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利用率

QPSK調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計及FPGA實現(xiàn)

QPSK調(diào)制具有頻譜利用率高、傳輸速率快、抗干擾性能強、頻譜特性好等突出特點，在移動通信、衛(wèi)星通信中得到了廣泛應(yīng)用。因此，基于FPGA的全數(shù)字QPSK調(diào)制解調(diào)的研究具有重要的意義。本文介紹了QPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)的現(xiàn)狀，對QPS...

標(biāo)簽： QPSK FPGA 調(diào)制解調(diào)器

上傳時間： 2013-07-18

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四路DVBC調(diào)制器的設(shè)計

隨著數(shù)字時代的到來，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近年來，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點的通用邏輯開發(fā)芯片，在電子設(shè)計行業(yè)深受歡迎，市場占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號，AD9857實現(xiàn)對四路I/Q信號的調(diào)制，輸出中頻信號。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r、國內(nèi)國際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹國內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程，包括能量擴散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計，其中包括詳細(xì)研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計、在allegro下的PCB設(shè)計及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā)，其中主要包括I2C接口實現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測試、電路測試及系統(tǒng)指標(biāo)測試。最終系統(tǒng)指標(biāo)測試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達到了國標(biāo)的要求。

標(biāo)簽： DVBC 調(diào)制器

上傳時間： 2013-07-05

上傳用戶：leehom61
OFDM發(fā)射機系統(tǒng)的FPGA設(shè)計

無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是利用無線媒介傳輸信息的計算機網(wǎng)絡(luò)。在無線通信信道中，由于多徑時延不可避免地存在符號間干擾，正交頻分復(fù)用(OFDM)作為一種可以有效對抗符號間干擾(ISI)和提高頻譜利用率的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。在無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)中，OFDM調(diào)制技術(shù)已經(jīng)被采用作為其物理層標(biāo)準(zhǔn)，并且公認(rèn)為是下一代無線通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。基于IEEE802.11a的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的物理層采用了OFDM技術(shù)，能有效的對抗多徑信道衰落，達到54Mbps的速度，而未來而的IEEE802.11n將達到100Mbps的高速。因此，研發(fā)以O(shè)FDM為核心的原型機研究非常有必要。本文在深入理解OFDM技術(shù)的同時，結(jié)合相應(yīng)的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標(biāo)準(zhǔn)給出了一種OFDM基帶發(fā)射機系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)方案。整個設(shè)計采用目前主流的自頂向下的設(shè)計方法，由總體設(shè)計至詳細(xì)設(shè)計逐步細(xì)化。在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對Xilinx一款160萬門的Spartan-3E XCS1600E芯片，依照：IEEE802.11a幀格式，對發(fā)射機系統(tǒng)各個模塊進行了詳細(xì)設(shè)計和仿真： (1)訓(xùn)練序列生成模塊，包括長，短訓(xùn)練序列； (2)信令模塊，包括卷積編碼，交織，BPSK調(diào)制映射； (3)數(shù)據(jù)模塊，包括加擾，卷積編碼，刪余，交織，BPSK/QPSK/16QAM/64QAM調(diào)制映射； (4)OFDM處理部分，包括導(dǎo)頻插入，加循環(huán)前綴，IFFT處理； (5)對整個發(fā)射處理部分聯(lián)調(diào)，并給出仿真結(jié)果另外，還完成了接收機部分模塊的FPGA設(shè)計，并給出了相應(yīng)的頂層結(jié)構(gòu)與仿真波形。最后提出了改進和進一步開發(fā)的方向。

標(biāo)簽： OFDM FPGA 發(fā)射機

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：李彥東
基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的研究

傳統(tǒng)的頻率調(diào)制和相位調(diào)制兩種數(shù)字調(diào)制方式都存在頻譜利用率低、抗多徑衰落能力差、功率譜衰減慢、帶外輻射嚴(yán)重等不足。正交振幅調(diào)制(QAM)是一種相位和振幅聯(lián)合控制的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它不僅可以得到更高的頻譜效率，而且可...

