最新的研究進展是OFDM的出現,并且在2000年出現了第一個采用此技術的無線標準(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數據速率,因此可以預想在第四代系統中也將使用此技術。 寬帶應用和高速率數據傳輸是OFDM調制/多址技術通信系統的重要特征之一。作者通過參與國家863計劃項目“OFDM通信系統”一年以來的研發工作,對OFDM通信系統及相關技術有了深入的理解,積累了大量實際經驗,并在相關工作中取得了部分研究成果。 另一方面,關于寬帶自適應均衡技術的研究在近年來也引起了廣泛的關注。它是補償信道畸變的重要的技術之一。作者通過參與該項目FPGA部分的開發與調試工作,基于單片FPGA實現了均衡部分;此外,作者在頻域自適應均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據上述工作的內容展開的。 首先介紹了本課題相關技術的發展情況,主要包括:OFDM系統的技術原理、技術優勢、歷史和現狀,均衡技術的特點和發展等。末尾敘述了本課題的來源和研究意義,并簡介了作者的主要工作和貢獻。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時域均衡器,均是單載波非擴頻數字調制中常用到的均衡器和均衡算法,為接下來的進一步研究作理論參考。 接著,論述了均衡必須用到的信道估計技術。重點就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進行了數學上進行了較深入的研究,建立系統模型,并據此推導了三種頻域均衡的算法:頻域消除HICI,Gauss-Seidel迭代算法,頻域線性內插。采用WSSUS信道模型進行了計算機仿真,得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統地、有重點地對該方案的原理和實質進行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復雜度和能達到的性能,并且結合信道糾錯編解碼進行了細致的分析。進一步嘗試設計了無線局域網OFDM系統的設計,采用典型的歐洲Hyperlan2系統為例,把研究成果引入到實際的整個系統中來看。結合具體的系統指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應用。 最后,描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號芯片針對OFDM系統實現頻域自適應均衡的方法,主要給出了設計方法、時序仿真結果和處理速度估值等;并結合最新的FPGA發展動態和特點,對基于FPGA實現其他均衡算法的升級空間進行了討論。 本文的結束語中,對作者在本文中所作貢獻進行了總結,并指出了仍有待深入研究的幾個問題。
上傳時間: 2013-04-24
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擴展頻譜通信系統與常規的通信系統相比,具有很強的抗人為干擾、窄帶干擾、多徑干擾的能力。 本文介紹了擴展頻譜通信的基本原理,對其數字實現方法進行了深入分析和研究。詳細闡述了擴頻理論基礎一香農定理;建立了擴頻通信系統的數學模型,并對其進行了分析;在對偽隨機序列研究的基礎上,提出了應用于本系統的m序列,并對其應用特性進行了研究;提出了中頻調制方案DQPSK,對其進行了分析;深入研究了接收的同步問題—捕獲和跟蹤,并且在對數字匹配濾波器原理及其實現方法進行深入研究的基礎上,提出基于數字匹配濾波器的捕獲和跟蹤方案;采用相關檢測的解擴原理,完成了擴頻數據的解擴。
上傳時間: 2013-07-12
上傳用戶:lh25584
正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數字調制技術,它具有頻譜利用率高、抗多徑能力強等特點,在寬帶無線多媒體通信領域中受到了廣泛的關注。 OFDM系統可分為連續工作模式和突發工作模式。在IEEE802.11a、HiperLANType2等無線局域網標準中采用了OFDM的突發工作模式,該模式下的接收機首先對符合某種特定格式的幀做出檢測。本文介紹了一種基于最小錯誤概率準則的幀檢測算法,提出了該算法的FPGA實現方案。 同步技術是OFDM最關鍵的技術之一,它包括載波頻率同步和符號同步。載波頻率同步是為了糾正接收端相對于發送端的載波頻率偏移,以保證子載波間的正交性;符號同步確定OFDM符號有用數據信息的開始時刻,也就是確定FFT窗的開始時刻。本文首先介紹了一種基于自相關的載波頻率同步算法,給出了它的FPGA實現方案,重點講述了其中用到的Cordic算法及其實現;然后介紹了分別基于互相關和自相關的兩種符號同步算法,給出了各自的FPGA實現方案,從實現的角度比較了兩種算法的優缺點,并且在FPGA設計中體現了面積復用和流水線操作的設計思想。 文章最后介紹了系統調試的情況,總結出一種ChipScopePro與Matlab相結合的調試方法,該方法在FPGA調試方面具有一定的通用性。
上傳時間: 2013-07-16
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該文主要介紹基于DSP(TMS320LF2407A)和CPLD(MAX3128A)伺服運動控制平臺的設計.文中在討論了永磁同步電機的控制策略的基礎上提出了針對表面式永磁同步伺服電機的i=0的矢量控制,介紹了通過光電碼盤確定永磁同步電機轉子磁極位置的方法,以及SVPWM的原理和特性及其數字實現方法.詳細闡述由TMS320LF2407A和MAX3128A構建的傳動控制系統平臺.以上述平臺為基礎,設計了一個基于矢量控制的三環永磁同步伺服系統,為解決典Ⅱ系統超調和抗擾性的矛盾,將IP調節器引入系統.通過試驗證明IP調節器在不影響系統抗擾性和穩態精度的前提下,大大降低了電流的超調.工程實踐證明了設計的正確性.為了滿足用戶對系統方便操作和監視的要求,實現參數在線修改以及故障綜合,并滿足一定可視性,提出并設計了基于RS232的串行通訊程序,包括兩部分:PC機的監控系統和數字操作器.文中詳細分析了設計數字操作器的硬件模塊及框圖和軟件流程,實際應用表明數字操作器方便了用戶對系統的操縱和監視,已在實際工程中得到應用.
