信息技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)信息的安全提出了更高的要求.在應(yīng)用公鑰密碼體制的時(shí)候,對(duì)密鑰長(zhǎng)度要求越來越大,處理的速度要求越來越快.而基于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實(shí)現(xiàn)也成為一個(gè)關(guān)注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數(shù)、劃分結(jié)構(gòu)模塊、優(yōu)化模塊算法、實(shí)現(xiàn)模塊設(shè)計(jì),驗(yàn)證模塊功能的順序進(jìn)行書寫.為了硬件實(shí)現(xiàn)上的方便,設(shè)計(jì)選擇了含有Ⅱ型優(yōu)化正規(guī)基的伽略域GF(2191),并在該域上構(gòu)造了隨機(jī)的橢圓曲線.根據(jù)層次化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思路,將橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算劃分成兩個(gè)運(yùn)算層次:橢圓曲線上的運(yùn)算和有限域上的運(yùn)算.模塊劃分之后,利用自底向上的設(shè)計(jì)思路,主要針對(duì)有限域上的乘法運(yùn)算進(jìn)行了重要的改進(jìn),并對(duì)加法群中的標(biāo)量乘運(yùn)算的算法進(jìn)行了分析、證明,以達(dá)到面積優(yōu)化和快速執(zhí)行的效果.具體設(shè)計(jì)中,采用硬件描述語言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺(tái)上進(jìn)行電路設(shè)計(jì).完成了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)輸入和仿真.設(shè)計(jì)選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進(jìn)行綜合、布局、布線和時(shí)序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點(diǎn)加、倍點(diǎn)和標(biāo)量乘法模塊的具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖.并且根據(jù)橢圓曲線的標(biāo)量乘特點(diǎn),提出了合適的驗(yàn)證方案.該設(shè)計(jì)完成了橢圓曲線上的標(biāo)量乘法運(yùn)算.設(shè)計(jì)主要針對(duì)資源受限的應(yīng)用環(huán)境:改進(jìn)了有限域上的乘法運(yùn)算、使用了沒有預(yù)處理的標(biāo)量乘算法.改進(jìn)后的橢圓曲線標(biāo)量乘法需要2,741,998個(gè)邏輯單元,在100MHz的時(shí)鐘約束下,運(yùn)行一次標(biāo)量乘法運(yùn)算需要567.69us.該次設(shè)計(jì)的結(jié)果可以直接用來構(gòu)造橢圓曲線上的簽名、驗(yàn)證、密鑰交換等算法.
標(biāo)簽： FPGA 橢圓曲線 密碼體制 乘法運(yùn)算
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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本論文主要對(duì)無線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計(jì)中的信道編解碼算法進(jìn)行研究并對(duì)其FPGA實(shí)現(xiàn)思路和方法進(jìn)行相關(guān)研究。 近年來無線局域網(wǎng)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)建議物理層采用無線擴(kuò)頻技術(shù)，所以開發(fā)一套擴(kuò)頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點(diǎn)。無線信道的特性較復(fù)雜，因此在無線擴(kuò)頻集成電路設(shè)計(jì)中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。 在了解擴(kuò)頻通信基本原理的基礎(chǔ)上，本文提出了“串聯(lián)級(jí)聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級(jí)聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內(nèi)碼-(2，1，3)卷積碼構(gòu)成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點(diǎn)對(duì)RS碼的時(shí)域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進(jìn)行了詳細(xì)的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實(shí)現(xiàn)的方法。 計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號(hào)率。 本論文的內(nèi)容安排如下：第一章介紹了無線擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及國內(nèi)外開發(fā)擴(kuò)頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究?jī)?nèi)容和安排。第二章主要介紹了擴(kuò)頻通信的基本原理，主要包括擴(kuò)頻通信的定義、理論基礎(chǔ)和分類，直接序列擴(kuò)頻通信方式的數(shù)學(xué)模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點(diǎn)。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級(jí)聯(lián)碼+兩次交織”，詳細(xì)討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實(shí)際參數(shù)。第五章對(duì)第四章提出的編碼方案進(jìn)行了性能仿真。第六章結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和方法。首先對(duì)FPGA開發(fā)流程以及實(shí)際開發(fā)的工具進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，然后給出了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。對(duì)發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關(guān)功能模塊的實(shí)現(xiàn)原理和方法進(jìn)行分析。第七章對(duì)論文的工作進(jìn)行總結(jié)。
