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概率

基于FPGA的GPS中頻數(shù)字接收機

本文進(jìn)行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴頻接收機的設(shè)計和數(shù)字化硬件實現(xiàn)。論文首先對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對與數(shù)字化接收機直接相關(guān)聯(lián)的GPS信號中頻部分結(jié)合實際系統(tǒng)要求進(jìn)行了設(shè)計和分析，由此確定了數(shù)字化偽碼捕獲跟蹤接收機研制的具體要求，之后完成了接收機中頻數(shù)字化方案設(shè)計。同時對偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實現(xiàn)方案進(jìn)行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實現(xiàn)了GPS數(shù)字化接收機的偽碼捕獲跟蹤。受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機系統(tǒng)首先表現(xiàn)為功率受限系統(tǒng)，接收機必須滿足在低信噪比條件下工作。同時接收機與衛(wèi)星間高動態(tài)產(chǎn)生的多普勒頻率，給接收機實現(xiàn)快速捕獲帶來了難度。通過仿真分析，綜合了實現(xiàn)難度和性能兩方面因素，針對小信噪比工作條件提出了改進(jìn)型的序貫偽碼捕獲實施方案。同時按照捕獲概率和時間的要求，對接收機偏壓、上、下門限、NCO增益等進(jìn)行了設(shè)計和仿真分析，確定了捕獲的數(shù)字化實現(xiàn)方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對誤差保持在±1/4碼元范圍內(nèi)，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。在數(shù)字化實現(xiàn)設(shè)計中，給出了詳細(xì)的數(shù)字化實現(xiàn)方案和分析，這樣在保證工作精度的同時盡量減少硬件資源的開銷，利用EDA工具，采用Veilog設(shè)計語言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數(shù)字化接收機偽碼捕獲跟蹤的實現(xiàn)，并在其開發(fā)平臺上對數(shù)字化接收機進(jìn)行了仿真驗證，在給定的工作條件下達(dá)到了設(shè)計性能和指標(biāo)要求。

標(biāo)簽： FPGA GPS 中頻數(shù)字接收機

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：15510133306
基于FPGA的卷積編碼和維特比譯碼

在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點，使譯碼錯誤概率達(dá)到很小。卷積碼譯碼器的設(shè)計是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達(dá)到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計原理及其FPGA實現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，所設(shè)計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
標(biāo)簽： FPGA 卷積編碼譯碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：zhenyushaw
基于FPGA的雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機

隨著信號處理技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)信號偵察接收機逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變。軟件無線電概念的提出，促使雷達(dá)偵察接收機朝大帶寬、全截獲方向發(fā)展，現(xiàn)有的串行信號處理體制已經(jīng)很難滿足系統(tǒng)要求。FPGA器件的出現(xiàn)，為實現(xiàn)寬帶雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機提供了硬件支持。本文結(jié)合FPGA芯片特點，在前人研究基礎(chǔ)上，從算法和硬件實現(xiàn)兩方面，對雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面。 1)給出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的兩種FPGA設(shè)計聯(lián)合仿真技術(shù)。這種聯(lián)合仿真技術(shù)，大大提高了基于FPGA的雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機的設(shè)計效率。 2)給出了一種基于FFT/IFFT的寬帶數(shù)字正交變換算法，并將該算法在FPGA中進(jìn)行了硬件實現(xiàn)，設(shè)計可對600MHz帶寬內(nèi)的輸入信號進(jìn)行實時正交變換。 3)提出了一種全并行結(jié)構(gòu)FFT的FPGA實現(xiàn)方案，并將其在FPGA芯片中進(jìn)行了硬件實現(xiàn)，設(shè)計能夠在一個時鐘周期內(nèi)完成32點并行FFT運算，滿足了數(shù)字信道化接收機對數(shù)據(jù)處理速度的要求。 4)提出了一種自相關(guān)信號檢測FPGA實現(xiàn)方案，通過改變FIFO長度改變自相關(guān)運算點數(shù)，實現(xiàn)了弱信號檢測。提出通過二次門限處理來消除檢測脈沖中的毛刺和凹陷，降低了虛警概率，提高了檢測結(jié)果的可靠性。 5)在單通道自相關(guān)信號檢測算法基礎(chǔ)上，提出采用三路并行檢測，每路采用不同的相關(guān)點數(shù)和檢測門限，再綜合考慮三路檢測結(jié)果，得到最終檢測結(jié)果。給出了算法FPGA實現(xiàn)過程，并對設(shè)計進(jìn)行了聯(lián)合時序仿真，提高了檢測性能。 6)給出了一種利用FFT變換后的兩根最大譜線進(jìn)行插值的快速高精度頻率估計方法，并將該算法在FPGA硬件中進(jìn)行了實現(xiàn)。通過利用FFT運算后的實/虛部最大值進(jìn)行插值，降低了硬件資源消耗、縮短了運算延遲。 7)結(jié)合4)、5)、6)中的研究成果，完成了對雷達(dá)脈沖信號到達(dá)時間、終止時間、脈沖寬度和脈沖頻率的估計，最終在一塊FPGA芯片內(nèi)實現(xiàn)了一個精簡的雷達(dá)信號偵察數(shù)字接收機，并在微波暗室中進(jìn)行了測試。

