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數(shù)字頻率計(jì)

(臺(tái)達(dá))開關(guān)電源基本原理與設(shè)計(jì)介紹

(臺(tái)達(dá))開關(guān)電源基本原理與設(shè)計(jì)介紹，比較實(shí)用

標(biāo)簽： 開關(guān)電源

上傳時(shí)間： 2013-06-15

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JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中算術(shù)編碼的FPGA設(shè)計(jì)與碼率控制算法的研究

JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時(shí)間開銷和內(nèi)存開銷，因而通過對(duì)JPEG2000算法進(jìn)行優(yōu)化并采用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部?jī)?nèi)容，對(duì)加快編碼速度從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計(jì)，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)。在研究算術(shù)編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機(jī)和二級(jí)流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對(duì)算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對(duì)算術(shù)編碼器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過了功能仿真與綜合。實(shí)驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度低且易于控制。在研究碼率控制算法過程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗(yàn)證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對(duì)算法優(yōu)化時(shí)采用黃金分割點(diǎn)算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實(shí)驗(yàn)證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計(jì)算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實(shí)現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長(zhǎng)”值從大到小通道編碼順序進(jìn)行編碼，通過對(duì)該算法的仿真驗(yàn)證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。

標(biāo)簽： JPEG 2000 FPGA 標(biāo)準(zhǔn)

上傳時(shí)間： 2013-07-13

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Turbo乘積碼的譯碼算法及FPGA實(shí)現(xiàn)

在信道編碼的發(fā)展進(jìn)程中，編碼研究人員一直致力于追尋性能盡可能的接近Shannon極限，且譯碼復(fù)雜度較低的信道編碼方案。1993年Berrou等提出了Turbo碼，這種碼在接近香農(nóng)極限的低信噪比下仍能夠獲得較低的誤碼率，它的出現(xiàn)在編碼界引起了廣泛的關(guān)注，并成為編碼研究領(lǐng)域最新的發(fā)展方向之一。但Turbo碼也有其缺點(diǎn)，由于交織器的存在，致使譯碼復(fù)雜度高，譯碼時(shí)延長(zhǎng)且因?yàn)榈痛a重碼字，存在錯(cuò)誤平臺(tái)現(xiàn)象。在Turbo碼的基礎(chǔ)上，1994年，Pyndiah等提出了Turbo乘積碼，Turbo乘積碼繼承了Turbo碼的優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)門urbo乘積碼的構(gòu)造采用了線性分組碼，所以譯碼方法比Turbo碼簡(jiǎn)單。Turbo乘積碼近年來開始被廣泛到應(yīng)用到各種通信場(chǎng)合，大有取代傳統(tǒng)的卷積碼之勢(shì)。本文首先圍繞Turbo乘積碼的編譯碼原理，闡述了涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)；又據(jù)Turbo乘積碼目前的應(yīng)用狀況，回顧了Turbo碼的發(fā)展歷史；其次，根據(jù)Turbo乘積碼的構(gòu)造原理，探討了構(gòu)造的方法，交織類型，子碼的選擇及子碼的性能；再次，研究了Turbo乘積碼的概率譯碼，基于外信息的迭代算法，研究了Chase的譯碼算法；最后通過軟件仿真實(shí)現(xiàn)了該迭代譯碼算法，得到的結(jié)果達(dá)到了通信接收的要求。本文還初步的闡述了Turbo乘積碼硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。據(jù)實(shí)際工作中碰到的非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，給出了整體模塊設(shè)計(jì)圖，及相應(yīng)模塊的功能和模塊問連接的各種參數(shù)。并實(shí)現(xiàn)了模態(tài)下的同步搜索和去除相位模糊功能。最后根據(jù)研究中碰到的各種問題，提出了下一步工作建議和研究方向。

標(biāo)簽： Turbo FPGA 乘積碼譯碼算法

上傳時(shí)間： 2013-07-02

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高吞吐量LDPC碼編碼構(gòu)造及其FPGA實(shí)現(xiàn)

低密度校驗(yàn)碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國(guó)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個(gè)，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對(duì)母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可變碼長(zhǎng)、可變碼率，一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡(jiǎn)；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實(shí)現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長(zhǎng)成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時(shí)簡(jiǎn)化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級(jí)降低為4級(jí)；為了縮短編碼延時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級(jí)流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：相比RU算法，新方案對(duì)可變碼長(zhǎng)、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗(yàn)證。通過在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測(cè)表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)值。目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對(duì)應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點(diǎn)。

