由于移動環(huán)境的復雜性,無線信號在發(fā)送傳輸和接收過程中有很明顯的衰落現(xiàn)象,特別是在高頻無線通信中,多徑衰落或頻率選擇性衰落對無線信號的干擾最為嚴重。通過分集接收技術(shù),Rake接收機在CDMA移動通信系統(tǒng)中抗多徑衰落效果尤為明顯。作為一種新穎的多址接入方式,多載波CDMA充分利用了OFDM最優(yōu)頻率利用率以及CDMA的多址和頻率分集,且系統(tǒng)容量和抗符號間干擾性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的單載波CDMA。這些特性使得多載波CDMA成為未來的寬帶無線通信系統(tǒng)最有希望的候選。 @@ 本文研究了一種多載波擴頻通信系統(tǒng),介紹了其Rake接收機工作原理和設(shè)計思想,進行了理論仿真并用FPGA予以實現(xiàn)。 @@ 本文首先介紹了移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史以及OFDM和CDMA技術(shù)原理,并描述了OFDM和CDMA結(jié)合的三種系統(tǒng)(MC-DS-CDMA、MT-CDMA、MC-CDMA)的原理和系統(tǒng)模型;接著,介紹了目前影響移動通信的主要衰落以及Rake接收機基本原理及其作用。多徑信號的每路信號都可能含有可以利用的信息,Rake接收機就是通過多個相關(guān)接收器接收多徑信號中各路信號,通過信道估計和信道補償消去信道因子的附加相位,并把他們合并在一起,以此來改善信號的信噪比和系統(tǒng)的可靠性;在此基礎(chǔ)上,論文提出了一種多載波擴頻通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,并詳細介紹了其Rake接收機實現(xiàn)原理,給出了最大比合并時各種分徑數(shù)目下系統(tǒng)誤碼率的仿真圖;最后介紹了此方案中Rake接收機的FPGA硬件實現(xiàn)設(shè)計方案及其系統(tǒng) 測試結(jié)果。@@ 仿真結(jié)果顯示出隨著分集徑數(shù)的增加,系統(tǒng)的誤碼率顯著降低。表明Rake接收機抗多徑衰落效果顯著,且在多載波CDMA系統(tǒng)中其分集效果更好,實現(xiàn)相對簡單。最終Rake接收機的FPGA實現(xiàn)結(jié)果同理論仿真一致,時序通過,資源耗費不大,具有較大的實用價值。 @@關(guān)鍵詞:多載波擴頻通信,CDMA,Rake接收機,F(xiàn)PGA
上傳時間: 2013-07-25
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這篇文章介紹了MSP430系列多單片機間的SPI主從通信原理和相關(guān)例程
上傳時間: 2013-04-24
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高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,而位置檢測環(huán)節(jié)是決定伺服系統(tǒng)高速、高精度性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。光電編碼器作為伺服驅(qū)動系統(tǒng)中常用的檢測裝置,根據(jù)結(jié)構(gòu)和原理的不同分為增量式和絕對式。本文從原理上對增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器做了深入的分析,通過對比它們的特性,得出了絕對式光電編碼器更適合高速、高精度伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)論。 絕對式光電編碼器精度高、位數(shù)多的特點決定其通信方式只能采取串行傳輸方式,且由相應(yīng)的通信協(xié)議控制信息的傳輸。本文首先針對編碼器主要生產(chǎn)廠商日本多摩川公司的絕對式光電編碼器,深入研究了通信協(xié)議相關(guān)的硬件電路、數(shù)據(jù)幀格式、時序等。隨后介紹了新興的電子器件FPGA及其開發(fā)語言硬件描述語言Verilog HDL,并對基于FPGA的絕對式編碼器通信接口電路做了可行性的分析。在此基礎(chǔ)上,采用自頂向下的設(shè)計方法,將整個接口電路劃分成發(fā)送模塊、接收模塊、序列控制模塊等多個模塊,各個模塊采用Verilog語言進行描述設(shè)計編碼器接口電路。最終的設(shè)計在相關(guān)硬件電路上實現(xiàn)。最后,通過在TMS320F2812伺服控制平臺上編寫的硬件驅(qū)動程序驗證了整個設(shè)計的各項功能,達到了設(shè)計的要求。
上傳時間: 2013-07-11
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國家863項目“飛行控制計算機系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計符合CPCI總線標準的FC通信卡。本課題是這個項目的進一步引伸,用于設(shè)計SCI串行通信接口,以實現(xiàn)環(huán)上多計算機系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項目為背景,對基于FPGA的SCI串行通信接口進行研究與實現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議,接著對SCI串行通信接口的兩個模塊:SCI節(jié)點模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實現(xiàn)進行了詳細的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點模型的實現(xiàn)上,利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實現(xiàn)主機之間的高速串行通信,并利用Aurora IP核實現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議;設(shè)計一個同步FIFO實現(xiàn)旁路FIFO;利用FPGA上的塊RAM實現(xiàn)發(fā)送和接收存儲器;中斷進程、地址解碼和多路復合分別在控制邏輯中實現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個部分。