標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號數(shù)字接收機

上傳時間： 2013-06-13

上傳用戶：Divine
中頻數(shù)字相關(guān)解擴器研究與工程實現(xiàn)

本文從工程設(shè)計和應(yīng)用出發(fā),根據(jù)某機載設(shè)備直接序列擴頻(DS-SS)接收機聲表面波可編程抽頭延遲線(SAW.P.TDL)中頻相關(guān)解擴電路的指標(biāo)要求,提出了基于FPGA器件的中頻數(shù)字相關(guān)解擴器的替代設(shè)計方案,通過理論分析、軟件仿真、數(shù)學(xué)計算、電路設(shè)計等方法和手段,研制出了滿足使用環(huán)境要求的工程化的中頻數(shù)字相關(guān)器,經(jīng)過主要性能參數(shù)的測試和環(huán)境溫度驗證試驗,并在整機上進(jìn)行了試驗和試用,結(jié)果表明電路性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。對工程應(yīng)用中的部分問題進(jìn)行了初步研究和分析,其中較詳細(xì)地分析了SAW卷積器、SAW.P.TDL以及中頻數(shù)字相關(guān)器在BPSK直擴信號相關(guān)解擴時的頻率響應(yīng)特性。論文的主要工作在于： (1)根據(jù)某機載設(shè)備擴頻接收機基于SAW.P.TDL的中頻解擴電路要求,進(jìn)行理論分析、電路設(shè)計、軟件編程,研制基于FPGA器件的中頻數(shù)字相關(guān)器,要求可在擴頻接收機中原位替代原SAW相關(guān)解擴電路； (2)對中頻數(shù)字相關(guān)器的主要性能參數(shù)進(jìn)行測試,進(jìn)行了必要的高低溫等環(huán)境試驗,確定電路是否達(dá)到設(shè)計指標(biāo)和是否滿足高低溫等環(huán)境條件要求； (3)將基于FPGA的中頻數(shù)字相關(guān)器裝入擴頻接收機,與原SAW.P.TDL中頻解擴電路置換,確定與接收機的電磁兼容性、與中放電路的匹配和適應(yīng)性,測試整個擴頻接收機的靈敏度、動態(tài)范圍、解碼概率等指標(biāo)是否滿足接收機模塊技術(shù)規(guī)范要求； (4)將改進(jìn)后的擴頻接收機裝入某機載設(shè)備,測試與接收機相關(guān)的性能參數(shù),整機進(jìn)行高低溫等主要環(huán)境試驗,確定電路變化后的整機設(shè)備各項指標(biāo)是否滿足其技術(shù)規(guī)范要求； (5)通過對基于FPGA的中頻數(shù)字相關(guān)器與SAW.P.TDL的主要性能參數(shù)進(jìn)行對比測試和分析,特別是電路對頻率偏移響應(yīng)特性的對比分析,從而得出初步的結(jié)論。

標(biāo)簽： 中頻數(shù)字工程實現(xiàn)