上傳時間: 2013-04-24
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本文研制的數據采集器,用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能,由于試車臺是高速旋轉體,其工作環境惡劣,受電磁干擾大,而且設備要求高,如果遇到設備故障或設備事故,其損失相當巨大,保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上,選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計,其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計,增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性,并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統,用戶只要稍加變更程序,則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究,研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計,系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理,采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊,構建了實時性和準確性通信網絡,實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明,采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合,并且誤碼率較低,要遠遠優于傳統的方法。
上傳時間: 2013-04-24
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擴頻通信具有較強的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實現碼分多址,目前廣泛應用于通信抗干擾、衛星通信、導航、保密通信、測距和定位等各個方面。另外,隨著集成電路技術的飛速發展,數字接收機和軟件無線電也已經是現代通信研究的一個熱點。 本文正是順應這種發展趨勢,在某工程項目的通信分系統中建立CDMA直接序列擴頻通信系統。 本文作者承擔了多點無線擴頻通信系統的研究,建立了一個完整的仿真系統。提出了適合于本系統的實現算法,同時還建立了基于軟件無線電平臺的系統的全FPGA設計和實現,包括各個模塊的測試和整個系統的聯合測試。 文章的主要內容如下: 1.簡述了擴頻通信及軟件無線電的發展及現狀。 2. 對直擴系統的基本原理和系統中采用的相關關鍵技術進行了闡述。相關關鍵技術包括擴頻碼的研究和選取,擴頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應門限的研究。 3.詳細討論了該多點無線通信系統的設計與實現,提出了適合于本系統的算法。首先闡述了系統的總體設計方案和設計參數,接著分為物理層和鏈路層詳細闡述了各個模塊的設計與仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中給出了大量的仿真結果圖。仿真結果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統設計的要求。 4.介紹了該多點無線通信系統的硬件平臺與系統調試。首先介紹了系統的硬件平臺和硬件框圖,介紹了系統的相關器件及其配置,接著介紹了FPGA的開發流程、開發工具、設計原則及遇到的相關問題,最后介紹了系統的設計驗證與性能分析,給出了系統的調試方案和調試結果。 本文所討論的多點無線通信系統已經在某工程項目的通信分系統中實現。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實用價值。
上傳時間: 2013-04-24
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移動通信是目前通信技術中發展最快的領域之一,CDMA技術憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優勢成為第三代移動通信的關鍵技術。目前大規模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動通信系統的設計提供了新的技術手段。 本文在深入分析CDMA通信系統的原理和特點的基礎上,提出了CDMA基站基帶系統的總體設計方案,論述了CDMA基站基帶系統前向鏈路和反向鏈路中各個信號處理模塊的工作原理,對CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發生器、基帶成形濾波器、QPSK調制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統的各個模塊進行了基于FPGA的建模和設計,取得了一些有價值的階段性成果。這些對CDMA移動通信系統進行深入探索、研究和設計,具有一定的學術意義和應用價值。
上傳時間: 2013-04-24
