數(shù)字高清電視是當前世界上最先進的圖像壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的結(jié)合，是高技術(shù)競爭的焦點之一。其中，信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號處理、前向糾錯編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計和開發(fā)整個數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以衛(wèi)星數(shù)字電視的信道處理系統(tǒng)為對象，結(jié)合國際通行的DVB-S/S2標準，研究了該系統(tǒng)在發(fā)射端的設(shè)計與實現(xiàn)所涉及到的一系列內(nèi)容。 本文介紹了數(shù)字電視的發(fā)展概況和主要標準，特別是對我國衛(wèi)星電視的發(fā)展進行了詳細的介紹。然后，本文DVB-S/S2信道處理系統(tǒng)的基本原理進行了介紹和分析，主要包括RS碼、卷積碼、BCH碼、LDPC碼等的差錯編碼的基本原理，以及基帶信號處理的基本原理。在此基礎(chǔ)上對兩種系統(tǒng)的傳輸性能和DVB-S2的后向兼容系統(tǒng)分別進行了基于Matlab的仿真。最后闡述了基于FPGA的DVB-S調(diào)制器的信道編碼和調(diào)制實現(xiàn)，按功能對DVB-S/S2信道編碼過程進行模塊分解，并針對每個模塊進行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時序仿真及FPGA實現(xiàn)。DVB-S/S2調(diào)制器的核心是信道編碼和調(diào)制部分，利用FPGA在數(shù)字信號處理方面的優(yōu)勢，本文重點對其中的幾個關(guān)鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器、卷積編碼、BCH編碼、LDPC編碼等的實現(xiàn)算法進行了比較詳細的分析，并通過HDL描述和時序仿真來驗證算法正確性。
上傳時間： 2013-07-10
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在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點，使譯碼錯誤概率達到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計是由高性能的復雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計原理及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。 首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實現(xiàn)、優(yōu)化進行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了設(shè)計要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，所設(shè)計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
上傳時間： 2013-04-24
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本文對于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究，并最終將用FPGA實現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化并利用FPGA實現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實現(xiàn)進行仿真以及在Matlab平臺上對結(jié)果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果。 測試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了工程標準的要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，同時所設(shè)計的基于FPGA實現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合。
上傳時間： 2013-07-30
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Turbo碼是一類并行級聯(lián)的系統(tǒng)卷積碼，它是在綜合級聯(lián)碼、最大后驗概率(MAP)譯碼、軟輸入軟輸出及迭代譯碼等理論基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新。Turbo碼的基本原理是通過對編碼器結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，多個子碼通過交織器隔離進行并行級聯(lián)編碼輸出，增大了碼距。譯碼器則以類似內(nèi)燃機引擎廢氣反復利用的機理進行迭代譯碼以反復利用有效信息流，從而獲得卓越的糾錯能力。計算機仿真表明，Turbo碼不但在加性高斯噪聲信道下性能優(yōu)越，而且具有很強的抗衰落、抗干擾能力，當交織長度足夠長時，其糾錯性能接近香農(nóng)極限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場可編程門陣列，是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA技術(shù)具有大規(guī)模、高集成度、高可靠性、設(shè)計周期短、投資小、靈活性強等優(yōu)點，逐步成為復雜數(shù)字硬件電路設(shè)計的理想選擇。 本論文以東南大學移動通信實驗室B3G課題組提出的“支持多天線的廣義多載波無線傳輸技術(shù)”(MIMO-GMC)為背景，分析了Turbo譯碼算法，并針對MIMO-GMC系統(tǒng)的迭代接收機中所采用的外信息保留和聯(lián)合檢測譯碼迭代的特點，完成了采用滑動窗Log-MAP算法的軟輸入、軟輸出的Turbo譯碼器的設(shè)計。整個譯碼器模塊的設(shè)計采用Verilog語言描述，并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代噴氣織機以其高速、高性能等優(yōu)勢，占據(jù)了無梭織機的大部分市場，并成為最有發(fā)展前景的一種織機。