現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,它結合了微電子技術、電路技術和EDA(Electronics Design Automation)技術。隨著它的廣泛應用和快速發(fā)展,使設計電路的規(guī)模和集成度不斷提高,同時也帶來了電子系統(tǒng)設計方法和設計思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術的發(fā)展,數(shù)字信號處理的理論和技術廣泛的應用于通訊、語音處理、計算機和多媒體等領域。離散傅立葉變換(DFT)作為數(shù)字信號處理中的基本運算,發(fā)揮著重要作用。而快速傅里葉變換(FFT)算法的提出,使離散傅里葉變換的運算量減小了幾個數(shù)量級,使得數(shù)字信號處理的實現(xiàn)變得更加容易。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)字信號處理的核心技術之一,因此對FFT算法及其實現(xiàn)方法的研究具有很強的理論和現(xiàn)實意義。 本文主要研究如何利用FPGA實現(xiàn)FFT算法,研制具有自主知識產(chǎn)權的FFT信號處理器。該設計采用高效基-16算法實現(xiàn)了一種4096點FFT復數(shù)浮點運算處理器,其蝶形處理單元的基-16運算核采用兩級改進的基-4算法級聯(lián)實現(xiàn),僅用8個實數(shù)乘法器就可實現(xiàn)基-16蝶形單元所需的8次復數(shù)乘法運算,在保持處理速度的優(yōu)勢下,比傳統(tǒng)的基-16算法節(jié)省了75％的乘法器邏輯資源。 在重點研究處理器蝶形單元設計的基礎上,本文完成了整個FFT處理器電路的FPGA設計。首先基于對處理器功能和特點的分析,研究了FFT算法的選取和優(yōu)化,并完成了處理器體系結構的設計；在此基礎上,以提高處理器處理速度和減小硬件資源消耗為重點研究了具體的實現(xiàn)方案,完成了1.2萬行RTL代碼編程,并在XILINX公司提供的ISE 9.1i集成開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn)了處理器各個模塊的RTL設計：隨后,以XILINX Spartan-3系列FPGA芯片xc3S1000為硬件平臺,完成了整個FFT處理器的電路設計實現(xiàn)。 經(jīng)過仿真驗證,本文所設計的FFT處理器芯片運行速度達到了100MHz,占用的FPGA門數(shù)為552806,電路的信噪比可以達到50dB以上,達到了高速高性能的設計要求。
標簽：
FPGA
FFT
信號處理器
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：科學怪人
擴展頻譜通信技術,它的突出優(yōu)點是保密性好,抗干擾性強.隨著通信系統(tǒng)與現(xiàn)代計算機軟、硬件技術與微電子技術發(fā)展,越來越多的通信系統(tǒng)構建于這種技術之上.在實際擴頻通信系統(tǒng)工程中,用得比較普遍的是直擴方式和跳頻方式,它們的不同在于直擴是采取隱藏的方式對抗干擾,而跳頻采取躲避的方式. 西方國家早在20世紀50年代就開始對跳頻通信進行研究,在上個世紀末的幾次局部戰(zhàn)爭中,跳頻電臺得到了普遍的應用.跳頻通信的發(fā)展促進了其對抗技術的發(fā)展,目前,世界主要幾個軍事先進的國家,已經(jīng)研究出高性能的跳頻通信對抗設備,國內(nèi)這方面的發(fā)展相對國外差距比較大. 未來戰(zhàn)爭是科學技術的斗爭,研究跳頻通信對抗勢在必行.基于這種目的,本文研究和設計了跳頻檢測的FPGA實現(xiàn),利用基于時頻分析的處理方法,完成了跳頻信號檢測的FPGA實現(xiàn),通過測試,表明系統(tǒng)達到了設計要求,可以滿足實際的需要.主要內(nèi)容包括: 1.概述了跳頻檢測接收研究的發(fā)展動態(tài),闡述了擴展頻譜通信及短時傅立葉變換的原理. 2.分析了基于快速傅立葉變換(FFT)處理跳頻信號,檢測跳頻的可行性,利用FFT檢測頻譜的原理,合理使用頻譜采樣策略,做到了增加頻譜利用率,提高了檢測概率和分析信噪比；利用抽取內(nèi)插技術完成數(shù)據(jù)速率的轉(zhuǎn)換,使其滿足后續(xù)信號的處理要求；利用同相和正交的DDC實現(xiàn)結構,完成對跳頻信號的解跳. 3.設計完成了跳頻信號檢測與接收系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn),其主要包括:數(shù)據(jù)速率變換的實現(xiàn),FIR低通濾波器的實現(xiàn),快速傅立葉變換(FFT)的實現(xiàn),下變頻的實現(xiàn)等.在濾波器的實現(xiàn)中,提出了兩種設計方法:基于常系數(shù)乘法器和分布式算法濾波器,分析了上述兩種方法的優(yōu)缺點,選擇用分布式算法實現(xiàn)設計中的低通濾波器；在快速傅立葉變換實現(xiàn)中,分析了基2和基4的算法結構,并分別實現(xiàn)了基2和基4的算法,滿足了不同場合對處理器的要求.在下變頻的設計中,使用濾波器的多相結構完成抽取的實現(xiàn),并使用低通濾波器使信號帶寬滿足指標的要求.此外,設計中還包括雙端口RAM的實現(xiàn),比較模塊的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)緩存模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊的實現(xiàn). 4.介紹了實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件平臺.
標簽：
跳頻信號
檢測
接收系統(tǒng)
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：zttztt2005