本課題中,采用FPGA+PCI軟核的方法來實現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁:PCI核的配置模塊負責對PCI核進行配置,得到用戶需要的PCI核;用戶邏輯模塊負責實現(xiàn)整個通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能;并引入中斷機制來提高SCI通信接口與主機之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計選用硬件描述語言VerilogHDL和VHDL,在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統(tǒng)的設(shè)計、綜合、布局布線,利用Modelsim進行功能及時序仿真,使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動程序,用VC++6.0編寫相應(yīng)的測試應(yīng)用程序。最后,將FPGA設(shè)計下載到FC通信卡中運行,并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對設(shè)計進行驗證,運行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因,指出工作中的不足之處和需要進一步完善的地方。
上傳時間: 2013-04-24
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自香農(nóng)先生于1948年開創(chuàng)信息論以來,經(jīng)過將近60年的發(fā)展,信道編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個重要分支,各種編碼技術(shù)層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農(nóng)限性能的優(yōu)秀糾錯碼,并已在數(shù)字電視、無線通信、磁盤存儲等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門的話題之一,用手機看北京奧運,已經(jīng)成為每一個中國人的夢想。最近兩年我國頒布了兩部與數(shù)字電視有關(guān)的通信標準,分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-TH)和移動多媒體(CMMB)即俗稱的手機電視標準。數(shù)字電視正與每個人走得越來越近,我國預(yù)期在2015年全面實現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標準的核心技術(shù)之一的前向糾錯碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點,相應(yīng)的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標準中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式,在CMMB標準中用到了LDPC碼和RS碼的級聯(lián)編碼方式,在DVB-S2標準中用到了LDPC碼和BCH碼的級聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個與數(shù)字電視相關(guān)的標準:數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-TH)、手機電視標準(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標準(DVB-S2)為切入點,深入研究它們的編碼方式,設(shè)計了這三個標準中的LDPC碼編碼器,并在FPGA上實現(xiàn)了前兩個標準的編碼芯片,實現(xiàn)了DMB-TH標準中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復用。在研究CMMB標準中編碼器設(shè)計時,提出一種改進的LU分解算法,該分解方式適合任意的H矩陣,具有一定的廣泛性。測試結(jié)果表明,芯片邏輯功能完全正確,速度和資源消耗均達到了標準的要求,具有一定的商用價值。
上傳時間: 2013-07-07
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信息安全在當今的社會生產(chǎn)生活中已經(jīng)被廣為關(guān)注,對敏感信息進行加密是提高信息安全性的一種常見的和有效的手段。 常見的加密方法有軟件加密和硬件加密。軟件加密的方法因為加密速度低、安全性差以及安裝不便,在一些高端或主流的加密處理中都采用硬件加密手段對數(shù)據(jù)進行處理。硬件加密設(shè)備如加密狗和加密卡已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于信息加密領(lǐng)域當中。 但是加密卡和加密狗因為采用的是多芯片結(jié)構(gòu),即采用獨立的USB通信芯片和獨立的加密芯片來分別實現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB傳輸和加密功能,如果在USB芯片和加密芯片之間進行數(shù)據(jù)竊聽的話,很輕易地就可以獲得未加密的明文數(shù)據(jù)。作者提出了一種新的基于單芯片實現(xiàn)的USB加密接口芯片的構(gòu)想,采用一塊芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB2.0通信和AES加密功能,命名為USB2.0加密接口芯片。 USB2.0加密接口芯片采用了USB2.0接口標準和AES加密算法。該加密芯片可以實現(xiàn)與主機的快速通信,具有快速的密碼處理能力,對外提供USB接口,支持基于USB密碼載體的自身安全初始化方式。 根據(jù)設(shè)計思想,課題研究并設(shè)計了USB2.0加密接口芯片的總體硬件架構(gòu),設(shè)計了USB模塊和AES加密模塊。為了解決USB通信模塊與AES加密模塊之間存在的數(shù)據(jù)處理單元匹配以及速度匹配問題,本文設(shè)計了AESUSB緩沖器,優(yōu)化了AES有限域加密算法。最后,利用VerilogHDL語言在FPGA芯片上實現(xiàn)了USB2.0加密接口芯片的功能,并在此基礎(chǔ)之上對加密芯片的通信和加密性能進行了測試和驗證。
上傳時間: 2013-05-24