送經(jīng)、卷取機構(gòu)是織機控制系統(tǒng)的重要組成部分，其對經(jīng)紗張力的控制精度已成為評定織機質(zhì)量的重要技術(shù)指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要，而且，開發(fā)具有高速、高精度的獨立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題研究開發(fā)了一款獨立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進行設(shè)置，使其可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置應(yīng)用于不同型號的噴氣織機。通過對系統(tǒng)的控制分析，本課題主要從硬件電路設(shè)計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結(jié)構(gòu)與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內(nèi)核的低功耗微處理器LPC2294作為系統(tǒng)控制器，該控制器不僅速度快、性能穩(wěn)定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設(shè)計。硬件電路設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設(shè)計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在硬件電路設(shè)計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設(shè)計方面，系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II，便于系統(tǒng)升級和維護。在系統(tǒng)硬件平臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計要求對操作系統(tǒng)內(nèi)核進行剪裁和移植，并對系統(tǒng)時鐘節(jié)拍進行修改。結(jié)合硬件電路及系統(tǒng)控制要求，對系統(tǒng)啟動代碼進行修改；并根據(jù)系統(tǒng)對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統(tǒng)任務(wù)進行合理規(guī)劃。為了說明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務(wù)進行了實時性分析。對CAN通訊協(xié)議進行制定和編程實現(xiàn)，并對I2C、CAN和LCD驅(qū)動程序進行開發(fā)，另外，對每個任務(wù)的功能及控制流程和任務(wù)間及任務(wù)與中斷間的信息通訊進行了說明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術(shù)，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調(diào)節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法，設(shè)計出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數(shù)自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現(xiàn)進行了說明。關(guān)鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經(jīng)卷取；模糊PID
標簽： ARM 噴氣織機 電子送經(jīng) 控制
上傳時間： 2013-06-11
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目前，織機向著高速化、智能化方向發(fā)展，無梭織機也越來越占主導地位，開發(fā)中高檔織機控制系統(tǒng)是當前紡織機械領(lǐng)域的重要課題。織機的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)是中高檔織機控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時它也是無梭織機優(yōu)越于有梭織機的重要特征之一，因此研究送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)具有重要意義。 本文研究的內(nèi)容是織機的送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)，主要目的是保證織機在織造過程中紗線張力的動態(tài)穩(wěn)定。主要工作如下： （1）在分析送經(jīng)卷取系統(tǒng)原理和功能的基礎(chǔ)上，提出了一種用較低成本完成所需控制功能的解決方案——以ARM嵌入式處理器S3C44B0為中心構(gòu)建硬件平臺，以嵌入式操作系統(tǒng)uClinux為基礎(chǔ)構(gòu)建軟件平臺。 （2）利用嵌入式處理器S3C44B0豐富的硬件資源，對電子送經(jīng)卷取控制系統(tǒng)進行硬件設(shè)計：包括以S3C44B0為核心的最小系統(tǒng)電路的設(shè)計、與上位機通訊接口電路的設(shè)計、經(jīng)紗張力檢測與采樣電路的設(shè)計、伺服電機驅(qū)動接口電路的設(shè)計和編碼器接口電路的設(shè)計等． （3）利用嵌入式操作系統(tǒng)uClinux高實時、多任務(wù)等優(yōu)點，對電子送經(jīng)卷取控制系統(tǒng)進行軟件設(shè)計： ●在分析uClinux系統(tǒng)的特點和功能的基礎(chǔ)上，完成了在硬件電路板上的移植； ●在分析系統(tǒng)引導程序功能的基礎(chǔ)上，完成了Boot Loader的設(shè)計； ●完成了系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計：包括串口驅(qū)動程序設(shè)計、A/D驅(qū)動程序的設(shè)計和IIC驅(qū)動程序的設(shè)計等； ●在對織機工藝了解的基礎(chǔ)上，以模塊化的思想完成了系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計：包括張力傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、控制算法模塊和通訊模塊等； （4）詳細介紹了整個控制系統(tǒng)的調(diào)試過程。 本文設(shè)計的系統(tǒng)能使控制的經(jīng)紗張力恒定，反應(yīng)快速，控制精度高，很好地解決了開車痕等問題，能滿足中高檔織機的要求，具有實際應(yīng)用價值。
