shù)的計(jì)算與信息的解調(diào)；而后把它們應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 在新型通信系統(tǒng)中，把這種正交函數(shù)族應(yīng)用于系統(tǒng)的相干調(diào)制解調(diào)中，取代傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)所采用的三角正交函數(shù)族。正是這種正交函數(shù)族使得通信系統(tǒng)的傳輸性能大大提高，保密性加強(qiáng)，而且正交函數(shù)族產(chǎn)生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面對Chen-Mobius通信系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。首先，利用MATLAB軟件構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯(cuò)誤概率進(jìn)行了計(jì)算，并繪出了信噪比-錯(cuò)誤概率曲線；其次，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)，對該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，包括設(shè)計(jì)綜合、引腳分配、仿真驗(yàn)證、時(shí)序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎(chǔ)上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實(shí)現(xiàn)了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn)；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)的結(jié)果出發(fā)，通過分析系統(tǒng)的性能，簡單展望了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的信噪比-錯(cuò)誤概率曲線，從理論上驗(yàn)證了該系統(tǒng)的強(qiáng)的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)，從實(shí)際上驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統(tǒng)雖然只是一個(gè)新的起點(diǎn)，但它卻預(yù)示著光明的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： ChenMobius MATLAB FPGA 數(shù)字通信系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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逆變器在自動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)交流調(diào)速、電力變換以及電力系統(tǒng)控制中都起著重要的作用；各系統(tǒng)對逆變器的性能需求也越來越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求，實(shí)現(xiàn)可變頻、調(diào)壓、調(diào)相、低諧波、高穩(wěn)定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對每個(gè)脈沖寬度進(jìn)行控制，以達(dá)到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的；多重逆變器則是把幾個(gè)矩形波逆變器的輸出組合起來起來形成階梯波，從而消除諧波；PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術(shù)的特點(diǎn)，非常適合于應(yīng)用在對諧波、電壓輸出及穩(wěn)定性要求比較高的場合。電力半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，使得多重逆變器的控制、實(shí)現(xiàn)成為可能。 本文首先分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求，從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發(fā)，提出同步式PWM控制電壓型串聯(lián)多重逆變器系統(tǒng)解決方案。本方案也可以應(yīng)用在逆變電源、交流電機(jī)調(diào)速及電力變換領(lǐng)域中。 文中建立了一個(gè)多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調(diào)的多重逆變器的PWM控制，且能完成逆變器故障運(yùn)行下的保護(hù)與告警。并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對算法模型進(jìn)行仿真與分析。 在比較了現(xiàn)有PWM發(fā)生解決方案的基礎(chǔ)上，本文提出了一個(gè)基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。并給出一個(gè)主要由FPGA、ADC/DAC、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路、逆變器主回路及其他外圍電路構(gòu)成的多重逆變器系統(tǒng)解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可行，很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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卷積碼是無線通信系統(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芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計(jì)算方法進(jìn)行了簡化，以便于用硬件電路方式實(shí)現(xiàn)。 2.對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，采用Modelsim仿真器對設(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芯片上通過測試，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
上傳用戶：葉山豪
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平臺做了相應(yīng)的譯碼性能仿真。我們設(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、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(硬件描述語言)實(shí)現(xiàn)、仿真測試等。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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本課題對DQPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較全面的研究，利用DQPSK調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了碼速200Kbps的調(diào)制器。調(diào)制載頻3.2MHz、帶寬180KHz、帶外抑制大于45dB，調(diào)制器設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)定要求。解調(diào)器硬件完成，軟件未全部實(shí)現(xiàn)，但完成了CIC濾波器、載波跟蹤環(huán)、位定時(shí)同步、并串轉(zhuǎn)換等幾個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)。對解調(diào)器做了實(shí)驗(yàn)測試，驗(yàn)證了相關(guān)模塊設(shè)計(jì)的正確性，解調(diào)器中重要的載波同步功能已能實(shí)現(xiàn)。 在本文中，主要介紹了DQPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)的FPGA實(shí)現(xiàn)。著重對差分編解碼、成形濾波器、Costas載波跟蹤環(huán)以及CIC濾波器進(jìn)行了詳細(xì)敘述，對硬件設(shè)計(jì)則做了簡要的說明，給出了主要電路圖和實(shí)物圖。 在重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，文中進(jìn)行了比較細(xì)致的Matlab仿真及System View仿真，并給出了相關(guān)分析與說明。最后，采用VHDL 硬件描述語言對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。文中對位定時(shí)同步以及CIC濾波器的可變速設(shè)計(jì)做了創(chuàng)新與改進(jìn)。
標(biāo)簽： DQPSK FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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