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網(wǎng)(wǎng)絡算法

DVB信道編解碼算法研究與FPGA實現(xiàn)

隨著人們對于數(shù)字視頻和數(shù)字圖像的需求越來越大，數(shù)字電視廣播和手機電視迅速發(fā)展起來，但是人們對于數(shù)字圖像質(zhì)量的要求也越來越高。對于觀眾來講，畫面的質(zhì)量幾乎是最為重要的，然而由于信道傳輸特性不理想和加性噪聲的影響，不可避免地會產(chǎn)生誤碼，導致圖像質(zhì)量的下降，甚至無法正常收看。因此，為了保障圖像質(zhì)量就需要采用糾錯編碼(又稱信道編碼)的方式來實現(xiàn)通信。在數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)(DVB)中，無論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敹疾捎昧诵诺谰幋a。本文首先深入研究DVB標準中的信道編碼部分的關鍵技術；然后依照DVB-T標準技術要求，設計并硬件實現(xiàn)了數(shù)字視頻傳輸?shù)男诺谰幗獯a系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，編解碼器與信源端的接口利用了MPEG-2的視頻傳輸接口同步并行接口(SPI)，這種接口的應用讓系統(tǒng)具有很強的通用性；與信道端接口采用了G.703接口，具有G.703接口功能和特性的數(shù)據(jù)通信設備可以直接與數(shù)字通信設備連接，這使得應用時對于信道的選擇具有較大的靈活性。在深入理解RS編解碼算法，卷積交織/解交織原理，卷積編碼/VITERBI譯碼算法原理的基礎上，本文給出了解碼部分的設計方案，并利用Xilinx公司的SpartanⅢ系列XC3S2000芯片完成方案的硬件實現(xiàn)。在RS解碼過程中引入了流水線機制，從而很大程度上提高了解碼效率。解交織器部分采用了RAM分區(qū)循環(huán)法，利用對RAM讀寫地址的控制實現(xiàn)解卷積交織，這種方法控制電路簡單，實現(xiàn)速度比較快，代價小。VITERBI譯碼器采用截尾譯碼，在幾乎不影響譯碼準確度的基礎上大大提高了解碼效率。

標簽： FPGA DVB 信道編解碼

上傳時間： 2013-07-16

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高精度電網(wǎng)功率因數(shù)測量加權插值FFT優(yōu)化算法

高精度電網(wǎng)功率因數(shù)測量加權插值FFT優(yōu)化算法

標簽： FFT 高精度電網(wǎng) 功率因數(shù)

上傳時間： 2013-05-22

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Turbo碼譯碼算法研究及其FPGA實現(xiàn)

在通信系統(tǒng)中，人們一直致力于信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘难芯浚诺兰m錯編碼技術一直是人們研究的重點。1993年，Turbo碼的提出，以其接近Shannon極限的優(yōu)異的譯碼性能在編碼界引起了轟動，并成為研究糾錯編碼的熱點課題。經(jīng)過十幾年的研究和發(fā)展，目前，Turbo碼已經(jīng)走向了實用化的道路，如何用硬件實現(xiàn)有效的Turbo碼編譯碼器成為了人們研究的重點。論文以基于FPGA實現(xiàn)Turbo碼譯碼器為研究目標，首先分析了Turbo碼的基本編譯碼原理和3GPP標準的Turbo碼編碼結構和交織算法。然后重點分析了MAP譯碼算法，Log-MAP譯碼算法和：Max-Log-MAP譯碼算法，并對三種譯碼算法進行了詳細的理論推導和計算復雜度的定量分析比較，對影響Turbo碼譯碼性能的主要因素進行了MATLB仿真分析。論文在深入分析比較上述三種譯碼算法的基礎之上，選擇Max-Log-MAP譯碼算法進行了Turbo碼譯碼器的FPGA設計實現(xiàn)。主要針對FPGA實現(xiàn)的數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、Max-Log-MAP算法子譯碼器關鍵運算單元的FPGA設計和基于3GPP標準的Turbo碼譯碼器的內(nèi)交織的FPGA設計進行了深入研究，完成了固定譯碼長度的Turbo碼譯碼器的FPGA設計實現(xiàn)，并利用ModelSim和MATLAB分別對譯碼器進行了功能時序驗證和FPGA定點仿真測試。

標簽： Turbo FPGA 譯碼算法研究

上傳時間： 2013-07-09

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WiMAX網(wǎng)絡終端基帶算法與FPGA實現(xiàn)