標簽： ARM 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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無線局域網(wǎng)(WLAN,Wireless Local Area Network)是未來移動通信系統(tǒng)的重要組成部分.為了滿足用戶高速率、方便靈活的接入互聯(lián)網(wǎng)的需求,WLAN的研究和建設(shè)正在世界范圍內(nèi)如火如荼的展開.由于擺脫了有線連接的束縛,無線局域網(wǎng)具有移動性好、成本低和不會出現(xiàn)線纜故障等特點.該文對無線局域網(wǎng)的主流協(xié)議IEEE 802.11a的物理層實現(xiàn)技術(shù)進行了系統(tǒng)的研究和分析,并采用可編程ASIC器件FPGA,設(shè)計實現(xiàn)了物理層基帶處理的關(guān)鍵模塊,為今后形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IP核奠定了基礎(chǔ).該文研究內(nèi)容得到了天津市信息化辦公室"寬帶無線局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究"項目經(jīng)費的支持.該文在對IEEE 802.11a協(xié)議深入研究的基礎(chǔ)上,提出了物理層的實現(xiàn)方案和功能模塊劃分.重點研究了實現(xiàn)基帶處理的關(guān)鍵模塊:FIR濾波器、卷積碼編碼器以及(2,1,7)Viterbi譯碼器的實現(xiàn)算法和硬件結(jié)構(gòu).在Viterbi譯碼器的設(shè)計中,
上傳時間： 2013-06-19
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采用“串-并”結(jié)合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進行了簡化，以便于用硬件電路方式實現(xiàn)。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結(jié)合的運算方式，和全并行的設(shè)計相比，在滿足譯碼速度的同時，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計的復雜度。 4.本文中設(shè)計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設(shè)計進行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時提出了一種在被測設(shè)計內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設(shè)計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
上傳時間： 2013-07-23
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研制發(fā)射微小衛(wèi)星，是我國利用空間技術(shù)服務(wù)經(jīng)濟建設(shè)、造福人類的重要途徑。現(xiàn)代微小衛(wèi)星在短短20年里能取得長足的發(fā)展，主要取決于微小衛(wèi)星自身的一系列特點：重量輕，體積小，成本低，性能高，安全可靠，發(fā)射方便、快捷靈活等。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，由于傳輸信道的多徑和各種噪聲的影響，信號在接收端會引起差錯，通過信道編碼環(huán)節(jié)，可對這些不可避免的差錯進行檢測和糾正。 在微小衛(wèi)星通信鏈路中，信道編碼器的任務(wù)是差錯控制。本文采用符合空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會CCSDS標準的鏈接碼進行信道編碼，即內(nèi)碼為（2，1，6）的卷積碼，外碼為（255，223）的RS碼，中間進行交織操作。其中，里德-索羅蒙碼(簡稱RS碼)是一種重要的非二進制BCH碼，是分組碼中糾錯能力最強的糾錯碼，一次可以糾正多個突發(fā)錯誤，廣泛地用于空間通信中。 本文針對南京航空航天大學自行研制的微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求，在用SystemView和C語言仿真的基礎(chǔ)上，用硬件描述語言Verilog設(shè)計了RS（255，223）編碼器和譯碼器，使用Modelsim軟件進行了功能仿真，并通過Xilinx公司的軟件ISE對設(shè)計進行綜合、布局布線，最后生成可下載的比特流文件下載到Xilinx公司的型號為XC3S2000的FPGA芯片中，完成了電路的設(shè)計并實現(xiàn)了編碼譯碼的功能，表明本文設(shè)計的信道編解碼器的正確性和實用性，滿足了微小衛(wèi)星通信分系統(tǒng)的技術(shù)要求。
上傳時間： 2013-08-01
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在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點，使譯碼錯誤概率達到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計是由高性能的復雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計原理及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。 首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實現(xiàn)、優(yōu)化進行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了設(shè)計要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，所設(shè)計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
上傳時間： 2013-04-24
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