標(biāo)簽： FPGA QAM 16 調(diào)制解調(diào)

上傳時間： 2013-04-24

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全數(shù)字OQPSK解調(diào)算法的研究及FPGA實現(xiàn)

隨著各種通信系統(tǒng)數(shù)量的日益增多，為了充分地利用有限的頻譜資源，高頻譜利用率的調(diào)制技術(shù)不斷被應(yīng)用。偏移正交相移鍵控(OQPSK: Offset QuadraturePhase Shift Keying)是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，具有較高的頻譜利用率和功率利用率，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面移動通信系統(tǒng)。因此，對于OQPSK全數(shù)字解調(diào)技術(shù)的研究具有一定的理論價值。本文以軟件無線電和全數(shù)字解調(diào)的相關(guān)理論為指導(dǎo)，成功設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的OQPSK全數(shù)字解調(diào)。論文介紹了OQPSK全數(shù)字接收解調(diào)原理和基于軟件無線電設(shè)計思想的全數(shù)字接收機的基本結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了當(dāng)今OQPSK數(shù)字解調(diào)中載波頻率同步、載波相位同步、時鐘同步和數(shù)據(jù)幀同步的一些常用算法，并選擇了相應(yīng)算法構(gòu)建了三種系統(tǒng)級的實現(xiàn)方案。通過MATLAB對解調(diào)方案的仿真和性能分析，確定了FPGA中的系統(tǒng)實現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上，本文采用VerilogHDL硬件描述語言在Altera公司的Quartus II開發(fā)平臺上設(shè)計了同步解調(diào)系統(tǒng)中的各個模塊，還對各模塊和整個系統(tǒng)在ModelSim中進行了時序仿真驗證，并對設(shè)計中出現(xiàn)的問題進行了修正。最后，經(jīng)過FPGA調(diào)試工具嵌入式邏輯分析儀SignalTapⅡ的硬件實際測試，本文對系統(tǒng)方案進行了最終的改進與調(diào)整。實際測試結(jié)果表明，本文的設(shè)計最終能夠達到了預(yù)期的指標(biāo)和要求。本課題設(shè)計經(jīng)過時序和資源優(yōu)化后還可以向ASIC和系統(tǒng)級SOC轉(zhuǎn)化，以進一步縮小系統(tǒng)體積、降低成本和提高電路的可靠性，因此具有良好的實際應(yīng)用價值。

標(biāo)簽： OQPSK FPGA 全數(shù)字解調(diào)

上傳時間： 2013-07-14

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基于FPGA的GPS定位信息處理系統(tǒng)設(shè)計

隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。　　本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設(shè)計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標(biāo)變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下：　　基于FPGA設(shè)計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標(biāo)的投影變換。根掘GPS輸出信息標(biāo)準(zhǔn)和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點小數(shù)，再進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達到節(jié)省資源的目的。　　卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進行卡爾曼濾波設(shè)計，并通過Matlab進行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達到提高數(shù)據(jù)精度的效果。　　設(shè)計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設(shè)計的正確性。

標(biāo)簽： FPGA GPS 定位信息處理

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：二驅(qū)蚊器
H264視頻編碼器幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)設(shè)計

