隨著列車自動化控制和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，基于分布式控制系統(tǒng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)TCN（IEC-61375）在現(xiàn)代高速列車上得到廣泛應(yīng)用。TCN協(xié)議將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB，其中WTB實現(xiàn)對開式列車中的互聯(lián)車輛間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，MVB實現(xiàn)車載設(shè)備的協(xié)同工作和互相交換信息。 本文介紹了國內(nèi)外列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況和各自優(yōu)勢，分析了MVB一類設(shè)備底層協(xié)議。研究利用FPGA實現(xiàn)MVB控制芯片MVBC，用ARM作為微處理器實現(xiàn)MVB一類設(shè)備的嵌入式解決方案。其中，在FPGA芯片中主要采用自頂向下的設(shè)計方法，RLT硬件描述語言實現(xiàn)MVB控制芯片MVBC一類設(shè)備的主要功能，包括幀編碼器、幀解碼器和邏輯接口單元。ARM主要完成了軟件程序的編寫和實時操作系統(tǒng)的移植。在eCos實時操作系統(tǒng)上，完成了驅(qū)動和上層應(yīng)用程序，包括端口初始化、端口配置、幀收發(fā)指令和報文分析。 為了驗證設(shè)計的正確性，在設(shè)計的硬件平臺基礎(chǔ)上，搭建了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的最小系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)進行系統(tǒng)功能測試。測試結(jié)果表明：設(shè)計方案正確，達到了設(shè)計的預(yù)期要求。
上傳時間： 2013-08-03
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互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導(dǎo)航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展狀況。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。因此，對GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機的基本原理一直接擴頻通信和GPS信號的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計方案。 設(shè)計過程中，先詳細分析了滑動相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進行了驗證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機，所以本文確定了滑動相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對I支路和Q支路信號的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g進行了邏輯仿真。本設(shè)計滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設(shè)計中，為自主設(shè)計GPS接收機奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號會丟失。所以設(shè)計了一個能授時和守時的算法去得到與GPS時同步的精確授時秒信號。并且實現(xiàn)了這個算法。
上傳時間： 2013-04-24
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軟件無線電（Software Defined Radio）是無線通信系統(tǒng)收發(fā)信機的發(fā)展方向，它使得通信系統(tǒng)的設(shè)計者可以將主要精力集中到收發(fā)機的數(shù)字處理上，而不必過多關(guān)注電路實現(xiàn)。在進行數(shù)字處理時，常用的方案包括現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）。FPGA以其相對較低的功耗和相對較低廉的成本，成為許多通信系統(tǒng)的首先方案。正是在這樣的前提下，本課題結(jié)合軟件無線電技術(shù)，研究并實現(xiàn)基于FPGA的數(shù)字收發(fā)信機。 @@ 本論文主要研究了發(fā)射機和接收機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的硬件實現(xiàn)問題。首先，從理論上對發(fā)射機和接收機結(jié)構(gòu)進行研究，找到收發(fā)信機設(shè)計中關(guān)鍵問題。其次，在理論上有深刻認識的基礎(chǔ)上，以FPGA為手段，將反饋控制算法、反饋補償算法和前饋補償算法落實到硬件電路上。同步一直是數(shù)字通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，它也是本文的研究重點。本文在研究了已有各種同步方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新的同步方法和相應(yīng)的接收機結(jié)構(gòu)，并以硬件電路將其實現(xiàn)。最后，針對所設(shè)計的硬件系統(tǒng)，本文還進行了充分的硬件系統(tǒng)測試。硬件測試的各項數(shù)據(jù)結(jié)果表明系統(tǒng)設(shè)計方案是可行的，基本實現(xiàn)了數(shù)字中頻收發(fā)機系統(tǒng)的設(shè)計要求。 @@ 本文中發(fā)射機系統(tǒng)是以Altera公司EP2C70F672C6為硬件平臺，接收機系統(tǒng)以Altera公司EP2S180F1020C3為硬件平臺。收發(fā)系統(tǒng)均是在Ouartus Ⅱ 8．0環(huán)境下，通過編寫Verilog HDL代碼和調(diào)用Altera IP core加以實現(xiàn)。在將設(shè)計方案落實到硬件電路實現(xiàn)之前，各種算法均使用MATLAB進行原理仿真，并在MATLAB仿真得到正確結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用Quartus Ⅱ 8．0中的功能仿真工具和時序仿真工具進行了前仿真和后仿真。所有仿真結(jié)果無誤后，可下載至硬件平臺進行調(diào)試，通過Quartus Ⅱ 8．0中集成的SignalTap邏輯分析儀，可以實時觀察電路中各點信號的變化情況，并結(jié)合示波器和頻譜儀，得到硬件測試結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：SDR；數(shù)字收發(fā)機；FPGA；載波同步；符號同步
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種電子設(shè)備對時間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導(dǎo)航、導(dǎo)彈控制、潛艇定位、各種觀測、通信等方面，時鐘同步技術(shù)都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對于分布式采集系統(tǒng)來說，中心主站需要對來自于不同采集設(shè)備的采集數(shù)據(jù)進行匯總和分析，得到各個采集點對同一事件的采集時間差異，通過對該時間差異的分析，最終做出對事件的準確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個采集設(shè)備不具有統(tǒng)一的時鐘基準，那么得到的各個采集時間差異就不能反映出實際情況，中心主站也無法準確地對事件進行分析和判斷，甚至得出錯誤的結(jié)論。因此，時鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運作的必要前提。 目前國內(nèi)外時鐘同步領(lǐng)域常用的技術(shù)有GPS授時技術(shù)，鎖相環(huán)技術(shù)和IRIG-B 碼等。GPS授時技術(shù)雖然精度高，抗干擾性強，但是由于需要專用的GPS接收機，若單純使用GPS 授時技術(shù)做時鐘同步，就需要在每個采集點安裝接收機，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號在頻率和相位上與輸入?yún)⒖夹盘柾降募夹g(shù)，輸出信號的時鐘準確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入?yún)⒖夹盘枴RIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸?shù)臅r間碼，但是由于其時間精度低，不適合應(yīng)用于高精度時鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結(jié)合這三種常用技術(shù)，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時鐘同步控制技術(shù)。該技術(shù)既保留了GPS 授時的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設(shè)計采用了Ublox公司的精確授時GPS芯片LEA-5T，通過對GPS芯片串行時間信息解碼，獲得準確的UTC時間，并實現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個采集設(shè)備的精確時間打碼。為了能夠使整個分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數(shù)據(jù)采集時鐘，本論文采用了數(shù)模混合的鎖相環(huán)技術(shù)，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號作為參考基準，生成了與秒信號高精度同步的100MHZ 高頻時鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準時標志與GPS 秒信號同步，提高了IRIG-B 碼的時間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時間碼能直接通過串口或光纖將各個采集點時間與UTC時間統(tǒng)一，節(jié)約了各點布設(shè)GPS 接收機的高昂成本。最后，通過PC104總線對時鐘同步控制卡進行了數(shù)據(jù)讀取和測試，通過實驗結(jié)果的分析，提出了改進方案。實驗表明，改進后的時鐘同步控制方案具有很高的時鐘同步精度，對時鐘同步技術(shù)有著重大的推進意義！