標(biāo)簽： LDPC FPGA 吞吐量編碼

上傳時(shí)間： 2013-07-26

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帶碼率控制的近無損圖像壓縮

數(shù)字圖像的壓縮是解決圖像數(shù)據(jù)量大、存儲(chǔ)和傳輸困難的基本措施。圖像壓縮的方法很多，一般可分為有損壓縮和無損壓縮兩大類。有損壓縮允許一定程度的信息丟失，在滿足實(shí)際應(yīng)用的條件下能夠取得較高的壓縮比；無損壓縮不允許信息丟失，但是壓縮比難以提高。在醫(yī)學(xué)圖像、遙感圖像等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于圖像的壓縮比和失真度都有著較高要求，因此需要采用近無損壓縮的方法。近無損壓縮是有損壓縮和無損壓縮的一個(gè)折衷，允許一定的失真，能夠獲得高保真還原圖像的同時(shí)，得到比無損壓縮更高的壓縮比。 JPEG-LS是連續(xù)色調(diào)靜止圖像無損和近無損壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，算法復(fù)雜度低，壓縮性能優(yōu)越，但是JPEG-LS對(duì)不同圖像壓縮時(shí)壓縮比不可控制。本文在研究JPEG-LS近無損圖像壓縮算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)具體應(yīng)用背景，提出了一種基于塊的近無損壓縮方法。進(jìn)一步利用圖像局部紋理特性分析，對(duì)不同特性的區(qū)域容忍不同的信息丟失程度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像壓縮的碼率控制。針對(duì)某工程應(yīng)用中的具體要求，我們以FPGA為平臺(tái)，采用Verilog HDL語言對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，這種基于塊的具有碼率控制的近無損圖像壓縮算法，在實(shí)現(xiàn)較為精確的碼率控制的同時(shí)，能夠獲得較高的還原圖像質(zhì)量，而且硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，能夠滿足對(duì)圖像的實(shí)時(shí)壓縮要求。

標(biāo)簽： 碼率控制圖像壓縮

上傳時(shí)間： 2013-06-18

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基于FPGA的頻率域MPEG2碼率轉(zhuǎn)換

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)受到廣泛接受，視頻點(diǎn)播、視頻流和遠(yuǎn)程教育等基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)逐漸普及。為了對(duì)擁有不同終端資源，不同接入網(wǎng)絡(luò)以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，多媒體數(shù)據(jù)的內(nèi)容需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)整，轉(zhuǎn)碼正是實(shí)現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。視頻轉(zhuǎn)碼對(duì)時(shí)間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成必要的運(yùn)算。因此，必須為這樣的運(yùn)算設(shè)計(jì)一個(gè)專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實(shí)現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構(gòu)成完成轉(zhuǎn)碼算法所需的電路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設(shè)計(jì)周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)而成為適合本課題的最佳選擇。本文根據(jù)MPEG-2中可變長(zhǎng)編碼(VLC)理論，采用了兩級(jí)查找表減少了VLC存儲(chǔ)空間的使用，完成VLC編碼的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關(guān)于System Packet的定義，針對(duì)FPGA可實(shí)現(xiàn)性，以空間換取復(fù)雜度的減少，實(shí)現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應(yīng)的轉(zhuǎn)碼理論，完成了對(duì)系統(tǒng)解碼模塊相應(yīng)的連接和調(diào)試，對(duì)解碼模塊以真實(shí)的bit流進(jìn)行了貼近板級(jí)的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對(duì)P幀進(jìn)行相應(yīng)處理即可改進(jìn)場(chǎng)景變換對(duì)視頻質(zhì)量的影響，完成對(duì)TM5的算法的改進(jìn)。通過性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)的要求。