H.264視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)以其高壓縮比、高圖像質(zhì)量、良好的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性等優(yōu)點在數(shù)字電視廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體傳輸、視頻實時通信等許多方面得到了廣泛應(yīng)用。提高H.264幀內(nèi)預(yù)測的速度，對于實時性要求較高的場合具有重大的意義。為此，論文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，針對H.264幀內(nèi)預(yù)測的軟件實現(xiàn)具有運算量大、實時性差等缺點，提出了一種基于FPGA的高并行、多流水線結(jié)構(gòu)的幀內(nèi)預(yù)測算法的硬件實現(xiàn)。　　論文在詳細(xì)闡述H.264幀內(nèi)預(yù)測編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了17種預(yù)測模式算法，通過Matlab仿真建模，直觀地給出了預(yù)測模式的預(yù)測效果，并在JM12.2官方驗證平臺上測試比較各種預(yù)測模式對編碼性能的影響，以此為根據(jù)對幀內(nèi)預(yù)測模式進行裁剪。接著論文提出了基于FPGA的幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計方案，將前段采集劍的RGB圖像通過色度轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成YCbCr圖像，存入片外SDRAM中，控制模塊負(fù)責(zé)讀寫數(shù)掘送入幀內(nèi)預(yù)測模塊進行處理。幀內(nèi)預(yù)測模塊中，采用一種并行結(jié)構(gòu)的可配置處理單元，即先求和再移位最后限幅的電路結(jié)構(gòu)，來計算各預(yù)測模式下的預(yù)測值，極大地減小了預(yù)測電路的復(fù)雜度。針對預(yù)測模式選擇算法，論文采用多模式并行運算的方法，即多個結(jié)構(gòu)相同的殘差計算模塊，同時計算各種預(yù)測模式對應(yīng)的SATD值，充分發(fā)揮FPGA高速并行處理的能力。其中Hadamard變換使用行列分離的變換方法，采用蝶形快速變換、流水線設(shè)計提高硬件的工作效率。最后，論文設(shè)計了LCD顯示模塊直觀地顯示所得到的最佳預(yù)測模式。　　整個幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)被劃分成多個功能模塊，采用層次化、模塊化的設(shè)計思想，并采用流水線結(jié)構(gòu)和乒乓操作來提高系統(tǒng)的并行性、運行速度和總線利用率。所有模塊用Verilog語言設(shè)計，由Modelsim仿真和集成開發(fā)環(huán)境ISE9.1綜合。仿真與綜合結(jié)果表明，系統(tǒng)時鐘頻率最高達到106.7MHz。該設(shè)計在完成功能的基礎(chǔ)上，能夠較好地滿足實時性要求。論文對于研究基于FPGA的H.264視頻壓縮編碼系統(tǒng)進行了有益的探索，具有一定的實用價值。

標(biāo)簽： H264 視頻編碼器幀內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)設(shè)計

上傳時間： 2013-07-21

上傳用戶：ABCD_ABCD
FPGA布線研究與實現(xiàn)

現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)能夠減少電子系統(tǒng)的開發(fā)風(fēng)險和開發(fā)成本，縮短上市時間，降低維護升級成本，故廣泛地應(yīng)用在電子系統(tǒng)中。最新的FPGA都采用了層次化的布線資源結(jié)構(gòu)，與以前的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。由于FPGA布線資源的固定性和有限性，因此需要開發(fā)適用于這種層次化的FPGA結(jié)構(gòu)并提高布線資源有效利用率的布線算法。同時由于晶體管尺寸的不斷減小，有必要在FPGA布線算法中考慮功耗和時序問題。本論文所作的研究工作主要包括：提出一種基于Tile的FPGA結(jié)構(gòu)描述方法，對FPGA功耗模型和時序模型進行了研究，實現(xiàn)了考慮FPGA功耗、布線資源利用率的布線算法。在FPGA結(jié)構(gòu)描述方面，本文在分析現(xiàn)代商用FPGA層次化結(jié)構(gòu)及學(xué)術(shù)上對FPGA描述方法的基礎(chǔ)上，提出一種基于Tile的FPGA結(jié)構(gòu)描述。由于基本Tile的重復(fù)性，采用該方法可以簡化FPGA結(jié)構(gòu)的描述，同時由于該方法是以硬件結(jié)構(gòu)為根據(jù)，為FPGA軟硬件提供了簡單而靈活的接口，該方法在原型系統(tǒng)中測試證明是正確的。在FPGA功耗模型方面，本文研究了ASIC中關(guān)于電路功耗計算的基本方法，并將其應(yīng)用到FPGA功耗分析中。在模型中的采用了混合的功耗模型，包括動態(tài)功耗模型和靜態(tài)功耗模型。動態(tài)功耗的計算采用基于節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換率的開關(guān)級動態(tài)功耗計算和邏輯塊宏模型，靜態(tài)功耗則采用基于公式計算的晶體管漏電功耗模型和邏輯塊基于仿真的LUT/MUX表達式計算模型。這些功耗模型將運用到我們后面的功耗計算和基于功耗驅(qū)動的布線算法中。在FPGA布線算法研究和實現(xiàn)方面，本文在介紹基本的搜索算法之后，介紹了將FPGA硬件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕PGA布線程序可識別的布線資源圖的方法，并將基本的搜索算法運用的FPGA布線資源圖上，實現(xiàn)FPGA的基于布通率的布線算法。在此基礎(chǔ)上，借鑒了FPGA時序分析方法，將時序分析作為布線算法的一子模塊，對基于時序的布線算法進行了研究；同時采用了FPGA功耗模型，在布線算法實現(xiàn)中考慮了動態(tài)功耗的問題。最后在布線算法中實現(xiàn)兩種啟發(fā)式策略以提高可布線資源有效利用率。