上傳時間： 2013-06-22

上傳用戶：徐孺
信道化中頻接收機設(shè)計與仿真實現(xiàn)

軟件無線電(Software Radio)具有高度靈活性、開放性，很容易實現(xiàn)與現(xiàn)有和未來多種電臺的兼容，能最大限度的滿足了互聯(lián)互通的要求。而基于多相濾波器組的信道化軟件無線電接收技術(shù)以其固有的全概率接收、降采樣速率以及其大幅提高運算速率的能力越來越受到重視。本文主要研究了基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的軟件無線電信道化中頻接收技術(shù)設(shè)計與實現(xiàn)。首先介紹了軟件無線電的基本概念以及其發(fā)展?fàn)顩r，深入討論了軟件無線電的基本理論，主要介紹了設(shè)計中所用到的帶通采樣技術(shù)、信號的抽取技術(shù)與多相濾波技術(shù)。然后簡要介紹了信道化中頻接收機的射頻(Radio Frequency，RF)前端接收技術(shù)，設(shè)置寬中頻超外差接收機射頻前端的設(shè)計指標(biāo)，給出了改進(jìn)的實信號濾波器組低通型實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并依此推導(dǎo)和建立了實信號多相濾波器組信道化中頻接收機的數(shù)學(xué)模型。最后基于EP1S80開發(fā)平臺實現(xiàn)了實信號多相濾波器組信道化的中頻接收機。給出了多相濾波器、抽取運算、FFT運算、信道劃分以及復(fù)乘運算的設(shè)計方案。仿真結(jié)果表明，該接收機能夠?qū)崿F(xiàn)對中頻信號的正確接收，驗證了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。

標(biāo)簽： 信道中頻仿真實現(xiàn) 收機設(shè)計

上傳時間： 2013-06-12

上傳用戶：qq521
FPGA技術(shù)的微弱GPS信號實時處理

普通GPS接收機在特殊環(huán)境下，如在高樓林立的城市中心，林木遮擋的森林公路，特別是在隧道和室內(nèi)環(huán)境的情況下，由于衛(wèi)星信號非常微弱，載噪比（Carrier Noise Ratio，C/No）通常都在34dB-Hz以下，很難有效捕獲到衛(wèi)星信號，導(dǎo)致無法正常定位。惡劣條件下的定位有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，特別是在交通事故、火災(zāi)和地震等極端環(huán)境下，快速準(zhǔn)確定位當(dāng)事者所處位置對于降低事態(tài)損失和營救受傷者是極為重要的。歐美和日本等發(fā)達(dá)國家也都制定了相應(yīng)的提高惡劣條件下高靈敏度定位能力的發(fā)展政策。而高靈敏度GPS接收機定位的關(guān)鍵在于GPS微弱信號的處理。本課題的主要研究內(nèi)容是針對GPS微弱信號改進(jìn)處理方法。針對傳統(tǒng)GPS接收機信號捕獲中的串行搜索方法提出了基于批處理的微弱信號捕獲方法,來提高低信噪比情況下微弱信號的捕獲能力，實現(xiàn)快速高靈敏度的準(zhǔn)確捕獲；針對捕獲微弱信號處理大量數(shù)據(jù)導(dǎo)致的運算量激增，運用雙塊零拓展(Double Block Zero Padding，DBZP)處理方法減少運算量同時縮短捕獲時間。針對傳統(tǒng)GPS接收機延遲鎖相環(huán)跟蹤算法提出了基于卡爾曼濾波的新型捕獲算法，減小延遲鎖相環(huán)失鎖造成的信號跟蹤丟失概率，來提高惡劣環(huán)境下低信噪比信號的跟蹤能力，實現(xiàn)微弱信號的連續(xù)可靠跟蹤。通過提高GPS微弱信號的捕獲與跟蹤能力，進(jìn)而使GPS接收機在惡劣環(huán)境下衛(wèi)星信號微弱時能夠?qū)崿F(xiàn)較好的定位與導(dǎo)航。通過擬合GPS接收機實際接收到的原始數(shù)據(jù)，構(gòu)造出不同載噪比的數(shù)字信號，分別對提出的針對微弱信號的捕獲與跟蹤算法進(jìn)行仿真比較驗證，結(jié)果表明，對接收機后端信號處理部分作出的算法改進(jìn)使得GPS接收機可以更好的處理微弱信號，并且具有較高的靈敏度和精度。文章同時針對提出的數(shù)據(jù)處理特征使用FPGA技術(shù)對算法主要的數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行了初步的構(gòu)架實現(xiàn)并進(jìn)行了板級驗證，結(jié)果表明，利用FPGA技術(shù)可以較好的實現(xiàn)算法的數(shù)據(jù)處理功能。文章最后給出了結(jié)論，通過提出的基于批處理和基于DBZP方法的捕獲算法以及基于卡爾曼濾波的信號跟蹤算法，可以有效地解決微弱GPS信號處理的難題，進(jìn)而實現(xiàn)微弱信號環(huán)境下的定位與導(dǎo)航。

