本文對(duì)于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究，并最終將用FPGA實(shí)現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對(duì)卷積碼的糾錯(cuò)性能進(jìn)行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對(duì)這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化并利用FPGA實(shí)現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺(tái)上對(duì)各模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真以及在Matlab平臺(tái)上對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)上的誤碼率測(cè)試性能結(jié)果。 測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)所設(shè)計(jì)的基于FPGA實(shí)現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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數(shù)字電視近年來飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個(gè)必然趨勢(shì)。可編程邏輯技術(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢(shì)。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細(xì)說明了如何運(yùn)用創(chuàng)新思路，采用獨(dú)特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)整個(gè)復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的幾個(gè)FPGA設(shè)計(jì)技巧。最后對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計(jì)技巧運(yùn)用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計(jì)中。整個(gè)設(shè)計(jì)方案不但簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴(kuò)展性強(qiáng)的復(fù)用器系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域。目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接式頻率合成，鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。本次設(shè)計(jì)是利用FPGA完成一個(gè)DDS系統(tǒng)并利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化調(diào)頻。 DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括：相位累加器，可在時(shí)鐘的控制下完成相位的累加；相位碼—幅度碼轉(zhuǎn)換電路，一般由ROM實(shí)現(xiàn)；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細(xì)且相位連續(xù)的信號(hào)，也可以通過改變相位字改變信號(hào)的相位，因此也廣泛用于數(shù)字調(diào)頻和調(diào)相。本次數(shù)字化調(diào)頻的基本思想是利用AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，同時(shí)用該數(shù)字信號(hào)與一個(gè)固定的頻率字累加，形成一個(gè)受模擬信號(hào)幅度控制的頻率字，從而獲得一個(gè)頻率受模擬信號(hào)的幅度控制的正弦波，即實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻。該DDS數(shù)字化調(diào)頻方案的硬件系統(tǒng)是以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)的。使用Altera公司的ACEX1K系列FPGA，整個(gè)系統(tǒng)由VHDL語言編程，開發(fā)軟件為MAX+PLUSⅡ。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)在頻率較低時(shí)與理論值完全符合，但在高頻時(shí)，受器件速度的限制，波形有較大的失真。
標(biāo)簽： FPGA DDS 數(shù)字化 調(diào)頻
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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隨著移動(dòng)終端、多媒體、Internet網(wǎng)絡(luò)、通信，圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)圖象分辨率，質(zhì)量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達(dá)到實(shí)時(shí)性要求，而且會(huì)帶來因傳輸大量原始圖象數(shù)據(jù)帶來的帶寬要求，因此采用硬件實(shí)現(xiàn)圖象壓縮已成為一種必然趨勢(shì)。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環(huán)節(jié)，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實(shí)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目為背景，對(duì)熵編碼器和解碼器的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實(shí)現(xiàn)方案。熵編解碼器中的難點(diǎn)是huffman編解碼器的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)并行huffman編碼方案時(shí)通過改善Huffman編碼器中變長(zhǎng)碼流向定長(zhǎng)碼流轉(zhuǎn)換時(shí)的控制邏輯,避免了因數(shù)據(jù)處理不及時(shí)造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實(shí)現(xiàn)并行的huffman解碼器時(shí)，解碼算法充分利用了規(guī)則化碼書帶來的碼字的單調(diào)性，及在特定長(zhǎng)度碼字集內(nèi)碼字變化的連續(xù)性，將并行解碼由模式匹配轉(zhuǎn)換為算術(shù)運(yùn)算，提高了存儲(chǔ)器的利用率、系統(tǒng)的解碼效率和速度。在實(shí)現(xiàn)并行huffman編碼的基礎(chǔ)上，結(jié)合針對(duì)DC子帶的預(yù)測(cè)編碼，針對(duì)直流子帶的游程編碼，能夠?qū)D像壓縮系統(tǒng)中經(jīng)過DWT變換，量化，掃描后的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的編碼。同時(shí)，在并行huffman解碼基礎(chǔ)上的熵解碼器也可以解碼出正確的數(shù)據(jù)提供給解碼系統(tǒng)的后續(xù)反量化模塊，進(jìn)一步處理。在本文介紹的設(shè)計(jì)方案中，按照自頂向下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)星載圖像壓縮系統(tǒng)中的熵編解碼器進(jìn)行分析，進(jìn)而進(jìn)行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實(shí)現(xiàn)各子模塊，并最終完成整個(gè)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過程中，用高級(jí)硬件描述語言verilogHDL進(jìn)行RTL級(jí)描述。利用了Altera公司的QuartusII開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、編譯、仿真，同時(shí)還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。通過系統(tǒng)波形仿真和下板驗(yàn)證熵編碼器最高頻率可以達(dá)到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達(dá)到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗(yàn)證的結(jié)果表明：設(shè)計(jì)能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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在衛(wèi)星遙感設(shè)備中，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和對(duì)傳輸式觀測(cè)衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和傳輸數(shù)據(jù)量的急劇增長(zhǎng)，然而衛(wèi)星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數(shù)據(jù)碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)的高保真、實(shí)時(shí)、大壓縮比壓縮技術(shù)就成了解決這一矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。