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保密通信中RS編解碼的FPGA實(shí)現(xiàn)

由于信道中存在干擾,數(shù)字信號在信道中傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質(zhì)量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯(cuò)控制的方法來糾正傳輸過程中的錯(cuò)誤.本文的目的就是研究如何通過差錯(cuò)控制的方法以提高通信質(zhì)量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點(diǎn)研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,并在硬件上驗(yàn)證,利用碼流傳輸?shù)臏y試方法,對設(shè)計(jì)進(jìn)行測試.在以上的研究基礎(chǔ)之上,橫向擴(kuò)展和課題相關(guān)問題的研究,包括FPGA實(shí)現(xiàn)和高速硬件電路設(shè)計(jì)等方面的研究. 糾錯(cuò)碼技術(shù)是一種通過增加一定的冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯(cuò)碼,在線性分組碼中,它具有最強(qiáng)的糾錯(cuò)能力,既能糾正隨機(jī)錯(cuò)誤,也能糾正突發(fā)錯(cuò)誤.在深空通信,移動通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,隨著RS編碼和解碼算法的改進(jìn)和相關(guān)的硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展,RS碼在實(shí)際中的應(yīng)用也將更加廣泛. 在研究中,對所研究的問題進(jìn)行分解,集中精力研究課題中的重點(diǎn)和難點(diǎn),在各個(gè)模塊成功實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,成功的進(jìn)行系統(tǒng)組合,協(xié)調(diào)各個(gè)模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設(shè)計(jì)中,使用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法,編解碼算法每一個(gè)子模塊分開進(jìn)行設(shè)計(jì),最后在頂層進(jìn)行元件例化,正確實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關(guān)的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯(cuò)碼的設(shè)計(jì)方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實(shí)現(xiàn)方法,RTL代碼編寫和邏輯仿真以及時(shí)序仿真,并討論了FPGA設(shè)計(jì)的一般性準(zhǔn)則以及高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的一些常用方法和注意事項(xiàng)；最后設(shè)計(jì)基于FPGA的硬件電路平臺,并利用靜態(tài)和動態(tài)的方法對編解碼算法進(jìn)行測試. 通過對編碼和解碼算法的充分理解,本人使用Verilog HDL語言對算法進(jìn)行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺上面實(shí)現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達(dá)到158MHz,解碼的最高工作頻率達(dá)到91MHz.在進(jìn)行硬件調(diào)試的時(shí)候,整個(gè)系統(tǒng)工作在30MHz的時(shí)鐘頻率下,通過了硬件上的靜態(tài)測試和動態(tài)測試,并能夠正確實(shí)現(xiàn)預(yù)期的糾錯(cuò)功能.

標(biāo)簽： FPGA 保密通信 RS編解碼

上傳時(shí)間： 2013-07-01

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FPGA在雷達(dá)信號處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

　　本文首先介紹了利用FPGA設(shè)計(jì)數(shù)字電路系統(tǒng)的流程和雷達(dá)數(shù)字信號處理的主要內(nèi)容。　　在第二章中主要闡述了FIR數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)方法，并應(yīng)用FIR濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字動目標(biāo)顯示和數(shù)字動目標(biāo)檢測系統(tǒng)；脈沖壓縮處理是現(xiàn)代雷達(dá)信號處理的一個(gè)重要組成部分，線性調(diào)頻信號和二相巴克碼的脈沖壓縮處理方法在第三章做了重點(diǎn)描述。　　Cyclone系列芯片是高性價(jià)比，基于1.5V、0.13um采用銅制層的SRAM工藝。它是第一種支持配置數(shù)據(jù)解壓的FPGA芯片。論文設(shè)計(jì)的最后部分是利用Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6F256C6和EPCS4配置芯片設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)SD轉(zhuǎn)換器，在QuartusⅡ4.0下采用VHDL語言和邏輯電路圖結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過仿真并最終實(shí)現(xiàn)了硬件設(shè)計(jì)。　　設(shè)計(jì)結(jié)果表明電路性能可靠，SD轉(zhuǎn)換的精度較高，完全滿足設(shè)計(jì)的要求。

