本文對OFDM基帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的：FPGA設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和論述，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)其中的RS碼編、譯碼模塊和基帶成形濾波器模塊。本文首先介紹了OFDM調(diào)制的原理和OFDM基帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，以及FPGA設(shè)計(jì)的基本原則。接著介紹了RS碼的編碼原理和時(shí)域迭代譯碼算法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)RS碼編碼器和譯碼器。然后介紹了成形濾波的原理和多種實(shí)現(xiàn)成形濾波器的結(jié)構(gòu)，采用多相結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了平方根升余弦滾降濾波器。
標(biāo)簽： FPGA OFDM 基帶 調(diào)制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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隨著電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于通信、信號處理、生物醫(yī)學(xué)以及自動(dòng)控制等領(lǐng)域中。離散傅立葉變換(DFT)及其快速算法FFT作為數(shù)字信號處理中的基本變換，有著廣泛的應(yīng)用。特別是近年來，基于FFT的ODFM技術(shù)的興起，進(jìn)一步推動(dòng)了對高速FFT處理器的研究。 FFT 算法從出現(xiàn)到現(xiàn)在已有四十多年代歷史，算法理論已經(jīng)趨于成熟，但是其具體實(shí)現(xiàn)方法卻值得研究。面向高速、大容量數(shù)據(jù)流的FFT實(shí)時(shí)處理，可以通過數(shù)據(jù)并行處理或者采用多級流水線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。特別是流水線結(jié)構(gòu)使得FFT處理器在進(jìn)行不同點(diǎn)數(shù)的FFT計(jì)算時(shí)可以通過對模塊級數(shù)的控制很容易的實(shí)現(xiàn)。 本文在分析和比較了各種FFT算法后，選擇了基2和基4混合頻域抽取算法作為FFr處理器的實(shí)現(xiàn)算法，并提出了一種高速、處理點(diǎn)數(shù)可變的流水線結(jié)構(gòu)FFT處理器的實(shí)現(xiàn)方法。利用這種方法實(shí)現(xiàn)的FFT處理器成功的應(yīng)用到DAB接收機(jī)中，RTL級仿真結(jié)果表明FFT輸出結(jié)果與C模型輸出一致，在FPGA環(huán)境下仿真波形正確，用Ouaaus Ⅱ軟件綜合的最高工作頻率達(dá)到133MHz，滿足了高速處理的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FFT 流水線結(jié)構(gòu) 處理器
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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GPS全球定位系統(tǒng)是美國國防部為軍事目的而建立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要目的是解決海上、陸地和空中運(yùn)載工具的導(dǎo)航定位問題。GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位能力，而且具有優(yōu)良的抗干擾性和保密性。因此，發(fā)展全球定位系統(tǒng)是當(dāng)今導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。在GPS接收機(jī)中，為了得到導(dǎo)航電文并對其進(jìn)行解算，要完成復(fù)雜的信號處理過程。其中，怎樣捕獲到衛(wèi)星信號，并對C/A碼進(jìn)行跟蹤是研制GPS接收機(jī)的重要問題之一。本文在對GPS信號的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析后，結(jié)合FPGA的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化后，給出了相應(yīng)的仿真。內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1.對GPS信號結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生原理進(jìn)行了深入地分析，并對GPS信號的調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述。 2.在GPS信號的捕獲方面，采用了基于FFT頻域的快速捕獲的方法，即將接收到的GPS信號先利用快速傅立葉變換(FFT)變換到頻域，在頻域完成相應(yīng)的運(yùn)算后，再利用傅立葉反變換(IFFT)變換到時(shí)域。從而大大減少了計(jì)算量，加快了信號捕獲的速度，提高了捕獲性能。 3.在C/A碼跟蹤部分，本文采用了非相干延遲鎖定環(huán)對C/A碼進(jìn)行跟蹤。來自載波跟蹤環(huán)路的本地載波將輸入的信號變成基帶信號，然后分別和本地碼的三個(gè)不同相位序列進(jìn)行相乘，將相乘結(jié)果進(jìn)行累加，經(jīng)過處理將得到碼相位和當(dāng)前的載波頻率送到載波跟蹤環(huán)路。 4.載波跟蹤環(huán)，本文采用的是科斯塔斯環(huán)。載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)在結(jié)構(gòu)上相似，故本文只對關(guān)鍵的載波NCO進(jìn)行了仿真。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要是使用FPGA對整個(gè)GPS信號的捕獲及C/A碼的跟蹤進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)FPGA的特點(diǎn)，在不改變外部硬件設(shè)計(jì)的前提下，改變相應(yīng)的IP核或相關(guān)的VHDL程序就可對系統(tǒng)進(jìn)行各種優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同類型的GPS接收機(jī)的不同功能。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應(yīng)用；布里淵時(shí)域反射技術(shù)(BOTDR)和布里淵時(shí)域分析技術(shù)(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過程中，入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對該方程組采用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并用Matlab模擬計(jì)算過程，對布里淵散射信號進(jìn)行分析。 根據(jù)布里淵散射信號的特點(diǎn)，我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號算法來處理 BOTDR傳感信號。通過對該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實(shí)現(xiàn)，我們在Stratix FPGA上實(shí)現(xiàn)了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設(shè)計(jì)。 最后，在此基礎(chǔ)上，我們對電路功能進(jìn)行實(shí)際的仿真和驗(yàn)證，并和Matlab得到結(jié)果進(jìn)行比較和分析。