標(biāo)簽： FPGA 無線擴(kuò)頻 信道編解 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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SignalTap II 內(nèi)嵌邏輯分析儀是Altera 公司Quartus II 軟件中內(nèi)嵌的一種調(diào)試程序,通過把一段執(zhí)行邏輯分析功能 的代碼和客戶的設(shè)計(jì)組合在一起編譯、布局布線,完成傳統(tǒng)邏輯分析儀的功能。介紹了SignalTap II 的基本內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)原理以及 在實(shí)際工程中的應(yīng)用環(huán)境。結(jié)合ATM交換矩陣的設(shè)計(jì)實(shí)例,詳細(xì)闡述了用SignalTapII 對(duì)FPGA 調(diào)試的具體方法和調(diào)試步驟, 以及在工程中的使用全過程。分析比較了該方法與傳統(tǒng)的外置式邏輯分析儀的優(yōu)劣,對(duì)SignalTap II 應(yīng)用條件進(jìn)行了闡述。
標(biāo)簽： SignalTapII FPGA 邏輯分析儀 調(diào)試
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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近年來，移動(dòng)通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應(yīng)用，各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關(guān)鍵技術(shù)日新月異。由于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以高效地利用頻譜資源并有效地對(duì)抗頻率選擇性衰落，多入多出(MIMO)利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM-MIMO技術(shù)被廣泛認(rèn)為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)今移動(dòng)通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 本文對(duì)OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)--數(shù)字下變頻，OFDM同步、解調(diào)進(jìn)行了相關(guān)研究，在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上，完成了數(shù)字下變頻，OFDM同步和解調(diào)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過功能仿真、時(shí)序仿真、板級(jí)電路測(cè)試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點(diǎn)，然后對(duì)同步技術(shù)和數(shù)字下變頻技術(shù)作了相應(yīng)的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即是針對(duì)系統(tǒng)中存在的時(shí)間偏差、頻率偏差進(jìn)行定時(shí)恢復(fù)、頻偏的估計(jì)與補(bǔ)償，來減少各種同步偏差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術(shù)之一，其基本功能是從高速中頻數(shù)字信號(hào)中提取所需的窄帶信號(hào)，將其下變頻為基帶信號(hào)，降低數(shù)據(jù)率，以供后續(xù)DSP器件作進(jìn)一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面，本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在實(shí)現(xiàn)上作了一些簡(jiǎn)化，節(jié)約了硬件資源。 在對(duì)時(shí)間同步的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面，本文采用了利用PN序列進(jìn)行時(shí)間同步的算法。在實(shí)現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，更有效的利用了同步數(shù)據(jù)，達(dá)到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面，本文采用重復(fù)的PN碼兩兩相關(guān)來估計(jì)頻偏值，并聯(lián)合一個(gè)二階負(fù)反饋環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。該算法利用環(huán)路自身噪聲帶寬抑制噪聲，提高頻率估計(jì)精度，并同時(shí)利用負(fù)反饋擴(kuò)大頻偏估計(jì)范圍。本文在對(duì)算法的詳細(xì)研究分析的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： OFDMMIMO FPGA 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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上傳時(shí)間： 2013-05-18
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第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)及技術(shù)是目前通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本系統(tǒng)采用了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù)，采用直接序列擴(kuò)頻方式實(shí)現(xiàn)多路寬帶信號(hào)的碼分復(fù)用傳輸。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們綜合考慮了系統(tǒng)性能要求，功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與系統(tǒng)資源利用率，選擇了并行導(dǎo)頻體制、串行滑動(dòng)相關(guān)捕獲方式、延遲鎖相環(huán)跟蹤機(jī)制、導(dǎo)頻信道估計(jì)方案和相干解擴(kuò)方式，并在Quartus軟件平臺(tái)上采用VHDL語言，在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)硬件測(cè)試板的測(cè)試表明文中介紹的方案和設(shè)計(jì)方法是可行和有效的。并在測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)提出了改進(jìn)意見。