標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號處理 中的設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-06-26

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JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中算術(shù)編碼的FPGA設(shè)計(jì)與碼率控制算法的研究

JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時(shí)間開銷和內(nèi)存開銷，因而通過對JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部內(nèi)容，對加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì)，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗(yàn)證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對算法優(yōu)化時(shí)采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼，通過對該算法的仿真驗(yàn)證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。

標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)

上傳時(shí)間： 2013-07-13

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OFDM系統(tǒng)中信道均衡的技術(shù)研究及基于FPGA的實(shí)現(xiàn)

最新的研究進(jìn)展是OFDM的出現(xiàn)，并且在2000年出現(xiàn)了第一個(gè)采用此技術(shù)的無線標(biāo)準(zhǔn)(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數(shù)據(jù)速率，因此可以預(yù)想在第四代系統(tǒng)中也將使用此技術(shù)。 寬帶應(yīng)用和高速率數(shù)據(jù)傳輸是OFDM調(diào)制/多址技術(shù)通信系統(tǒng)的重要特征之一。作者通過參與國家863計(jì)劃項(xiàng)目“OFDM通信系統(tǒng)”一年以來的研發(fā)工作，對OFDM通信系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)有了深入的理解，積累了大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并在相關(guān)工作中取得了部分研究成果。 另一方面，關(guān)于寬帶自適應(yīng)均衡技術(shù)的研究在近年來也引起了廣泛的關(guān)注。它是補(bǔ)償信道畸變的重要的技術(shù)之一。作者通過參與該項(xiàng)目FPGA部分的開發(fā)與調(diào)試工作，基于單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)了均衡部分；此外，作者在頻域自適應(yīng)均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據(jù)上述工作的內(nèi)容展開的。 首先介紹了本課題相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況，主要包括：OFDM系統(tǒng)的技術(shù)原理、技術(shù)優(yōu)勢、歷史和現(xiàn)狀，均衡技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展等。末尾敘述了本課題的來源和研究意義，并簡介了作者的主要工作和貢獻(xiàn)。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時(shí)域均衡器，均是單載波非擴(kuò)頻數(shù)字調(diào)制中常用到的均衡器和均衡算法，為接下來的進(jìn)一步研究作理論參考。 接著，論述了均衡必須用到的信道估計(jì)技術(shù)。重點(diǎn)就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進(jìn)行了數(shù)學(xué)上進(jìn)行了較深入的研究，建立系統(tǒng)模型，并據(jù)此推導(dǎo)了三種頻域均衡的算法：頻域消除HICI，Gauss-Seidel迭代算法，頻域線性內(nèi)插。采用WSSUS信道模型進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統(tǒng)地、有重點(diǎn)地對該方案的原理和實(shí)質(zhì)進(jìn)行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復(fù)雜度和能達(dá)到的性能，并且結(jié)合信道糾錯(cuò)編解碼進(jìn)行了細(xì)致的分析。進(jìn)一步嘗試設(shè)計(jì)了無線局域網(wǎng)OFDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用典型的歐洲Hyperlan2系統(tǒng)為例，把研究成果引入到實(shí)際的整個(gè)系統(tǒng)中來看。結(jié)合具體的系統(tǒng)指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應(yīng)用。 最后，描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號芯片針對OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頻域自適應(yīng)均衡的方法，主要給出了設(shè)計(jì)方法、時(shí)序仿真結(jié)果和處理速度估值等；并結(jié)合最新的FPGA發(fā)展動態(tài)和特點(diǎn)，對基于FPGA實(shí)現(xiàn)其他均衡算法的升級空間進(jìn)行了討論。 本文的結(jié)束語中，對作者在本文中所作貢獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，并指出了仍有待深入研究的幾個(gè)問題。

標(biāo)簽： OFDM FPGA 信道

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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FPGA用于160Gbs高速光纖通信系統(tǒng)中PMD補(bǔ)償?shù)难芯?/a>

