全數字調制解調技術具有多速率、多制式、智能性等特點,這極大的提高了通信系統的靈活性和通用性,符合未來通信技術發展的方向。 本文從如下幾個方面對全數字調制解調器進行了深入系統研究:1,在介紹全數字調制解調器的發展現狀和研究QPSK通信調制解調方式的基礎上,依據軟件定性仿真分析了QPSK正交調制解調系統,設計出了滿足系統要求的實現電路框圖并選定了芯片;2,在完成了基于FPGA芯片實現QPSK調制解調的算法方案設計基礎上,利用VHDL語言完成了芯片程序的設計,并對其進行了調試和功能仿真;3,利用設計出的調制解調器與選定的AD、DA、正交調制解調芯片,完成了QPSK通信系統的硬件電路的設計并完成了調制電路的研制;4,完成電路的信息速率大于300Kbps,產生的中頻信號中心頻率70MHz,帶寬500KHz,滿足系統設計要求,由于時間關系解調電路仍在調試中。 本文基于FPGA實現的QPSK數字調制解調器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優點,這為設計高集成和高靈活性的通信系統提供了技術基礎。
上傳時間: 2013-07-08
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數字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛,研制全數字化的醫療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數字化技術,但是我們可以說現代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現代電子信息技術的發展,PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用,例如數字通信和相控雷達領域。 在研究現代超聲成像原理的基礎上,我們首先介紹了常見的數字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能,同時也介紹了現代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中,全數字化波束合成器的關鍵技術和實現手段。我們設計實現了片內高速異步FIFO 以降低采樣率,仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息,也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現了基于直接數字頻率合成原理的數控振蕩器,能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號,且在FPGA 片內實現方案簡單廉價。數控振蕩器輸出波形的頻率可動態控制且精度較高,對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減,導致回波中心頻率下移的聲學物理現象,可視作將回波接收機的中心頻率同步動態變化進行補償。 還設計實現了B 型數字超聲診斷儀前端發射波束聚焦和掃描控制子系統。在單片FPGA 芯片內部設計實現了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態控制的發射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊,功能仿真和時序分析結果表明該子系統為設計實現高速度、高精度、高集成度的全數字化超聲診斷設備打下了良好的基礎,將加快其研發和制造進程,為生物醫學電子、醫療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間: 2013-06-18
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本文主要介紹了基于FPGA的無線信道盲均衡器的設計與實現,在算法上選擇了比較成熟的DDLMS和CMA相結合的算法,結構上采用四路正交FIR濾波器模型.在設計的過程中我們采取了用MATLAB進行算法仿真,VerilogHDL語言進行FPGA設計的策略.在硬件描述語言的設計流程中,信道盲均衡器運用了Top-Down的模塊化設計方法,大大縮短了設計周期,提高了系統的穩定性和可擴展性.測試結果表明均衡器所有的性能指標均達到預定目標,且工作性能良好,均衡效果較為理想,能夠滿足指標要求.本課題所設計和實現的信道盲均衡器,為FPGA芯片設計技術做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統中的單芯片可編程系統(SOPC)的設計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間: 2013-07-11
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數字相關器是無線數字接收機的重要組成部分,它主要用于對中頻數字化后的信號進行解調和同步,從而恢復出原始的基帶數據.本文的重點是如何高效的實現無線通信接收系統中數字中頻部分,主要研究如何對MSK信號進行正確、有效、實時的解調,其內容包括1.MSK信號簡介及分析,研究其特征,以便有效的對其解調.2.對解調技術中涉及的重點模塊,比如NCO、CORDIC算法等做了理論上的介紹與分析.3.MSK信號的數字解調技術,比較了各種解調技術,主要是正交解調和差分解調,分析了它們的優勢和劣勢,并進行了仿真驗證.4.在FPGA中實現了數字中頻系統的各個關鍵模塊.5.最終的解調模塊在實際的PCB基板上調試通過,并應用在實際產品中.
