正交頻分復用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術通過將整個信道分為多個帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^將信息經(jīng)過子信道獨立傳輸來實現(xiàn)通信,子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過循環(huán)前綴來消除符號間干擾(ISI),通過IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度。由于其頻譜利用率高,抗多徑能力強,在多種通信場合中都得到了應用。雖然有著上述優(yōu)點,但為了準確的恢復信號,信道估計是OFDM系統(tǒng)中必須實現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對OFDM接收機中的信道估計模塊的運算部件的實現(xiàn)進行了研究。首先,研究了OFDM信道估計的LS算法,一階線性插值算法,二次多項式插值算法,建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實現(xiàn),包括進位行波加法器,曼徹斯特進位鏈,超前進位加法器和乘法原理,陣列乘法器,wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法,并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點。接著研究了幾種主要的除法器設計算法,包括數(shù)字循環(huán)算法,基于函數(shù)迭代的算法,以及CORDIC算法,結(jié)合信道估計的特點選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實現(xiàn)的方法。最后,在前面的設計的基礎上在FPGA芯片上實現(xiàn)了前面的設計方案。
上傳時間: 2013-06-06
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變分水平集用于圖像分割,效果好,但是速度有點慢 源碼及論文
上傳時間: 2013-06-30
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本文首先在介紹多用戶檢測技術的原理以及系統(tǒng)模型的基礎上,對比分析了幾種多用戶檢測算法的性能,給出了算法選擇的依據(jù)。為了同時克服多址干擾和多徑干擾,給出了融合多用戶檢測與分集合并技術的接收機結(jié)構(gòu)。 接著,針對WCDMA反向鏈路信道結(jié)構(gòu),介紹了擴頻使用的OVSF碼和擾碼,分析了擾碼的延時自相關特性和互相關特性,指出了存在多址干擾和多徑干擾的根源。在此基礎上,給出了解相關檢測器的數(shù)學公式推導和結(jié)構(gòu)框圖,并仿真研究了用戶數(shù)、擴頻比、信道估計精度等參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。 常規(guī)的干擾抵消是基于chip級上的抵消,需要對用戶信號重構(gòu),因此具有較高的復雜度。在解相關檢測器的基礎上,衍生出符號級上的干擾抵消。通過仿真,給出了算法中涉及的干擾抑制控制權(quán)值、干擾抵消級數(shù)等參數(shù)的最佳取值,并進行了算法性能比較。仿真結(jié)果驗證了該算法的有效性。 最后,介紹了WCDMA系統(tǒng)移動臺解復用技術的硬件實現(xiàn),在FPGA平臺上分別實現(xiàn)了與基站和安捷倫8960儀表的互聯(lián)互通。
上傳時間: 2013-07-29
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該文為WCDMA系統(tǒng)功率控制環(huán)路與閉環(huán)發(fā)射分集算法FPGA實現(xiàn)研究.主要內(nèi)容包括功率控制算法與閉環(huán)發(fā)射分集算法的分析與討論,在分析討論的基礎上進行了FPGA實現(xiàn)方案的設計以及系統(tǒng)的實現(xiàn).另外在文中還介紹了可編程器件方面的常識、FPGA的設計流程以及同步電路設計方面的有關技術.
上傳時間: 2013-05-18
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作為一項正在興起的無線應用服務,無線局域網(wǎng)已在機場、校園、會議室、甚至在家庭都有所應用.它正叩開高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務市場的大門.目前,無線局域網(wǎng)仍處于眾多標準共存時期.每一標準的背后都有大公司或者大集團的支持.在眾多無線局域網(wǎng)協(xié)議中IEEE802.11a協(xié)議是很有特色的一個,它的優(yōu)勢在于采用了正交頻分復用(OFDM)方式來傳輸數(shù)據(jù),該技術可幫助提高速度和改進信號質(zhì)量,并可克服干擾,因此得到眾多關注.為了讓這種高速的局域網(wǎng)真正應用到實際中,我們的項目就是要在硬件上實現(xiàn)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機,而本文的主要工作就是用FPGA實現(xiàn)這個系統(tǒng)的內(nèi)接收機.內(nèi)接收機主要包括同步估計和信道估計.但是目前OFDM系統(tǒng)中包括同步、信道編碼、信道估計、用戶檢測、降低峰均比等一些關鍵技術在具體實現(xiàn)上還存在著一些困難.許多文獻對這些關鍵技術基本停留在理論上的討論,與具體的實現(xiàn)還存在很大的差距.因此本文通過研究同步和信道估計的多種算法的性能和其實現(xiàn)的復雜度,提出一種適合在IEEE802.11a協(xié)議環(huán)境下的同步算法和信道估計,用FPGA加以實現(xiàn).首先本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)信道估計的算法.在此基礎上詳細的討論了基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)可以采用的信道估計方法:(1)提出了借助訓練序列的LS估計法和LS-average估計法,分別在AWGN信道和多徑信道對這兩種方法進行了比較,證明無論在哪種信道環(huán)境下后者性能都要好于前者.為了能夠進一步提高信道估計器的性能,在LS-average算法的基礎上提出了消噪算法(NRA).(2)提出了借助導頻的DFT插值算法.其次本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)同步的算法.OFDM系統(tǒng)同步包括定時同步和載波同步,其中定時同步又分為符號同步和抽樣同步.本文主要是研究定時同步,而載波同步只是簡單的討論,因為在這項目中這是另有負責人.本文針對基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)把定時同步分為粗定時同步和細定時同步.然后分別對粗定時同步和細定時同步進行了詳細的討論.其中對粗定時同步的方法有:利用短訓練序列和利用循環(huán)前綴,并對這兩種方法進行了比較.對細定時同步是利用導頻來跟蹤.最后根據(jù)前面兩章提出的算法所分析的結(jié)果,以及突發(fā)OFDM系統(tǒng)的信號和信道特征,選取了其中一種信道估計算法和定時同步算法,結(jié)合合作伙伴所提出的載波同步算法一起用FPGA實現(xiàn)整個基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的內(nèi)接收機,并分別測試了各個模塊的性能以及綜合模塊的性能.
