現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,它結(jié)合了微電子技術(shù)、電路技術(shù)和EDA(Electronics Design Automation)技術(shù)。隨著它的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展,使設(shè)計(jì)電路的規(guī)模和集成度不斷提高,同時(shí)也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。離散傅立葉變換(DFT)作為數(shù)字信號(hào)處理中的基本運(yùn)算,發(fā)揮著重要作用。而快速傅里葉變換(FFT)算法的提出,使離散傅里葉變換的運(yùn)算量減小了幾個(gè)數(shù)量級(jí),使得數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)變得更加容易。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)之一,因此對FFT算法及其實(shí)現(xiàn)方法的研究具有很強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文主要研究如何利用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法,研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FFT信號(hào)處理器。該設(shè)計(jì)采用高效基-16算法實(shí)現(xiàn)了一種4096點(diǎn)FFT復(fù)數(shù)浮點(diǎn)運(yùn)算處理器,其蝶形處理單元的基-16運(yùn)算核采用兩級(jí)改進(jìn)的基-4算法級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn),僅用8個(gè)實(shí)數(shù)乘法器就可實(shí)現(xiàn)基-16蝶形單元所需的8次復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算,在保持處理速度的優(yōu)勢下,比傳統(tǒng)的基-16算法節(jié)省了75％的乘法器邏輯資源。 在重點(diǎn)研究處理器蝶形單元設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,本文完成了整個(gè)FFT處理器電路的FPGA設(shè)計(jì)。首先基于對處理器功能和特點(diǎn)的分析,研究了FFT算法的選取和優(yōu)化,并完成了處理器體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上,以提高處理器處理速度和減小硬件資源消耗為重點(diǎn)研究了具體的實(shí)現(xiàn)方案,完成了1.2萬行RTL代碼編程,并在XILINX公司提供的ISE 9.1i集成開發(fā)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了處理器各個(gè)模塊的RTL設(shè)計(jì)：隨后,以XILINX Spartan-3系列FPGA芯片xc3S1000為硬件平臺(tái),完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過仿真驗(yàn)證,本文所設(shè)計(jì)的FFT處理器芯片運(yùn)行速度達(dá)到了100MHz,占用的FPGA門數(shù)為552806,電路的信噪比可以達(dá)到50dB以上,達(dá)到了高速高性能的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽：
FPGA
FFT
信號(hào)處理器
上傳時(shí)間：
2013-04-24
上傳用戶：科學(xué)怪人
擴(kuò)展頻譜通信技術(shù),它的突出優(yōu)點(diǎn)是保密性好,抗干擾性強(qiáng).隨著通信系統(tǒng)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)與微電子技術(shù)發(fā)展,越來越多的通信系統(tǒng)構(gòu)建于這種技術(shù)之上.在實(shí)際擴(kuò)頻通信系統(tǒng)工程中,用得比較普遍的是直擴(kuò)方式和跳頻方式,它們的不同在于直擴(kuò)是采取隱藏的方式對抗干擾,而跳頻采取躲避的方式. 西方國家早在20世紀(jì)50年代就開始對跳頻通信進(jìn)行研究,在上個(gè)世紀(jì)末的幾次局部戰(zhàn)爭中,跳頻電臺(tái)得到了普遍的應(yīng)用.跳頻通信的發(fā)展促進(jìn)了其對抗技術(shù)的發(fā)展,目前,世界主要幾個(gè)軍事先進(jìn)的國家,已經(jīng)研究出高性能的跳頻通信對抗設(shè)備,國內(nèi)這方面的發(fā)展相對國外差距比較大. 未來戰(zhàn)爭是科學(xué)技術(shù)的斗爭,研究跳頻通信對抗勢在必行.基于這種目的,本文研究和設(shè)計(jì)了跳頻檢測的FPGA實(shí)現(xiàn),利用基于時(shí)頻分析的處理方法,完成了跳頻信號(hào)檢測的FPGA實(shí)現(xiàn),通過測試,表明系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,可以滿足實(shí)際的需要.主要內(nèi)容包括: 1.概述了跳頻檢測接收研究的發(fā)展動(dòng)態(tài),闡述了擴(kuò)展頻譜通信及短時(shí)傅立葉變換的原理. 2.分析了基于快速傅立葉變換(FFT)處理跳頻信號(hào),檢測跳頻的可行性,利用FFT檢測頻譜的原理,合理使用頻譜采樣策略,做到了增加頻譜利用率,提高了檢測概率和分析信噪比；利用抽取內(nèi)插技術(shù)完成數(shù)據(jù)速率的轉(zhuǎn)換,使其滿足后續(xù)信號(hào)的處理要求；利用同相和正交的DDC實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),完成對跳頻信號(hào)的解跳. 3.設(shè)計(jì)完成了跳頻信號(hào)檢測與接收系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn),其主要包括:數(shù)據(jù)速率變換的實(shí)現(xiàn),FIR低通濾波器的實(shí)現(xiàn),快速傅立葉變換(FFT)的實(shí)現(xiàn),下變頻的實(shí)現(xiàn)等.在濾波器的實(shí)現(xiàn)中,提出了兩種設(shè)計(jì)方法:基于常系數(shù)乘法器和分布式算法濾波器,分析了上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),選擇用分布式算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的低通濾波器；在快速傅立葉變換實(shí)現(xiàn)中,分析了基2和基4的算法結(jié)構(gòu),并分別實(shí)現(xiàn)了基2和基4的算法,滿足了不同場合對處理器的要求.在下變頻的設(shè)計(jì)中,使用濾波器的多相結(jié)構(gòu)完成抽取的實(shí)現(xiàn),并使用低通濾波器使信號(hào)帶寬滿足指標(biāo)的要求.此外,設(shè)計(jì)中還包括雙端口RAM的實(shí)現(xiàn),比較模塊的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)緩存模塊和串并轉(zhuǎn)換模塊的實(shí)現(xiàn). 4.介紹了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái).
標(biāo)簽：
跳頻信號(hào)
檢測
接收系統(tǒng)
上傳時(shí)間：
2013-04-24
上傳用戶：zttztt2005