標(biāo)簽： FPGA 多路 分 通信系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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航天測(cè)控通信網(wǎng)是航天工程的重要組成部分。迄今為止，我國已建成“C頻段測(cè)控網(wǎng)”，及正在建設(shè)的“S頻段測(cè)控網(wǎng)”和“TDRSS測(cè)控網(wǎng)”。測(cè)距單元是測(cè)控系統(tǒng)基帶設(shè)備中的重要功能單元，為航天飛行器提供定位元素。目前，在航天測(cè)距系統(tǒng)中側(cè)音測(cè)距技術(shù)具有最高的測(cè)距精度。本文以中國電子科技集團(tuán)第十研究所某項(xiàng)目為背景，對(duì)側(cè)音測(cè)距系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了一些改進(jìn)測(cè)距精度的方法，最后用FPGA實(shí)現(xiàn)了側(cè)音測(cè)距功能單元。 本論文主要完成以下工作： 1)完成了直接數(shù)字頻率合成的雜散分析。采用嚴(yán)格的信號(hào)分析方法，運(yùn)用離散傅立葉變換(DFT)和傅立葉變換(FT)，推導(dǎo)了理想狀態(tài)和相位截短條件下的DDS輸出頻譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并利用systemview仿真軟件建立了DDS相位截短模型，通過仿真驗(yàn)證了分析結(jié)論的正確性。 2)改進(jìn)了TT&C系統(tǒng)中經(jīng)典的FFT頻率引導(dǎo)算法，增加了頻譜對(duì)稱性分析，在實(shí)現(xiàn)頻率引導(dǎo)的同時(shí)完成了防載波頻率錯(cuò)鎖的功能。 3)首次采用基于正交雙通道相關(guān)原理的數(shù)字相關(guān)相位估計(jì)法來實(shí)現(xiàn)次側(cè)音匹配和解模糊，降低了設(shè)備復(fù)雜度，提高了測(cè)距精度。針對(duì)低信噪比的情況，提出了基于平滑濾波的數(shù)據(jù)處理方法，提高了相位測(cè)量精度。對(duì)測(cè)距信道中加限幅器導(dǎo)致的測(cè)距信號(hào)信噪比惡化程度做了深入的理論分析。最后，分析了測(cè)距誤差，并對(duì)其中一些引起測(cè)距誤差的因素提出了改善方法。 通過本論文的工作，成功的完成了TT&C側(cè)音測(cè)距終端的研制，系統(tǒng)現(xiàn)已通過測(cè)試，達(dá)到系統(tǒng)任務(wù)書的各項(xiàng)指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA TTC 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文重點(diǎn)研究的是補(bǔ)償編碼鍵控(CCK)的調(diào)制與解調(diào)算法原理，以及基于FPGA進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。作為IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵的調(diào)制技術(shù)，CCK碼具有良好的相關(guān)特性，能夠在高速率傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)有效的克服多徑效應(yīng)。本文首先對(duì)WLAN的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)其中的IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，并著重分析了其物理層基帶部分的結(jié)構(gòu)和規(guī)范。然后系統(tǒng)的介紹了CCK碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)11Mb/s模式下基于“基本CCK碼字集”的CCK調(diào)制原理和基于快速沃爾什變換(FWT)塊的CCK解調(diào)原理進(jìn)行了分析討論。接下來通過在Matlab中對(duì)調(diào)制和解調(diào)方案的仿真，得到了正確的理論數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。最后在Xilinx公司的ISE6.2開發(fā)環(huán)境下，使用硬件描述語言Verilog HDL對(duì)CCK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)在FPGA中進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后將整個(gè)系統(tǒng)在ModelSim中進(jìn)行了功能仿真。理論分析和仿真結(jié)果的比較表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)是正確的，而且系統(tǒng)性能良好。 本文所設(shè)計(jì)的基于FPGA的CCK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)具有集成度高、穩(wěn)定性強(qiáng)和能夠在線軟件更新等特點(diǎn)。研究成果可以給將來設(shè)計(jì)更高性能、更高集成度的基帶WLAN芯片提供基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： CCK 基帶 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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移動(dòng)通信是目前通信技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，CDMA技術(shù)憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢(shì)成為第三代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的技術(shù)手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個(gè)信號(hào)處理模塊的工作原理，對(duì)CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調(diào)制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了基于FPGA的建模和設(shè)計(jì)，取得了一些有價(jià)值的階段性成果。這些對(duì)CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行深入探索、研究和設(shè)計(jì)，具有一定的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(shì)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(duì)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
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