上傳時間: 2013-05-26
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器,用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價導彈在飛行過程中的性能,由于試車臺是高速旋轉(zhuǎn)體,其工作環(huán)境惡劣,受電磁干擾大,而且設備要求高,如果遇到設備故障或設備事故,其損失相當巨大,保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術的基礎上,選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設計,其優(yōu)點是FPGA技術在數(shù)據(jù)采集器中可以進行模塊化設計,增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應性,并且可以將整個PCM通信系統(tǒng)設計成可編程序系統(tǒng),用戶只要稍加變更程序,則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究,研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個模塊的具體建模與設計,系統(tǒng)采用的是FPGA技術來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理,采用VHDL實現(xiàn)了數(shù)字復接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現(xiàn)串口通訊,構(gòu)建了實時性和準確性通信網(wǎng)絡,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實驗結(jié)果證明,采用FPGA技術實現(xiàn)PCM信號的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現(xiàn)代技術結(jié)合,并且誤碼率較低,要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標簽: FPGA PCM 通信實現(xiàn) 多路
上傳時間: 2013-04-24
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常模信號是一類非常重要的信號,而專門應用于常模信號的常模算法[1]具有復雜度較低、實現(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。因此,常模算法引起了眾多學者的廣泛關注。近年來,常模算法在多用戶檢測領域[2]的研究越來越受到諸多學者的關注。不僅如此,常模算法在其他領域也是備受矚目,如常模算法在盲均衡以及波束形成等領域的應用也是目前研究的熱點。除此之外,常模算法已經(jīng)不僅僅局限在應用于常模信號,也可應用于多模信號[3]等。 本文對常模算法在多用戶檢測領域的應用以及FPGA[4]實現(xiàn)作了較多的研究工作,共分六章進行闡述。第一章為緒論,介紹了論文相關背景和本文的結(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用;第三章研究了相關文獻,簡單介紹了FPGA概念及其設計流程和設計方法,并對VerilogHDL以及Quartus軟件做了簡要介紹;第四章則詳細介紹了常模算法的FPGA實現(xiàn),用一種基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的方法確定了數(shù)據(jù)位長及精度,提出了其實現(xiàn)的系統(tǒng)框圖,并詳細闡述了各主要模塊的設計與實現(xiàn),同時給出了最后的報告文件以及最高數(shù)據(jù)處理速度;第五章則在MATLAB平臺和QuartuslI的基礎上搭建了一個仿真平臺,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。
上傳時間: 2013-06-23
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低密度校驗碼(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域標準中,包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴省W洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標準(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)中的核心技術之一。 當今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個,分別是結(jié)合準循環(huán)(QC,Quasi Cyclic)移位結(jié)構(gòu)的單次擴展構(gòu)造和類似重復累積(RA,Repeat Accumulate)碼構(gòu)造。相應地,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)合編譯碼器綜合實現(xiàn)的復雜度考慮,提出了一種切實可行的基于二次擴展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC碼構(gòu)造方法,以實現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端;并且充分利用該類碼校驗矩陣準循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點,結(jié)合RU算法,提出了一種新編碼器的設計方案。 基于二次擴展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法,是通過對母矩陣先后進行亂序擴展(Pex,Permutation Expansion)和循環(huán)移位擴展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)實現(xiàn)的。