本文以星載圖像數(shù)據(jù)的壓縮與加密為背景，對CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括： (1)實(shí)現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法的C程序，并且與SPIHT算法和JPEG2000算法在星載圖像壓縮領(lǐng)域做了簡單的對比； (2)對原始CCSDS圖像壓縮算法進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的算法在提升算法性能的同時(shí)，降低了算法的復(fù)雜度； (3)研究了AES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)了該算法的C程序； (4)用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法的編碼器； (5)在FPGA硬件平臺上，驗(yàn)證了這兩種算法編碼器的正確性和有效性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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變頻技術(shù)作為現(xiàn)代電力電子的核心技術(shù)，集現(xiàn)代電子、信息和智能技術(shù)于一體。而SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)波的產(chǎn)生和控制則是變頻技術(shù)的核心之一。本文對SPWM 波形生成的三種算法--對稱規(guī)則采樣法、不對稱規(guī)則
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字通信系統(tǒng)中，在實(shí)際信道上傳輸數(shù)字信號時(shí)，由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響，接收端所收到的數(shù)字信號不可避免地會發(fā)生錯誤。為了減小誤碼率，提高接收質(zhì)量，必須采用差錯控制編碼。對于數(shù)字視頻通信系統(tǒng)這類高碼率，高要求的系統(tǒng)，為了提供優(yōu)良的圖象質(zhì)量，采用差錯控制編碼尤為重要。 本文采用的DVB-T系統(tǒng)差錯控制技術(shù)是針對于數(shù)字視頻通信而設(shè)計(jì)的，提出了糾錯編碼結(jié)合交織技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案，即RS(204，188，8)截短碼、卷積交織、卷積碼三種技術(shù)的級聯(lián)。各技術(shù)中的參數(shù)設(shè)計(jì)為輸入的MPEG-2傳輸流(TS流)提供了便利，在編碼后可以保持傳輸流的幀結(jié)構(gòu)和同步字節(jié)不改變，使接收端的同步捕獲和同步跟蹤成為可能。 本文首先簡要介紹了差錯控制技術(shù)，DVB-T系統(tǒng)，以及硬件實(shí)現(xiàn)所用到的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。然后分別研究RS碼、卷積交織、卷積碼的編解碼原理，并提出了三類技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方案。其中，重點(diǎn)論述了RS碼解碼的硬件實(shí)現(xiàn)。將RS碼解碼分為四個模塊：伴隨式計(jì)算，BM迭代，錢搜索和錯誤值計(jì)算，分別講述每個模塊的電路設(shè)計(jì)方案并給出仿真結(jié)果。最后，將該差錯控制系統(tǒng)應(yīng)用于一個輸出速率恒定的實(shí)際數(shù)字視頻通信系統(tǒng)中，按系統(tǒng)需要，加入了接口電路和速率控制的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高精度電網(wǎng)功率因數(shù)測量加權(quán)插值FFT優(yōu)化算法
標(biāo)簽： FFT 高精度 電網(wǎng) 功率因數(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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近年來提出的光突發(fā)交換OBS(Optical．Burst Switching)技術(shù)，結(jié)合了光路交換(OCS)與光分組交換(OPS)的優(yōu)點(diǎn)，有效支持高突發(fā)、高速率的多種業(yè)務(wù)，成為目前研究的熱點(diǎn)和前沿。 本論文圍繞國家“863”計(jì)劃資助課題“光突發(fā)交換關(guān)鍵技術(shù)和試驗(yàn)系統(tǒng)”，主要涉及兩個方面：LOBS邊緣節(jié)點(diǎn)核心板和光板FPGA的實(shí)現(xiàn)方案，重點(diǎn)關(guān)注于邊緣節(jié)點(diǎn)核心板突發(fā)包組裝算法。 本文第一章首先介紹LOBS網(wǎng)絡(luò)的背景、架構(gòu)，分析了LOBS網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，然后介紹了本論文后續(xù)章節(jié)研究的主要內(nèi)容。 第二章介紹了LOBS邊緣節(jié)點(diǎn)的總體結(jié)構(gòu)，主要由核心板和光板組成。核心板包括千兆以太網(wǎng)物理層接入芯片，突發(fā)包組裝FPGA，突發(fā)包調(diào)度FPGA，SDRAM以及背板驅(qū)動芯片($2064)等硬件模塊。光板包括$2064，發(fā)射FPGA，接收FPGA，光發(fā)射機(jī)，光接收機(jī)，CDR等硬件模塊。論文對這些軟硬件資源進(jìn)行了詳細(xì)介紹，重點(diǎn)關(guān)注于各FPGA與其余硬件資源的接口。 第三章闡明了LOBS邊緣節(jié)點(diǎn)FPGA的具體實(shí)現(xiàn)方法，分為核心板突發(fā)包組裝FPGA和光板FPGA兩部分。核心板FPGA對數(shù)據(jù)和描述信息分別存儲，僅對描述信息進(jìn)行處理，提高了組裝效率。在維護(hù)突發(fā)包信息時(shí)，實(shí)時(shí)查詢和更新FEC配置表，保證了對FEE狀態(tài)表維護(hù)的靈活性。在讀寫SDRAM時(shí)都采用整頁突發(fā)讀寫模式，對MAC幀整幀一次性寫入，讀取時(shí)采用超前預(yù)讀模式，對SDRAM內(nèi)存的使用采取即時(shí)申請方式，十分靈活高效。光板FPGA分為發(fā)射和接收兩個方向，主要是將進(jìn)入FPGA的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步后按照指定的格式發(fā)送。 第四章總結(jié)了論文的主要內(nèi)容，并對LOBS技術(shù)進(jìn)行展望。本論文組幀算法采用動態(tài)組裝參數(shù)表的方法，可以充分支持各種擴(kuò)展，包括自適應(yīng)動態(tài)組裝算法。