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衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運輸工具提供導航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用,戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機,則無論身處陸地、海上還是空中,都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號。接收機選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號進行分析,就能確定接收機持有者的位置。 GPS導航定位接收機的理論基礎(chǔ)即是擴頻通信理論,擴頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比,具有低截獲率,強抗噪聲,抗干擾性,具有信息隱蔽和多址通信等特點,目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展,成為進入信息時代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴頻通信技術(shù)中,最常見的是直接序列擴頻通信(DSSS)系統(tǒng),本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號的捕獲上一般使用兩種方法:順序捕獲方法(時域法,基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法,基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理,并給出了它們的優(yōu)缺點。 本文第三章對長碼的直接捕獲進行了深入的研究,基于對國內(nèi)外相關(guān)文獻中長碼直捕方法的分析與對比,并且結(jié)合在實際過程中硬件資源需求的考慮,應(yīng)用了基于分段補零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計算量,加快了信號捕獲的速度。本方法利用FFT實現(xiàn)接收信號與本地長碼的并行相關(guān),同時完成頻偏的搜索,將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索,從而能快速實現(xiàn)長碼捕獲。 GPS信號十分微弱,靈敏度低,在戰(zhàn)場環(huán)境下,GPS接收機會面臨各種人為的干擾。如何從復雜的干擾信號中實現(xiàn)對GPS信號的捕獲,即抗干擾技術(shù)的研究,是GPS也是本文研究一個的方面。第四章即研究了GPS接收機干擾抑制算法,在強干擾環(huán)境下,需要借助信號處理技術(shù)在不增加信號帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力,以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機長碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實現(xiàn)方案,并對各主要子模塊進行了詳細地分析。基本型接收機中長碼捕獲采用頻域方法,選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實現(xiàn);抗干擾型接收機中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實現(xiàn)了各模塊的單獨測試和整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),通過聯(lián)調(diào)驗證,本文提出的長碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對長碼的直接捕獲,可以應(yīng)用于GPS接收機,監(jiān)測站接收機的同步等,對我國自主研發(fā)導航定位接收機也有重大的現(xiàn)實及經(jīng)濟意義。
上傳時間: 2013-06-18
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天,這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化,使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態(tài)的遠距離監(jiān)測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對不同客戶的需求,這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號處理新技術(shù),數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天,最后一個沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來,數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上,提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案,即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進行了較為具體的設(shè)計,并通過測試取得了預(yù)期結(jié)果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時代發(fā)展的步伐,使系統(tǒng)電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀,以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計框圖和實現(xiàn)方案,并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細的比較。本論文的設(shè)計方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié),通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成,采用專用脈寬調(diào)制芯片實現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端,用來實現(xiàn)閉環(huán)控制。