標(biāo)簽： MPEG2 FPGA 頻率碼率

上傳時(shí)間： 2013-07-22

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可重構(gòu)24bit音頻過采樣DAC的FPGA

基于過采樣和∑-△噪聲整形技術(shù)的DAC能夠可靠地把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為高精度的模擬信號(hào)(大于等于16位)。采用這一架構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如極低的失配噪聲和更高的可靠性，便于實(shí)現(xiàn)嵌入式集成等，最重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無法達(dá)到的精度和動(dòng)態(tài)范圍。在高精度測(cè)量，音頻轉(zhuǎn)換，汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。本文采用∑-△結(jié)構(gòu)以FPGA方式實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在24比特的輸入信號(hào)下，達(dá)到了約150dB的信噪比。作為一個(gè)靈活的音頻DAC實(shí)現(xiàn)方案。該DAC可以對(duì)CD/DVD/HDCD/SACD等多種制式下的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，接受并轉(zhuǎn)換采樣率為32/44.1/48/88.2/96/192kHz，字長(zhǎng)為16/18/20/24比特的PCM數(shù)據(jù)，具備良好的兼容性和通用性。由于非線性和不穩(wěn)定性的存在，高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)存在較大的難度。本文綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)原則和方法，闡述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計(jì)流程；并據(jù)此設(shè)計(jì)了達(dá)到24bit精度和滿量程輸入范圍的的5階128倍調(diào)制器。本文創(chuàng)新性地提出了∑-△調(diào)制器的一種高效率流水線實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。分析表明，與其他常見的∑-△調(diào)制器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比，本方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)算單元少等優(yōu)點(diǎn)；此外在同樣信號(hào)采樣率下，調(diào)制器所需的時(shí)鐘頻率大大降低。文中的過采樣濾波模塊采用三級(jí)半帶濾波器和一個(gè)可變CIC濾波器級(jí)聯(lián)組成，可以達(dá)到最高128倍的過采樣比，同時(shí)具有良好的通帶和阻帶特性。在半帶濾波器的設(shè)計(jì)中采用了CSD編碼，使結(jié)構(gòu)得到了充分的簡(jiǎn)化。本文提出的過采樣DAC方案具有可重配置結(jié)構(gòu)，讓使用者能夠方便地控制過采樣比和調(diào)制器階數(shù)。通過積分梳狀濾波器的配置，能夠獲得32/64/128倍的不同過采樣比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于32～192kHz多種采樣率輸入的處理。在不同輸入字長(zhǎng)情況下，通過調(diào)制器的重構(gòu)，則可以將調(diào)制器由高精度的5階模式改變?yōu)楣母偷?階模式，滿足不同分辨率信號(hào)輸入時(shí)的不同精度要求。這是本文的另一創(chuàng)新之處。目前，該過采樣DAC已經(jīng)在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。測(cè)試表明，對(duì)于從32kHz到192kHz的不同輸入信號(hào)，該DAC模塊輸出1比特碼流的帶內(nèi)信噪比均能滿足24比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求。

標(biāo)簽： FPGA bit DAC 24

上傳時(shí)間： 2013-07-08

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基于FPGA的誤碼率測(cè)試儀設(shè)計(jì)

基于FPGA的誤碼率測(cè)試儀設(shè)計(jì)基于FPGA的誤碼率測(cè)試儀設(shè)計(jì)

標(biāo)簽： FPGA 誤碼率試儀設(shè)計(jì)

上傳時(shí)間： 2013-08-02

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多抽樣率數(shù)字信號(hào)處理及其FPGA實(shí)現(xiàn)

多抽樣率信號(hào)處理是現(xiàn)代信號(hào)處理理論的一個(gè)重要分支，在最近十幾年取得了巨大的發(fā)展，并在很多方面得到了成功的應(yīng)用。本文分別從時(shí)域和頻域的角度深入分析了抽樣率變換的規(guī)律，并進(jìn)一步研究了多抽樣率系統(tǒng)的高效實(shí)現(xiàn)理論...

標(biāo)簽： FPGA 抽樣數(shù)字信號(hào)處理

上傳時(shí)間： 2013-07-05

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多抽樣率數(shù)字信號(hào)處理及其FPGA實(shí)現(xiàn)

多抽樣率信號(hào)處理是現(xiàn)代信號(hào)處理理論的一個(gè)重要分支，在最近十幾年取得了巨大的發(fā)展，并在很多方面得到了成功的應(yīng)用。本文分別從時(shí)域和頻域的角度深入分析了抽樣率變換的規(guī)律，并進(jìn)一步研究了多抽樣率系統(tǒng)的高效實(shí)現(xiàn)理論和方案。多抽樣率系統(tǒng)需要通過濾波器來改善其性能。本文分析了一般濾波器設(shè)計(jì)的方法與理論，著重研究了積分梳狀濾波器和半帶濾波器這兩種多抽樣率濾波器，并根據(jù)多抽樣率信號(hào)處理的特點(diǎn)以及幾種高效濾波結(jié)構(gòu)和濾波器，利用積分梳狀濾波器和半帶濾波器在FPGA上設(shè)計(jì)了2～256倍可編程抽取器。為了進(jìn)一步分析多相結(jié)構(gòu)在多抽樣率信號(hào)處理中的應(yīng)用，使用多相結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了具有固定倍數(shù)的內(nèi)插器。在論文的最后，詳細(xì)介紹了某型號(hào)雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)的硬件設(shè)計(jì)及其FPGA設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：多抽樣率信號(hào)處理抽取內(nèi)插多相濾波積分梳狀濾波器半帶濾波器

標(biāo)簽： FPGA 抽樣數(shù)字信號(hào)處理

上傳時(shí)間： 2013-06-12

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