在此基礎上,為了實現(xiàn)可變碼長、可變碼率,一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴展和循環(huán)移位擴展的擴展因子。本文所述二次擴展構(gòu)造方法的特點在于,固定循環(huán)移位擴展的擴展因子大小不變,支持多個亂序擴展的擴展因子,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),便于硬件實現(xiàn);(偽)隨機生成的循環(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用,使得實現(xiàn)復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,設計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設計方案具有以下優(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上得到驗證。 通過在實驗板上實測表明,上述基于二次擴展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端,在實際應用中具有很高的價值。 目前,LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應、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,及其對應的編碼算法,也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。
上傳時間: 2013-07-26
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對弓網(wǎng)故障的檢測在列車提速的今天顯得尤其重要,原始故障圖像數(shù)據(jù)量的巨大使實時存儲和傳輸故障圖像極其困難。JPEG作為一種低復雜度、高壓縮比的圖像壓縮標準在多媒體、網(wǎng)絡傳輸?shù)阮I域得到廣泛的應用。和相同圖像質(zhì)量的其它常用文件格式(如GIF,TIFF,PCX)相比,JPEG是目前靜態(tài)圖像中壓縮比最高的。 FPGA以其設計靈活、高速的卓越特性,逐漸成為許多應用中首先器件,尤其是與Verilog和VHDL等語言的結(jié)合,大大變革了電子系統(tǒng)的設計方法,加速了系統(tǒng)的設計進程。 本文旨在研究并實現(xiàn)一種實時采集并對特定幀進行壓縮傳輸?shù)姆椒āMㄟ^采用可編程邏輯器件FPGA來實現(xiàn)整個采集、顯示、壓縮和傳輸,使系統(tǒng)具有可定制、高速度等優(yōu)點。 本文首先介紹了開發(fā)硬件可編程邏輯門陣列FPGA及其開發(fā)語言Veridlog,并介紹了FPGA的設計方法及開發(fā)流程;接著介紹了PAL制視頻采集的相關知識及設計,其中主要包括基于I2C總線的模擬視頻解碼控制、視頻的數(shù)字化ITU-R BT.601標準介紹及視頻同步信號的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲、VGA顯示控制設計;隨后介紹了JPEG標準,并根據(jù)故障檢測的特點,設計了針對灰度圖像壓縮的JPEG編碼器,設計中先分別對組成JPEG編碼器的二維DCT變換模塊、量化模塊、Z字掃描模塊、變換直流系數(shù)的差分脈沖編碼模塊、交流系數(shù)的游程編碼模塊、哈夫曼編碼模塊及打包模塊進行了仿真測試,然后再對整個JPEG編碼器進行了測試;最后設計了單幀視頻的SRAM緩存,并將緩存的源圖像采用本文設計的JPEG編碼器進行壓縮,再設計一個僅包含發(fā)送功能的UART 將壓縮后的碼流傳輸?shù)絇C機,在PC機上通過將接收的碼流以ASCⅡ碼的形式還原為采集圖片。 本文實現(xiàn)了整個采集壓縮系統(tǒng),同時也進一步驗證了本文設計的灰度圖像JPEG編碼器的正確性。相信本文無論是對弓網(wǎng)故障的圖像檢測,還是對于JPEG編碼器的芯片設計都有一定的參考價值。
標簽: FPGA JPEG 壓縮系統(tǒng)
上傳時間: 2013-04-24
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)于一體,是一個全面基于數(shù)字信號處理的全新概念的通信系統(tǒng),其技術體制和原理與常規(guī)跳頻完全不同,較好地解決了數(shù)據(jù)速率和跟蹤干擾等問題,代表了當前短波通信的一個重要發(fā)展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統(tǒng),并獲得了成功,但我國對該體制和技術的研究還處于初始階段,目前還不太成熟,離實際應用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎上對差分跳頻進行了研究,用FPGA來實現(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。而且設計中盡量采用軟件無線電體系結(jié)構(gòu),減少模擬環(huán)節(jié),把數(shù)字化處理盡量靠近天線,從而建立一個通用、標準、模塊化的硬件平臺,用軟件編程來實現(xiàn)差分跳頻的各種功能,從基于硬件的設計方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義,闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識別的實現(xiàn)方案。在頻率合成中,著重對DDS的相位截斷誤差及幅度量化誤差進行仿真,找出基于FPGA實現(xiàn)的最佳參數(shù)及改善方法。在頻率識別中,基于Xilinx公司提供FFT IP核,接收端中的位同步,頻率識別均在FFT的理論上進行設計。最后根據(jù)設計方案制作基于FPGA的電路板。 設計中跳頻圖案、直接數(shù)字頻率合成器、頻率識別、位同步、跳頻圖案恢復、線性調(diào)頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進行設計,以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時間: 2013-07-22
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