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本文的設計采用FPGA來實現π/4DQPSK調制解調。采用π/4DQPSK的調制解調方式是基于頻帶利用率、誤比特率(即抗噪性)和實現復雜性等綜合因素的考慮;采用FPGA進行實現是考慮到高速的數據處理以及AD和DA的高速采樣。 本課題主要包含以下幾個方面的研究: 首先對π/4DQPSK技術的應用發展情況做簡單介紹,并對其調制解調原理進行了詳細的闡述。在理解原理的基礎上,將調制解調進行模塊化劃分,提出了實現的思路和方法。其中包括串并轉換,差分相位編碼,內插,成形濾波器,正交調制,帶通濾波器及希爾伯特變換,解調,位同步,載波同步,差分相位解碼。 其次在FPGA上實現了π/4DQPSK的大部分模塊。其中調制端的各個模塊的功能都已經實現,并綜合在一起,下載到開發板上進行了在線仿真。其中成形濾波器的設計大大降低了FPGA的資源開銷,是本次設計的創新;解調端對載波同步和位同步提出了設計思路,具體的實現還需要進一步的研究;接口電路的測試和在線仿真已經完成。 最后提出了硬件實現的方案以及三種芯片的選型與設計,給出了簡要的電路圖和時序圖。
上傳時間: 2013-08-03
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擴頻通信技術是信息時代的三大高技術通信傳輸方式之一,與常規的通信技術相比。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,目前已從軍事領域向民用領域迅速發展。在民用化之后,它被迅速推廣到各種公用和專用通信網絡之中,如衛星通信、數據傳輸、定位、測距等系統中。 擴頻通信技術中,最常見的是直接序列擴頻通信(DSSS)系統,然而目前專用擴頻芯片大部分功能都已固化。缺少產品開發的靈活性。其次,目前用FPGA與DSP相結合實現的直接序列擴頻的收發系統比較多,系統復雜且成本高。另外,現代擴頻通信系統在接收和發送端需要完成許多快速復雜的信號處理,這對電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此,設計一個全部用FPGA技術實現的擴頻通信收、發系統具有較強的實際應用價值。 根據FPGA的高速并行處理能力和全硬件實現的特點,采用直接序列擴頻技術,借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具,完成了系統的軟件仿真和硬件電路設計。實驗結果表明,比用傳統的FPGA與DSP相結合實現方式,提高了處理速度,減少了硬件延時。同時采用了流水線技術,提高了系統并行處理的能力。并且系統功能可以通過程序來修改和升級,與專用擴頻芯片相比,具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個芯片中,提高了系統的穩定性和可靠性。
上傳時間: 2013-05-18
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正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數字調制技術,具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點,適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求,將成為下一代無線通信系統(4G)的核心調制傳輸技術。 本文首先描述了OFDM技術的基本原理。對OFDM的調制解調以及其中涉及的特性和關鍵技術等做了理論上的分析,指出了OFDM區別于其他調制技術的巨大優勢;然后針對OFDM中的信道估計技術,深入分析了基于FFT級聯的信道估計理論和基于聯合最大似然函數的半盲分組估計理論,在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統的迭代的最大似然估計算法,并利用Matlab做了相應的仿真比較,驗證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應用Simulink工具構建OFDM系統仿真平臺。在此平臺上,對OFDM系統在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數下進行了仿真,并給出了數據曲線,通過分析結果可正確評價OFDM系統在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統架構和仿真分析之后,設計并實現了基于FPGA的OFDM調制解調系統。首先根據802.16協議和OFDM系統的具體要求,設定了合理的參數;然后從調制器和解調器的具體組成模塊入手,對串/并轉換,QPSK映射,過采樣處理,插入導頻,添加循環前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計,詳細介紹了各個模塊的設計和實現過程,并給出了相應的仿真波形和參數說明。其中,針對定點運算的局限性,為系統設計并自定義了24位的浮點運算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算,在系統參數允許的范圍內,充分利用了有限資源,提高了系統運算精度;然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優化和設計實現,針對原始快速傅立葉變換FPGA實現算法運算空閑時間過多,資源占用較大的問題,提出了帶有流水作業功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優化算法設計方案,使之運用于OFDM基帶處理系統當中并加以實現,結果滿足系統參數的需求。最后以理論分析為依據,對整個OFDM的基帶處理系統進行了系統調試與性能分析,證明了設計的可行性。 綜上所述,本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統的設計、仿真和實現。本設計為OFDM通信系統的進一步改進提供了大量有用的數據。
上傳時間: 2013-04-24
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