上傳時間： 2013-08-05
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IIR數(shù)字濾波器是沖激響應(yīng)為無限長的一類數(shù)字濾波器，是電子、通信及信號處理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者對IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計進行了大量研究。其中，進化算法優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器雖然取得了一定的效果，但是其也有自身的一些不足；另外，基于粒子群算法以及人工魚群算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計也取得了較好的效果。但這些方法都是將多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化問題，這種方法是將每個目標賦一個權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標相加，把相加的結(jié)果作為目標函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標函數(shù)的最小值，這樣做造成的問題是可能將其中的任何一種滿足目標函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說，單目標的方法難以區(qū)分哪一種情況為最優(yōu)解，這樣的尋優(yōu)模型從理論上來說是難以得到最優(yōu)解的。另外，在將多目標轉(zhuǎn)化為單目標時，各個目標的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解。針對這些問題，本文在研究傳統(tǒng)遺傳算法、進化規(guī)劃算法以及量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，將重點研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標優(yōu)化以及量子多目標優(yōu)化。另外，由于在通信系統(tǒng)中IIR數(shù)字濾波器有廣泛應(yīng)用，并且大量采用FPGA實現(xiàn)，多目標優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗證，因此，對多目標優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進行FPGA仿真驗證有重要的現(xiàn)實意義。 @@ 論文的主要工作及研究成果具體如下： @@ 1.分析IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)；針對低通IIR數(shù)字濾波器，采用遺傳算法及量子遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果及分析。 @@ 2.針對使用進化規(guī)劃算法優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器時容易陷入局部極值的問題，研究粒子進化規(guī)劃算法，并將其應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計，該算法將粒子群優(yōu)化算法與進化規(guī)劃算法相結(jié)合，繼承了粒子群算法局部搜索能力強和進化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強的優(yōu)點。將這種新的粒子進化規(guī)劃算法應(yīng)用于IIR低通、高通、帶通、帶阻數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計，顯示了較好的效果。 @@ 3.優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器時，通常將多目標轉(zhuǎn)化為單目標的優(yōu)化問題，這種方法雖然設(shè)計簡單，但是在將多目標轉(zhuǎn)化為單目標時，各個目標的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解，不能提供更多的有效解給決策者。針對常 用基于單目標優(yōu)化算法的不足，在分析IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化模型和待優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標優(yōu)化設(shè)計方法，該方法將多個目標值直接映射到適應(yīng)度函數(shù)中，通過比較函數(shù)值的占優(yōu)關(guān)系來搜索問題的有效解集，使用這種方法可以求得一組有效解，并且將多目標轉(zhuǎn)化為單目標的優(yōu)化方法得到的唯一解也能被包括在這一組有效解中。@@ 4.將量子遺傳算法應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器多目標優(yōu)化設(shè)計，研究量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標優(yōu)化設(shè)計方法，并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)遺傳算法的多目標優(yōu)化方法進行了比較。仿真結(jié)果表明，在對同一種濾波器進行優(yōu)化設(shè)計時，使用該方法得到的結(jié)果通帶波動更小，過渡帶更窄，阻帶衰減也更大。 @@ 5.針對IIR數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)問題，在對IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標優(yōu)化方法量子多目標方法優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的系數(shù)，然后針對兩組系數(shù)進行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)仿真驗證，并對兩種結(jié)果進行了對比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計
標簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-09
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激光打標是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標刻。激光打標以其“打標速度快、性能穩(wěn)定、打標質(zhì)量好”等優(yōu)勢，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運動控制卡必須插在計算機的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機為主控制器的激光打標控制卡雖然成本低、運行可靠，但由于其運算速度慢、存儲容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運動控制卡是激光打標系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強、易擴展等優(yōu)點，將PC機強大的信息處理能力與運動控制卡的運動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強、開放程度高、使用方便的特點。 本文首先介紹了激光打標的原理，激光打標技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對USB總線技術(shù)作了簡要介紹后，詳細討論了激光打標控制卡的硬件電路設(shè)計，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲器電路，I/O接口電路等。接著對USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細設(shè)計，通過軟硬件調(diào)試，控制卡實現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來獨立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計師們更愿意自己設(shè)計專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計周期盡可能短，最好是在實驗室里就能設(shè)計出合適的ASIC芯片，并且立即投入實際應(yīng)用之中。