標(biāo)簽： FPGA 160 Gbs PMD

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于FPGA的多路E1反向復(fù)用傳輸芯片的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著電信數(shù)據(jù)傳輸對速率和帶寬的要求變得越來越迫切,原有建成的網(wǎng)絡(luò)是基于話音傳輸業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò),已不能適應(yīng)當(dāng)前的需求.而建設(shè)新的寬帶網(wǎng)絡(luò)需要相當(dāng)大的投資且建設(shè)工期長,無法滿足特定客戶對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕谛枨?反向復(fù)用技術(shù)是把一個(gè)單一的高速數(shù)據(jù)流在發(fā)送端拆散并放在兩個(gè)或者多個(gè)低速數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行傳輸,在接收端再還原為高速數(shù)據(jù)流.該文提出一種基于FPGA的多路E1反向復(fù)用傳輸芯片的設(shè)計(jì)方案,使用四個(gè)E1構(gòu)成高速數(shù)據(jù)的透明傳輸通道,支持E1線路間最大相對延遲64ms,通過鏈路容量調(diào)整機(jī)制,可以動態(tài)添加或刪除某條E1鏈路,實(shí)現(xiàn)靈活、高效的利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)等高速數(shù)據(jù)的傳輸,能夠節(jié)省帶寬資源,降低成本,滿足客戶的需求.系統(tǒng)分為發(fā)送和接收兩部分.發(fā)送電路實(shí)現(xiàn)四路E1的成幀操作,數(shù)據(jù)拆分采用線路循環(huán)與幀間插相結(jié)合的方法,A路插滿一幀(30時(shí)隙)后,轉(zhuǎn)入B路E1間插數(shù)據(jù),依此類推,循環(huán)間插所有的數(shù)據(jù).接收電路進(jìn)行HDB3解碼,幀同步定位(子幀同步和復(fù)幀同步),線路延遲判斷,FIFO和SDRAM實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的對齊,最后按照約定的高速數(shù)據(jù)流的幀格式輸出數(shù)據(jù).整個(gè)數(shù)字電路采用Verilog硬件描述語言設(shè)計(jì),通過前仿真和后仿真的驗(yàn)證.以30萬門的FPGA器件作為硬件實(shí)現(xiàn),經(jīng)過綜合和布線,特別是寫約束和增量布線手動調(diào)整電路的布局,降低關(guān)鍵路徑延時(shí),最終滿足設(shè)計(jì)要求.

標(biāo)簽： FPGA 多路 傳輸 片的設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-07-16

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基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器設(shè)計(jì)

如今電力電子電路的控制旨在實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的計(jì)算機(jī)控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路，它具有簡潔、經(jīng)濟(jì)、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強(qiáng)，便于開發(fā)和維護(hù)(升級)等顯著優(yōu)點(diǎn)。與單片機(jī)和DSP相比，F(xiàn)PGA的頻率更高、速度更快，這些特點(diǎn)順應(yīng)了電力電子電路的日趨高頻化和復(fù)雜化發(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。　　本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡單、響應(yīng)速度快、易修改、可現(xiàn)場編程等特點(diǎn)，可應(yīng)用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實(shí)現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)生、各模塊的工作原理等。　　本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器，詳細(xì)的分析了該變換器的工作過程，并采用基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器對這種軟開關(guān)Boost變換器進(jìn)行控制，給出了比較完滿的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，

標(biāo)簽： FPGA PWM 數(shù)字化 制器設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-07-10

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高速FPGA在激光回波檢測中的應(yīng)用

激光測距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺激光測距機(jī)之后，激光測距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國激光測距水平，研制更高性能激光測距機(jī)依然是我國國防科技研究中的重要課題之一。其中，測距精度是激光測距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測激光回波信號將直接影響測距精度。 脈沖激光測距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測子系統(tǒng)、回波檢測與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測精度，同時(shí)簡化了整個(gè)測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號直接送入FPGA進(jìn)行檢測的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測子系統(tǒng)只是完成由光信號到電信號的轉(zhuǎn)換及簡單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測的精度較低，這種回波檢測方法也只能應(yīng)用在測距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿足另一高精度測距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測精度及整機(jī)測距系統(tǒng)的測距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對激光回波信號檢測方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。