標(biāo)簽： FPGA GPS 信號實時處理

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：變形金剛
ChenMobius通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)

自上個世紀(jì)九十年代以來，我國著名學(xué)者、現(xiàn)中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)陳難先教授等人使用無窮級數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學(xué)中的逆問題，開創(chuàng)了應(yīng)用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學(xué)中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年當(dāng)時就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評價。華僑大學(xué)蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應(yīng)用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數(shù)的逆變換運算，得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數(shù)族相正交的函數(shù)族，以用于各展開系數(shù)的計算與信息的解調(diào)；而后把它們應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。本文主要完成了兩個方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計實現(xiàn)和基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信系統(tǒng)的實現(xiàn)。首先，利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯誤概率進(jìn)行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的主體模塊(函數(shù)及積分器的產(chǎn)生等)轉(zhuǎn)化成HDL硬件語言，后在QuartusⅡ軟件平臺上，結(jié)合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時、控制模塊等)構(gòu)架完整的Chen-Mobius通信系統(tǒng)，并對此系統(tǒng)設(shè)計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；最后，在Altera公司的Stratix 芯片上，實現(xiàn)硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)。另外，利用Chen-Mobius單路通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)分別對語音信號進(jìn)行加密與解密，在兩塊DE2的FPGA開發(fā)板上成功實現(xiàn)了基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信。完成本設(shè)計意義重大，它為今后Chen-Mobius通信系統(tǒng)應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各個方面，邁開堅實的一步。

標(biāo)簽： ChenMobius FPGA 通信系統(tǒng) 硬件實現(xiàn)

上傳時間： 2013-07-24

上傳用戶：xaijhqx
FIFO FPGA

異步FIFO是一種先進(jìn)先出的電路，使用在需要產(chǎn)時數(shù)據(jù)接口的部分，用來存儲、緩沖在兩個異步時鐘之間的數(shù)據(jù)傳輸。在異步電路中，由于時鐘之間周期和相位完全獨立，因而數(shù)據(jù)的丟失概率不為零。如何設(shè)計一個高可靠性、高速的異步FIFO電路便成為一個難點。本設(shè)計介紹解決這一問題的一種方法。本設(shè)計采用VHDL語言的形式，在QuartusII的開發(fā)平臺下完成，繼而下載到FPGA中實現(xiàn)。

標(biāo)簽： FIFO FPGA

上傳時間： 2013-07-30

上傳用戶：muyehuli
將立體雜波圖應(yīng)用于氣象雜波的CFAR處理

將立體雜波圖應(yīng)用于氣象雜波的CFAR處理，根據(jù)當(dāng)前雜波環(huán)境的變化實時地產(chǎn)生雜內(nèi)雜外標(biāo)志，從而選擇不同的信號處理支路處理當(dāng)前氣象雜波，提高了雷達(dá)的檢測性能，降低了虛警概率。

標(biāo)簽： CFAR 雜波應(yīng)用于

上傳時間： 2013-08-11

上傳用戶：ccclll
概率論開學(xué)要求

概率

標(biāo)簽： 概率論

上傳時間： 2013-11-14

上傳用戶：王慶才

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