標(biāo)簽： Morlet BOTDR 小波分析 信號處理
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是未來寬帶無線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著用戶對實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)，高速移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的迅速增加，OFDM由于其頻譜效率高，抗多徑效應(yīng)能力強(qiáng)，抗干擾性能好等特點(diǎn)，該技術(shù)正得到了廣泛的應(yīng)用。 OFDM系統(tǒng)的子載波之間必須保持嚴(yán)格的正交性，因此對符號定時(shí)和載波頻偏非常敏感。本課題的主要任務(wù)是分析各種算法的性能的優(yōu)劣，選取合適的算法進(jìn)行FPGA的實(shí)現(xiàn)。 本文首先簡要介紹了無線信道的傳輸特性和OFDM系統(tǒng)的基本原理，進(jìn)而對符號同步和載波同步對接收信號的影響做了分析。然后對比了非數(shù)據(jù)輔助式同步算法和數(shù)據(jù)輔助式同步算法的不同特點(diǎn)，決定采用數(shù)據(jù)輔助式同步算法來解決基于IEEE 802.16-2004協(xié)議的突發(fā)傳輸系統(tǒng)的同步問題。最后部分進(jìn)行了算法的實(shí)現(xiàn)和仿真，所有實(shí)現(xiàn)的仿真均在QuartusⅡ下按照IEEE 802.16-2004協(xié)議的符號和前導(dǎo)字的結(jié)構(gòu)進(jìn)行。 本文的主要工作：(1)采用自相關(guān)和互相關(guān)聯(lián)合檢測算法同時(shí)完成幀到達(dá)檢測和符號同步估計(jì)，只用接收數(shù)據(jù)的符號位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了判決門限需要變化的問題，同時(shí)也減少了資源的消耗；(2)在時(shí)域分?jǐn)?shù)倍頻偏估計(jì)時(shí)，利用基于流水線結(jié)構(gòu)的Cordic模塊計(jì)算長前導(dǎo)字共軛相乘后的相角，求出分?jǐn)?shù)倍頻偏的估計(jì)值；(3)采用滑動(dòng)窗口相關(guān)求和的方法估計(jì)整數(shù)倍頻偏值，在此只用頻域數(shù)據(jù)的符號位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了傳統(tǒng)算法估計(jì)速度慢的缺點(diǎn)，同時(shí)也減少了資源的消耗。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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在中、大規(guī)模電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)地綜合運(yùn)用信號完整性技術(shù)可以 帶來很多好處，如縮短研發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、降低研發(fā)成本、提高產(chǎn)品性能 、提高產(chǎn)品可靠性。 數(shù)字電路在具有邏輯電路功能的同時(shí)，也具有豐富的模擬特性，電路設(shè) 計(jì)工程師需要通過精確測定、或估算各種噪聲的幅度及其時(shí)域變化，將電路抗干 擾能力精確分配給各種噪聲，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和權(quán)衡，控制總噪聲不超過電路的抗 干擾能力，保證產(chǎn)品性能的可靠實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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雷達(dá)信號模擬技術(shù)和現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。雷達(dá)信號模擬設(shè)備可以仿真出各種符合實(shí)驗(yàn)要求的目標(biāo)信號來，直接注入雷達(dá)來對雷達(dá)進(jìn)行試驗(yàn)，極大的方便了雷達(dá)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。 本課題主要研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)目標(biāo)信號的模擬。全文的內(nèi)容如下： 首先詳細(xì)闡述了線性調(diào)頻(LFM)脈沖壓縮雷達(dá)脈沖壓縮原理，分析了線性調(diào)頻脈沖信號的特點(diǎn)，討論和比較了匹配濾波數(shù)字實(shí)現(xiàn)的兩種算法：時(shí)域?qū)崿F(xiàn)和頻域?qū)崿F(xiàn)。 其次在對常用雷達(dá)信號模擬方法探討的基礎(chǔ)上，提出基于FPGA的線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)目標(biāo)視頻信號模擬器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對點(diǎn)目標(biāo)、多目標(biāo)和延展目標(biāo)等情況下的目標(biāo)信號進(jìn)行建模，針對設(shè)定目標(biāo)參數(shù)完成了目標(biāo)信號的波形仿真，并完成基于頻域?qū)崿F(xiàn)方法的線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)數(shù)字匹配濾波算法的設(shè)計(jì)及仿真。 最后，在Quartus Ⅱ 6.0平臺上，完成模擬器中脈沖壓縮等信號處理部分基于Verilog HDL 語言的軟件設(shè)計(jì)及功能、時(shí)序仿真，并完成了相關(guān)硬件的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： 線性 調(diào)頻 脈沖壓縮 視頻信號