標(biāo)簽： FPGA 激光 回波 中的應(yīng)用

上傳時(shí)間： 2013-06-13

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高速Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)

本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)方案既可以制成高性能的單片差錯(cuò)控制器，也可以集成到大規(guī)模ASIC通信芯片中，作為全數(shù)字接收的一部分。 本文所設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設(shè)計(jì)方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯(cuò)，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進(jìn)行合并。實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內(nèi)部完成誤碼驗(yàn)證和誤碼計(jì)數(shù)的工作。 與基于軟件實(shí)現(xiàn)譯碼過程的DSP芯片不同，F(xiàn)PGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實(shí)現(xiàn)，這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設(shè)計(jì)。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達(dá)到60Mbps。

標(biāo)簽： Viterbi FPGA 譯碼器

上傳時(shí)間： 2013-04-24

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基于FPGA技術(shù)的高性能AES_CBC算法的實(shí)現(xiàn)研究

AES是美國于2000年10月份確立的高級加密標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的反饋鏈路模式AESCBC加密算法，用于在IPSec中替代DESCBC和3DESCBC。 加密是安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，要保證在公眾網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取和偷聽，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密/解密，對于開發(fā)高性能的安全路由器、安全網(wǎng)關(guān)等對數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設(shè)備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)AESCBC的設(shè)計(jì)中，最快的加/解密速度達(dá)到700Mbps/400MHZ。商用CPU奔騰4主頻3.06，用匯編語言編寫程序，全部資源用于加密解密，最快的加密解密速度可以達(dá)到1.4Gbps。但根據(jù)國外測試結(jié)果表明，即使開發(fā)的路由器本身就基于高性能的雙64位MIPS網(wǎng)絡(luò)處理器，軟件加密解決方案僅能達(dá)到路由器所要求的最低吞吐速率600Mbps。 本文首先研究分析了目前幾種實(shí)現(xiàn)AESCBC的方法有缺點(diǎn)的情況下，在深入研究影響硬件快速實(shí)現(xiàn)AESCBC難點(diǎn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種適應(yīng)于報(bào)文加密解密的硬件快速實(shí)現(xiàn)AESCBC的方案，在設(shè)計(jì)中采用加密解密和密鑰展開并行工作，實(shí)現(xiàn)了在線提供子密鑰。在解密中采用了雙隊(duì)列技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了報(bào)文解密和子密鑰展開協(xié)調(diào)工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，全面驗(yàn)證了硬件實(shí)現(xiàn)AESCBC方案的正確性，全面分析了本設(shè)計(jì)加密解密的性能。并且針對設(shè)計(jì)中的流水線效率低的問題，提出改善流水線性能的方案，設(shè)計(jì)出報(bào)文級并行加密解密方案，并且給出了硬件實(shí)現(xiàn)VPN的初步方案。實(shí)現(xiàn)了單一模塊加密速度達(dá)到1.16Gbps，單一模塊解密速度達(dá)到900Mbps，多個(gè)模塊并行工作加密解密速度達(dá)到6.4Gbps。 論文最后給出了總結(jié)與展望。目前實(shí)現(xiàn)的AESCBC算法，只能通過仿真驗(yàn)證其功能的正確性，還需要下載到芯片上做進(jìn)一步的驗(yàn)證。要用硬件實(shí)現(xiàn)整個(gè)IPSec，還要進(jìn)一步開發(fā)基于FPGA的技術(shù)。總之，為了適應(yīng)路由器發(fā)展的需求，還有很多技術(shù)需要研究。

標(biāo)簽： AES_CBC FPGA 性能 實(shí)現(xiàn)研究

上傳時(shí)間： 2013-05-29

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