標(biāo)簽： LOBS FPGA 節(jié)點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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本文以Turbo碼譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，對Turbo碼的迭代譯碼算法及用硬件語言實(shí)現(xiàn)其譯碼算法進(jìn)行了深入研究。 本文首先在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了深入的研究，并用C語言對其MAP譯碼算法進(jìn)行了驗(yàn)證仿真，接著就Turbo碼MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和測試。隨后本文就一些對MAP譯碼性能起著重要影響的參數(shù)也用C程序做了仿真對比。 最后，考慮到硬件實(shí)現(xiàn)的簡化，MAX-Log-MAP算法成為了本文的硬件實(shí)現(xiàn)方案。本文采用了模塊化設(shè)計(jì)，在對各個模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出了一些改進(jìn)的方案，對Turbo碼編碼器設(shè)計(jì)中的同步問題進(jìn)行了改進(jìn)，對分塊并行Turbo碼譯碼算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。在設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用了“自頂向下”和“自下而上”的設(shè)計(jì)方去，通過功能模塊分割，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，并通過模塊之間的參數(shù)傳遞，使Turbo碼編譯碼器具有較好的靈活性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在通信系統(tǒng)中，人們一直致力于信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘难芯浚诺兰m錯編碼技術(shù)一直是人們研究的重點(diǎn)。1993年，Turbo碼的提出，以其接近Shannon極限的優(yōu)異的譯碼性能在編碼界引起了轟動，并成為研究糾錯編碼的熱點(diǎn)課題。經(jīng)過十幾年的研究和發(fā)展，目前，Turbo碼已經(jīng)走向了實(shí)用化的道路，如何用硬件實(shí)現(xiàn)有效的Turbo碼編譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)Turbo碼譯碼器為研究目標(biāo)，首先分析了Turbo碼的基本編譯碼原理和3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼編碼結(jié)構(gòu)和交織算法。然后重點(diǎn)分析了MAP譯碼算法，Log-MAP譯碼算法和：Max-Log-MAP譯碼算法，并對三種譯碼算法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和計(jì)算復(fù)雜度的定量分析比較，對影響Turbo碼譯碼性能的主要因素進(jìn)行了MATLB仿真分析。 論文在深入分析比較上述三種譯碼算法的基礎(chǔ)之上，選擇Max-Log-MAP譯碼算法進(jìn)行了Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。主要針對FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、Max-Log-MAP算法子譯碼器關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼譯碼器的內(nèi)交織的FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究，完成了固定譯碼長度的Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，并利用ModelSim和MATLAB分別對譯碼器進(jìn)行了功能時(shí)序驗(yàn)證和FPGA定點(diǎn)仿真測試。
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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隨著全球經(jīng)濟(jì)不斷增長和信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展，越來越多用戶提出了對數(shù)據(jù)、語音和視訊等寬帶接入業(yè)務(wù)的需求。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)技術(shù)己成為新一代寬帶通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸，通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶化成為一個必然的趨勢。在眾多新興的接入技術(shù)中，寬帶無線接入技術(shù)以其特有的優(yōu)勢成為近年來通信技術(shù)市場的最大亮點(diǎn)。基于IEEE802．16e的WiMAX技術(shù)作為一種面向無線城域網(wǎng)(WMAN)的寬帶接入方案，正以其優(yōu)異的性能和廣闊的市場前景而倍受關(guān)注。 本文是基于WiMAX技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)終端的設(shè)計(jì)，根據(jù)IEEE802.16e協(xié)議，物理層需要對收發(fā)信息進(jìn)行編解碼、調(diào)制解調(diào)等的處理，其中包含很多運(yùn)算密集的算法；這些處理有些適合硬件邏輯實(shí)現(xiàn)，有些適合數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)，所以設(shè)計(jì)采用了FPGAs+DSPs的實(shí)現(xiàn)方式。考慮對接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的不同處理，在詳細(xì)分析上行和下行鏈路的工作過程的基礎(chǔ)上，對模塊的進(jìn)行了詳細(xì)劃分，并對系統(tǒng)的FPGA部分進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)中本文充分考慮了FPGA和DSP之間處理的優(yōu)缺點(diǎn)，并注意避免器件之間通信的復(fù)雜化，在滿足器件之間數(shù)據(jù)流量的同時(shí)，盡量使數(shù)據(jù)流向簡單化，避免了延時(shí)增加和接口帶寬調(diào)度的復(fù)雜化。最終整個設(shè)計(jì)完成完整的802.16e網(wǎng)絡(luò)終端的物理層基帶處理功能。