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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軟件無線電技術(shù)作為一種新的通信技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造一個(gè)通用硬件平臺，使寬帶A/D，D/A盡量靠近天線，在數(shù)字域完成信號處理，通過選用不同軟件模塊即可實(shí)現(xiàn)不同的通信功能，這樣大大縮短了電臺的研發(fā)周期。該技術(shù)在通信(尤其是在移動(dòng)通信)領(lǐng)域有著迫切的需求和廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎(chǔ)理論，對信號采樣理論、多速率信號處理技術(shù)、高效數(shù)字濾波器、數(shù)字正交變換理論進(jìn)行了分析和研究。從目前器件發(fā)展水平和實(shí)驗(yàn)研究條件出發(fā)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設(shè)計(jì)采用了中頻數(shù)字化處理的硬件平臺結(jié)構(gòu)，選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號處理和總體控制配置的核心，并結(jié)合專用通信芯片，數(shù)字上變頻器AD9856和數(shù)字下變頻器AD6654來實(shí)現(xiàn)該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時(shí)分復(fù)用模塊、信道編解碼模塊、調(diào)制解調(diào)模塊等進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，并對電路板設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)的配置和控制、無源濾波器設(shè)計(jì)、阻抗匹配電路設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了詳細(xì)的討論，最后對印制電路板進(jìn)行測試和調(diào)試，獲得了預(yù)期的效果。 本文給出的設(shè)計(jì)方案，大大簡化了數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件設(shè)備，具有較強(qiáng)的通用性和靈活性，通過修改系統(tǒng)參數(shù)和配置程序，即可適應(yīng)不同的通信模式和信道狀況，充分體現(xiàn)了軟件無線電的優(yōu)勢。該平臺不僅僅能應(yīng)用在通信設(shè)備上，在許多系統(tǒng)驗(yàn)證平臺、測試設(shè)備中均可應(yīng)用，頗具實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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人體血液成份的無創(chuàng)檢測是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動(dòng)態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測方法難以逾越的障礙——個(gè)體差異和測量條件對檢測結(jié)果的影響。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光譜檢測，其關(guān)鍵在于采集多波長的光電容積脈搏波信號，并對其進(jìn)行處理。針對動(dòng)態(tài)光譜檢測中信號微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測精度，采集出滿足動(dòng)態(tài)光譜信號提取要求的光電脈搏波；并對動(dòng)態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實(shí)現(xiàn)對多波長的光電容積脈搏波的檢測。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點(diǎn)，采用信號累加法去除噪聲，提高信號的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號累加方法——將處于同一行的視頻信號在采樣過程中直接累加，然后再進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號的信噪比，同時(shí)減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對存儲(chǔ)器容量的要求，改善了動(dòng)態(tài)光譜信號檢測系統(tǒng)的性能。 針對面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)視頻信號解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號和準(zhǔn)確的視頻同步信號，用于后續(xù)的視頻信號采集與處理。 根據(jù)動(dòng)態(tài)光譜信號檢測和視頻信號采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻信號的精確定位，通過光譜信號的高速同行累加，實(shí)現(xiàn)了光電脈搏波信號的高精度檢測。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應(yīng)用程序的開發(fā)，可靠的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。 為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光譜信號的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實(shí)現(xiàn)方案，對各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，為動(dòng)態(tài)光譜信號的進(jìn)一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過實(shí)驗(yàn)證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號預(yù)處理的可行性，得到了符合動(dòng)態(tài)光譜信號提取要求的脈搏波信號。
標(biāo)簽： 動(dòng)態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于離散對數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢，使得采用專用集成電路來實(shí)現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢。因此，本課題著眼于應(yīng)用，針對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案：首先，對實(shí)現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后，按照層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計(jì)輸入，對各運(yùn)算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對之進(jìn)行功能仿真，以保證底層設(shè)計(jì)的正確性。最后，在確保每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)正確的前提下，完成電路的總體設(shè)計(jì)，再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的仿真與測試。 本課題對Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運(yùn)行時(shí)間。對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計(jì)也獲得了良好的指標(biāo)：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時(shí)間，驗(yàn)證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對實(shí)現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值，其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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