同時用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設(shè)計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設(shè)計中應(yīng)該注意的地方。整個系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環(huán)境開關(guān)量檢測、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng),要求采樣速率相當高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調(diào)節(jié),從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率,從而達到閉環(huán)控制的目的。 最后,對數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對比測試,得出了預(yù)期結(jié)論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數(shù)值還會隨著使用時間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負面影響。數(shù)字電源則剛好相反,同時數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發(fā)成本與風險。在當前對產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下,數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達到了設(shè)計要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計要求。但對于高精度數(shù)字化電源,系統(tǒng)還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測控等技術(shù)領(lǐng)域,將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時間: 2013-06-29
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語音編碼技術(shù)始終是語音研究的熱點。語音編碼作為多媒體通信中信息傳輸?shù)囊粋€重要環(huán)節(jié),越來越受到廣泛的重視。G729是由美國、法國、日本和加拿大的幾家著名國際電信實體聯(lián)合開發(fā)的,國際電信聯(lián)盟(ITU-T)于1995年11月正式通過了G729。96年ITU-T又制定了G729的簡化方案G729A,主要降低了計算的復雜度以便于實時實現(xiàn)。因其具有良好的合成語音質(zhì)量、適中的復雜度、較低的時延等優(yōu)點,G729A標準已被廣泛應(yīng)用在VOIP網(wǎng)關(guān)、IP電話中。 論文利用Altera公司的新一代可編程邏輯器件在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的優(yōu)勢,對G729A語音編碼中的線性預(yù)測(LP)濾波器系數(shù)提取的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列,F(xiàn)ield Programmable Gate Array)實現(xiàn)進行了深入研究。論文首先對語音信號處理及其發(fā)展進行介紹,深入討論了G729A語音編解碼技術(shù)。第二,對Altera公司的Stratix系列可編程器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了研究,分析了在QuartusII開發(fā)平臺上進行FPGA設(shè)計的流程。第三,基于FPGA,對G729A編碼系統(tǒng)的LP分析部分做了具體設(shè)計,其中包括自相關(guān)函數(shù)和杜賓(Durbin)遞推兩個主要功能模塊,并對其工作過程進行了詳細的分析。第四,針對系統(tǒng)所使用的除法運算都是商小于1的特點,設(shè)計并實現(xiàn)了一個系統(tǒng)專用的除法器模塊。最后,在Altera FPGA目標芯片EP1S30F780C7上,對LP分析系統(tǒng)進行了驗證,證明了方案的可行性。
上傳時間: 2013-06-20
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本文以電子不停車收費系統(tǒng)課題為背景,設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的π/4-DOPSK全數(shù)字中頻發(fā)射機和接收機。π/4-DQPSK廣泛應(yīng)用于移動通信和衛(wèi)星通信中,具有頻帶利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強的特點。 近年來現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件在芯片邏輯規(guī)模和處理速度等方面性能的迅速提高,用硬件編程實現(xiàn)無線功能的軟件無線電技術(shù)在理論和實用化上都趨于成熟和完善,因此可以把數(shù)字調(diào)制,數(shù)字上/下變頻,數(shù)字解調(diào)在同一塊FPGA上實現(xiàn),即實現(xiàn)了中頻發(fā)射機和接收機一體化的片上可編程系統(tǒng)(SOPC,System On Programmabie Chip)。 本文首先根據(jù)指標要求對數(shù)字收發(fā)機方案進行設(shè)計,確定了適合不停車收費系統(tǒng)的全數(shù)字發(fā)射機和接收機的結(jié)構(gòu),接著根據(jù)π/4-DQPSK發(fā)射機和接收機的理論,設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的成形濾波器SRRC、半帶濾波器HB和定時算法并給出性能分析,最后給出硬件測試平臺上結(jié)果和測試結(jié)果分析。
上傳時間: 2013-06-23
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