標(biāo)簽： WiMAX FPGA 網(wǎng)絡(luò)終端 基帶
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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2000年10月2日，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所宣布采用Rijndael算法作為高級加密標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長一段時(shí)間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對AES算法實(shí)現(xiàn)的研究就成為了國內(nèi)外的熱點(diǎn)，會在信息安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用FPGA實(shí)現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 本論文就是針對AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)問題，在深入分析了AES算法的整體結(jié)構(gòu)、基本變換以及加、解密流程的基礎(chǔ)上，對AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實(shí)現(xiàn)方案以及關(guān)鍵技術(shù)，在比較了常用的結(jié)構(gòu)后，采用了適合高速并行實(shí)現(xiàn)AES加、解密算法的結(jié)構(gòu)——內(nèi)外混合的流水線結(jié)構(gòu)，并給出了總體的設(shè)計(jì)框圖。由于流水線結(jié)構(gòu)不適用于反饋模式，為了達(dá)到較高的運(yùn)算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對各個子模塊的設(shè)計(jì)分別予以詳細(xì)分析，結(jié)合算法本身和FPGA的特點(diǎn)，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運(yùn)算，列混合運(yùn)算和密鑰擴(kuò)展運(yùn)算。同時(shí)，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，本設(shè)計(jì)支持?jǐn)?shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)的這個系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)； 3．利用QLJARTUSII開發(fā)工具進(jìn)行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進(jìn)行仿真并給出仿真結(jié)果，給出了各個模塊和整個設(shè)計(jì)的仿真測試結(jié)果； 4．和其他類似的設(shè)計(jì)做了橫向?qū)Ρ龋贸鼋Y(jié)論：本設(shè)計(jì)在保證了速度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢。
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H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個檔次，每個檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用，因此。H.264的編碼器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析，并統(tǒng)計(jì)了整個軟件編碼中計(jì)算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預(yù)測編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測時(shí)，為了得到一個宏塊的預(yù)測模式，需要進(jìn)行592次率失真代價(jià)計(jì)算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測模式選擇的計(jì)算復(fù)雜度，本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法。實(shí)踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計(jì)的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時(shí)間平均節(jié)約60﹪以上，對編碼的實(shí)時(shí)性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼，考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，并對影響編碼速度，且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真，并將驗(yàn)證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進(jìn)行了在線測試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法的改進(jìn)，算法實(shí)現(xiàn)簡單，對軟件編碼的實(shí)時(shí)性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對H.264編碼器芯片的設(shè)計(jì)有著積極的借鑒性。
標(biāo)簽： FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測 算法優(yōu)化
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