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運用于通信領(lǐng)域、消費類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號引入FPGA內(nèi)部進行邏輯功能的實現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進行配置來支持多種不同的接口標準。FPGA允許使用者通過不同編程來配置實現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過選擇配置方式來兼容不同信號標準的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標準的選擇、輸出驅(qū)動能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標準兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計和實現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項目中的一子項，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計出能夠兼容單端標準的I/O電路模塊；同時針對以前設(shè)計的I/O模塊不支持雙端標準的缺點，要求新的電路模塊中擴展出雙端標準的部分。文中以低壓雙端差分標準(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標準收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標準比較，LVDS具有很多優(yōu)點： (1)LVDS傳輸?shù)男盘枖[幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過4mA，負載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說LVDS允許收發(fā)兩端地電勢有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開發(fā)軟件ISE，設(shè)計完成了可以用于Virtex系列各低端型號FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標準，其中包括單端標準，也包括雙端標準如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點可以改進和簡化系統(tǒng)級的設(shè)計，為最終的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計中對包括20種IO標準在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊描述進行仿真驗證，性能參數(shù)已達到預(yù)期標準。
上傳時間： 2013-05-15
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軟件無線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機實現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)和電子測量測試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項目采用的是中頻數(shù)字化實現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號處理前端。這個數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來說存在一定的局限性，ISL5216的信號處理帶寬單通道為1 MHz，4個通道級聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗。基于以上兩個方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對完成各級數(shù)字信號處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當介紹；然后介紹了當前主流FPGA的數(shù)字信號處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級CIC濾波器、5級HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計和實現(xiàn)，并對各個模塊的不同實現(xiàn)方式作了對比和仿真測試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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當今，移動通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點化IDFT/DFT達到較好的性能，本文采用數(shù)字自動增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過大輸入信號動態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問題。 首先，本文簡單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點關(guān)注近年來為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動態(tài)范圍以防止其飽和。針對基帶處理中具有累加特性的定點化IDFT/DFT技術(shù)，進一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實施對象，實現(xiàn)方法等上的異同點，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對基于DFT的信道估計方法的缺點，使用簡單的兩點替換實現(xiàn)了優(yōu)化，通過高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進行調(diào)制，也能達到在SNR高于17dB時，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時，通過對幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對時域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進行基帶DAGC算法的實現(xiàn)。 最后，本文對選定的基帶DAGC算法進行了FPGA設(shè)計，仿真、綜合和上板結(jié)果說明，時域和頻域DAGC實現(xiàn)方法占用資源較少，容易進行集成，能夠達到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時間： 2013-05-17
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隨著信息時代的到來，用戶對數(shù)據(jù)保護和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號經(jīng)信道傳輸后，到達接收端不可避免地會受到干擾而出現(xiàn)信號失真。因此需要采用差錯控制技術(shù)來檢測和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對固定，性能強，不但可以糾正隨機差錯，而且對突發(fā)錯誤的糾錯能力也很強，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，以滿足對數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當大的經(jīng)濟價值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識，重點介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語言實現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進行八倍并行擴展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計了一種便于硬件實現(xiàn)的脈動關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實現(xiàn)。由于進行了超前運算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時延時更小。 本論文設(shè)計了C++仿真平臺，并與HDL代碼結(jié)果進行了對比驗證。Verilog HDL代碼經(jīng)過modelsim仿真驗證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進行綜合驗證以及靜態(tài)時序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗證及測試表明，本設(shè)計在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時傳輸，達到性能指標要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟價值。
上傳時間： 2013-04-24
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