FPGA器件為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)理想的平臺(tái)。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實(shí)現(xiàn)專門應(yīng)用的功能。它允許電路設(shè)計(jì)者利用基于計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)，經(jīng)過設(shè)計(jì)輸入，仿真，測(cè)試和校驗(yàn)，直到達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，減少了開發(fā)周期。小波變換能夠適應(yīng)現(xiàn)代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質(zhì)量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質(zhì)量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000的核心算法。同時(shí)，小波變換的提升算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速算法，有利于硬件實(shí)現(xiàn)，因此提升小波變換對(duì)于采用FPGA或ASIC來實(shí)現(xiàn)圖像變換來說是很好的選擇。本文針對(duì)衛(wèi)星遙感圖像的數(shù)據(jù)流，主要研究可以對(duì)衛(wèi)星圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)二維小波變換的方案。針對(duì)提升小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)和FPGA設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，從邊界延拓、濾波器結(jié)構(gòu)、整數(shù)小波、定點(diǎn)運(yùn)算、原位運(yùn)算等方面進(jìn)行了研究和討論，并且完成了針對(duì)衛(wèi)星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)。采用VerIlog語言對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并將仿真結(jié)果同matlab仿真結(jié)果進(jìn)行了比較，比較結(jié)果表明該方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)流的二維提升小波變換的功能。同時(shí)QuartusII綜合結(jié)果也表明，系統(tǒng)時(shí)鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實(shí)時(shí)對(duì)衛(wèi)星圖像的小波變換處理。
標(biāo)簽： FPGA 提升機(jī) 二維 離散小波
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢(shì)。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們?cè)敿?xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問時(shí)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?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對(duì)幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對(duì)于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來新思路。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu),對(duì)完成各級(jí)數(shù)字信號(hào)處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹;然后根據(jù)這些算法提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)并進(jìn)一步給出了性能分析;并且從數(shù)字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此間的性能制約,從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化;最后給出了FPGA實(shí)現(xiàn)的數(shù)字下變頻器在測(cè)試中產(chǎn)生的波形和頻譜,作了測(cè)試結(jié)果分析.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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數(shù)字相關(guān)器是無線數(shù)字接收機(jī)的重要組成部分,它主要用于對(duì)中頻數(shù)字化后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和同步,從而恢復(fù)出原始的基帶數(shù)據(jù).本文的重點(diǎn)是如何高效的實(shí)現(xiàn)無線通信接收系統(tǒng)中數(shù)字中頻部分,主要研究如何對(duì)MSK信號(hào)進(jìn)行正確、有效、實(shí)時(shí)的解調(diào),其內(nèi)容包括1.MSK信號(hào)簡(jiǎn)介及分析,研究其特征,以便有效的對(duì)其解調(diào).2.對(duì)解調(diào)技術(shù)中涉及的重點(diǎn)模塊,比如NCO、CORDIC算法等做了理論上的介紹與分析.3.MSK信號(hào)的數(shù)字解調(diào)技術(shù),比較了各種解調(diào)技術(shù),主要是正交解調(diào)和差分解調(diào),分析了它們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證.4.在FPGA中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字中頻系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵模塊.5.最終的解調(diào)模塊在實(shí)際的PCB基板上調(diào)試通過,并應(yīng)用在實(shí)際產(chǎn)品中.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字相關(guān)器 解調(diào) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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Turbo碼是一類并行級(jí)聯(lián)的系統(tǒng)卷積碼，它是在綜合級(jí)聯(lián)碼、最大后驗(yàn)概率(MAP)譯碼、軟輸入軟輸出及迭代譯碼等理論基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新。Turbo碼的基本原理是通過對(duì)編碼器結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，多個(gè)子碼通過交織器隔離進(jìn)行并行級(jí)聯(lián)編碼輸出，增大了碼距。譯碼器則以類似內(nèi)燃機(jī)引擎廢氣反復(fù)利用的機(jī)理進(jìn)行迭代譯碼以反復(fù)利用有效信息流，從而獲得卓越的糾錯(cuò)能力。計(jì)算機(jī)仿真表明，Turbo碼不但在加性高斯噪聲信道下性能優(yōu)越，而且具有很強(qiáng)的抗衰落、抗干擾能力，當(dāng)交織長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)，其糾錯(cuò)性能接近香農(nóng)極限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA技術(shù)具有大規(guī)模、高集成度、高可靠性、設(shè)計(jì)周期短、投資小、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計(jì)的理想選擇。 本論文以東南大學(xué)移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室B3G課題組提出的“支持多天線的廣義多載波無線傳輸技術(shù)”(MIMO-GMC)為背景，分析了Turbo譯碼算法，并針對(duì)MIMO-GMC系統(tǒng)的迭代接收機(jī)中所采用的外信息保留和聯(lián)合檢測(cè)譯碼迭代的特點(diǎn)，完成了采用滑動(dòng)窗Log-MAP算法的軟輸入、軟輸出的Turbo譯碼器的設(shè)計(jì)。整個(gè)譯碼器模塊的設(shè)計(jì)采用Verilog語言描述，并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文介紹帶有收發(fā)器的全系列40-nmFPGA和ASIC，發(fā)揮前沿技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在前一代創(chuàng)新基礎(chǔ)上，解決下一代系統(tǒng)難題。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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