上傳時間: 2013-06-21
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電力線通信技術利用分布廣泛的低壓電力線作為通信信道,實現internet高速互連,為用戶提供互聯網訪問、視頻點播等服務,形成包括電力在內的“四網合一”,目前正受到人們的關注。利用該技術,可以在居民區內建立寬帶接入網,也可以利用遍布家庭各個房間的電源插座組成家庭局域網。但是電力線是傳輸電能的,因此通過電力線傳輸數據有許多的問題需要解決。 OFDM(正交頻分復用)技術是實現電力線通信的一項熱門技術。OFDM采用添加循環前綴的技術,能有效地降低ICI(信道間干擾)和ISI(碼間干擾)。同時通過使用正交的子信道,大大提高了頻譜資源利用率。FPGA作為可編程邏輯器件,具有設計時間短、投資少、風險小的特點,而且可以反復修改,反復編程,直到完全滿足需要,具有其他方式無可比擬的方便性和靈活性,能夠加速數字系統的研發速度。本文著重研究了OFDM同步技術在FPGA上的實現。本論文主要是在項目組工作的基礎上構造雙路信號數據糾正算法流程,提出最佳采樣點與載波相位估計算法,完善中各個子模塊算法的硬件設計流程。內容安排如下:第一章介紹OFDM(正交頻分復用)技術的發展歷史、技術原理。第二章介紹了PLD的分類、工藝和結構特點,以及FPGA的開發環境、開發流程和Verilog語言的特點。第三章對OFDM系統的同步模塊進行詳細的闡述。第四章是OFDM同步算法的在FPGA上的實現,對各個子模塊進行仿真,給出了仿真波形圖和系統性能分析。最后,第五章總結了全文的工作,對OFDM技術的實現需要進一步完善的方面與后續工作進行了探討。
上傳時間: 2013-04-24
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正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術是一種多載波傳輸技術,它的基本思想是在頻域內將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道,每個子信道使用一個子載波進行調制,各子載波并行傳輸。該技術可以有效提高頻譜利用率,能夠對抗多徑效應產生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾,在時變、頻變、多徑干擾嚴重的水聲信道中具有較強的優勢。 隨著計算機和多媒體通信技術的發展,嵌入式系統在各個領域的應用不斷深入。其中,基于ARM技術知識產權(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴展的特點,在工業控制、無線通信、消費電子等多個領域得到廣泛的應用;隨著嵌入式系統復雜度的提高,操作系統已成為嵌入式系統不可缺少的一部分。其中,嵌入式Linux憑借免費開源、功能強大、成熟穩定等特點,目前已成為主要的嵌入式操作系統之一。 數字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)具有很強的數字信號處理能力,可以滿足各種高實時要求,但其尋址范圍小,I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結構可以充分利用ARM和DSP各自的優勢實現協同工作。 本論文的主要工作是研究和實現一個基于OFDM技術的由ARM+DSP硬件平臺實現的能夠完成水下聲信道圖像傳輸的系統。主要研究內容包括OFDM系統的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅動和控制,Linux操作系統的移植、MiniGUI人機界面的設計、相關應用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實現OFDM的調制解調,以期對今后水下圖像傳輸系統的實現能具有較大的參考價值。
上傳時間: 2013-05-20
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自上個世紀九十年代以來,我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題,例如費米體系逆問題、信號處理等,開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法,其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖,奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數的逆變換運算,得到正、余弦函數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族相正交的函數族,以用于各展開系數的計算與信息的解調;而后把它們應用到通信系統中,提出了一種新的通信系統,即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中,把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中,取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高,保密性加強,而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先,利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統,通過計算機編程,對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析,對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算,并繪出了信噪比-錯誤概率曲線;其次,在QuartusⅡ軟件平臺上,利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統,對該系統進行了仿真,包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等;再次,在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上,在Altera公司的Stratix GX芯片上,實現了硬件的編程和下載,從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現;最后,從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發,通過分析系統的性能,簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線,從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力;利用FPGA完成了系統的硬件實現,從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明,Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點,但它卻預示著光明的應用前景。
標簽: ChenMobius MATLAB FPGA 數字通信系統
上傳時間: 2013-05-19
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正交頻分復用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術通過將整個信道分為多個帶寬相等并行傳輸的子信道,通過將信息經過子信道獨立傳輸來實現通信,子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統通過循環前綴來消除符號間干擾(ISI),通過IDFT/DFT調制解調降低了系統實現的復雜度。由于其頻譜利用率高,抗多徑能力強,在多種通信場合中都得到了應用。雖然有著上述優點,但為了準確的恢復信號,信道估計是OFDM系統中必須實現的一環。 本文正是針對OFDM接收機中的信道估計模塊的運算部件的實現進行了研究。首先,研究了OFDM信道估計的LS算法,一階線性插值算法,二次多項式插值算法,建立了適用于寬帶通信系統的信道估計模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實現,包括進位行波加法器,曼徹斯特進位鏈,超前進位加法器和乘法原理,陣列乘法器,wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法,并分析了各種電路的特性及優缺點。接著研究了幾種主要的除法器設計算法,包括數字循環算法,基于函數迭代的算法,以及CORDIC算法,結合信道估計的特點選擇了函數迭代和CORDIC算法作為具體實現的方法。最后,在前面的設計的基礎上在FPGA芯片上實現了前面的設計方案。
上傳時間: 2013-06-06
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本文著重研究了OFDM調制解調技術在FPGA上的實現。全文內容安排如下: 第一章介紹了PLD(可編程邏輯器件)和OFDM(正交頻分復用)技術的發展歷史。 第二章介紹了PLD的分類、工藝和結構特點,以及FPGA的開發環境、開發流程和Verilog語言的特點。 第三章就OFDM系統中的基本概念進行了詳細的闡述。 第四、五章是OFDM算法的在FPGA上的實現,首先對要實現的算法進行分析,給出了需要實現的指標。然后給出了FPGA的實現方案,對系統的進行仿真,給出了仿真波形圖和系統性能分析。 第六章總結了全文的工作,對OFDM技術的實現需要進一步完善的方面進行了探討。
上傳時間: 2013-08-05
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DFT(離散傅立葉變換)作為將信號從時域轉換到頻域的基本運算,在各種數字信號處理中起著核心作用
上傳時間: 2013-08-04
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