標(biāo)簽： FPGA 布線

上傳時間： 2013-04-24

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無線電中自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器的FPGA實現(xiàn)

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對移動通信及寬帶無線接入業(yè)務(wù)需求的不斷增長，無線頻譜資源顯得日益匱乏。因此，如何提高頻譜利用率，一直以來就是無線通信領(lǐng)域研究的主要任務(wù)。認(rèn)知無線電的提出成為當(dāng)下解決頻譜資源稀缺的一個有效方法。而認(rèn)知無線電的特性要求認(rèn)知無線系統(tǒng)必須具備一個可重構(gòu)的自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器。因此，對于認(rèn)知無線電平臺中自適應(yīng)可重構(gòu)調(diào)制解調(diào)器的深入研究具有重大的意義。　　軟件無線電是實現(xiàn)認(rèn)知無線電的理想平臺。本文首先闡述了軟件無線電的基本工作原理及關(guān)鍵技術(shù)，對多速率信號處理中的內(nèi)插和抽取、帶通采樣、數(shù)字下變頻、濾波等技術(shù)進行了分析與探討，為設(shè)計自適應(yīng)可重構(gòu)調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。然后介紹了認(rèn)知無線電系統(tǒng)的構(gòu)成和基本工作方式，接著重點研究了其中通信模塊的FPGA實現(xiàn)。在通信模塊的實現(xiàn)中，研究了基于認(rèn)知無線電的BPSK、π/4 DQPSK、8PSK及16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)，簡要論述了他們的基本概念和原理，并給出了設(shè)計方案。接著按信號流程逐一介紹了各個功能模塊在DSP+FPGA硬件平臺上的實現(xiàn)，并對得到的數(shù)據(jù)進行了分析，給出了性能測試結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合認(rèn)知無線電系統(tǒng)的要求，提出了可變調(diào)制方式，可變傳輸帶寬的自適應(yīng)可重構(gòu)調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計方案，并對其中一些關(guān)鍵模塊的硬件實現(xiàn)給出了分析，同時給出了收端波特率識別的策略。最后，論文提出了一些新的自適應(yīng)技術(shù)，如波特率估計、信噪比估計等，并給出了應(yīng)用這些技術(shù)的自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)器的改進方案。

標(biāo)簽： FPGA 無線調(diào)制解調(diào)器

上傳時間： 2013-06-17

上傳用戶：alan-ee
基于FPGA的無線光通信PPM調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計

無線光通信技術(shù)具有通信容量大、傳輸速率高等眾多優(yōu)點, 在許多場合都有重要的應(yīng)用, 是現(xiàn)代通信技術(shù)研究的一個熱點。由于脈沖位置調(diào)制 ( PPM ) 有較高的平均功率利用率和抗干擾能力, 故 PPM是無線光通信系統(tǒng)中常用的調(diào)制方式。在研究 PPM調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上, 就基于 FPG A的無線光通信 PPM調(diào)制系統(tǒng)進行設(shè)計, 并用 V H D L語言完成了系統(tǒng)的設(shè)計和仿真。仿真結(jié)果表明, 該設(shè)計具有正確性和合理性。

標(biāo)簽： FPGA PPM 無線光通信調(diào)制

上傳時間： 2013-08-08

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