隨著全球經(jīng)濟不斷增長和信息技術持續(xù)發(fā)展，越來越多用戶提出了對數(shù)據(jù)、語音和視訊等寬帶接入業(yè)務的需求。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)技術己成為新一代寬帶通信網(wǎng)絡建設的瓶頸，通信網(wǎng)絡的寬帶化成為一個必然的趨勢。在眾多新興的接入技術中，寬帶無線接入技術以其特有的優(yōu)勢成為近年來通信技術市場的最大亮點。基于IEEE802．16e的WiMAX技術作為一種面向無線城域網(wǎng)(WMAN)的寬帶接入方案，正以其優(yōu)異的性能和廣闊的市場前景而倍受關注。本文是基于WiMAX技術的網(wǎng)絡終端的設計，根據(jù)IEEE802.16e協(xié)議，物理層需要對收發(fā)信息進行編解碼、調(diào)制解調(diào)等的處理，其中包含很多運算密集的算法；這些處理有些適合硬件邏輯實現(xiàn)，有些適合數(shù)字信號處理器實現(xiàn)，所以設計采用了FPGAs+DSPs的實現(xiàn)方式。考慮對接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的不同處理，在詳細分析上行和下行鏈路的工作過程的基礎上，對模塊的進行了詳細劃分，并對系統(tǒng)的FPGA部分進行了詳細設計。設計中本文充分考慮了FPGA和DSP之間處理的優(yōu)缺點，并注意避免器件之間通信的復雜化，在滿足器件之間數(shù)據(jù)流量的同時，盡量使數(shù)據(jù)流向簡單化，避免了延時增加和接口帶寬調(diào)度的復雜化。最終整個設計完成完整的802.16e網(wǎng)絡終端的物理層基帶處理功能。

標簽： WiMAX FPGA 網(wǎng)絡終端基帶

上傳時間： 2013-06-01

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AES加、解密算法的FPGA優(yōu)化設計

2000年10月2日，美國國家標準與技術研究所宣布采用Rijndael算法作為高級加密標準，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長一段時間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對AES算法實現(xiàn)的研究就成為了國內(nèi)外的熱點，會在信息安全領域得到廣泛的應用。用FPGA實現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點。本論文就是針對AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實現(xiàn)問題，在深入分析了AES算法的整體結構、基本變換以及加、解密流程的基礎上，對AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設計進行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實現(xiàn)方案以及關鍵技術，在比較了常用的結構后，采用了適合高速并行實現(xiàn)AES加、解密算法的結構——內(nèi)外混合的流水線結構，并給出了總體的設計框圖。由于流水線結構不適用于反饋模式，為了達到較高的運算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對各個子模塊的設計分別予以詳細分析，結合算法本身和FPGA的特點，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運算，列混合運算和密鑰擴展運算。同時，考慮到應用環(huán)境的不同，本設計支持數(shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)的這個系統(tǒng)的優(yōu)化設計； 3．利用QLJARTUSII開發(fā)工具進行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進行仿真并給出仿真結果，給出了各個模塊和整個設計的仿真測試結果； 4．和其他類似的設計做了橫向?qū)Ρ龋贸鼋Y論：本設計在保證了速度的基礎上實現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢。

標簽： FPGA AES 解密算法

上傳時間： 2013-05-25

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H.264幀內(nèi)預測算法優(yōu)化及幾個重要模塊的FPGA實現(xiàn)

H.264作為新一代視頻編碼標準，相比上一代視頻編碼標準MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標準僅設定了碼流的語法結構和解碼器結構，實現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個檔次，每個檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應用，因此。H.264的編碼器的設計可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進行了編碼復雜度分析，并統(tǒng)計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預測編碼的效率。在該算法下進行幀內(nèi)預測時，為了得到一個宏塊的預測模式，需要進行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內(nèi)預測模式選擇的計算復雜度，本文改進了幀內(nèi)預測模式選擇算法。實踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時間平均節(jié)約60﹪以上，對編碼的實時性有較大幫助。為了實現(xiàn)實時編碼，考慮到FPGA的高效運算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實現(xiàn)架構，并對影響編碼速度，且具有硬件實現(xiàn)優(yōu)越性的幾個重要部分進行了算法研究和FPGA.實現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進行了綜合和時序仿真，并將驗證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進行了在線測試，驗證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實時壓縮編碼的功能。本文對H.264編碼器幀內(nèi)預測模式選擇算法的改進，算法實現(xiàn)簡單，對軟件編碼的實時性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對H.264編碼器芯片的設計有著積極的借鑒性。

標簽： FPGA 264 幀內(nèi)預測算法優(yōu)化

上傳時間： 2013-05-25

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JPEG2000標準中算術編碼的FPGA設計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準，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應用領域。JPEG2000算法非常復雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內(nèi)存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優(yōu)化并采用硬件電路來實現(xiàn)JPEG2000標準的部分或全部內(nèi)容，對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設計。在研究算術編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機和二級流水線技術，并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設計的復雜度低且易于控制。在研究碼率控制算法過程中，首先結合率失真理論建立了算法的數(shù)學模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學模型的實現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關鍵路徑。在對算法優(yōu)化時采用黃金分割點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。實驗證明，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”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。

標簽： JPEG 2000 FPGA 標準

上傳時間： 2013-07-13

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WCDMA多用戶檢測算法的研究和下行鏈路解復用技術的FPGA實現(xiàn)

本文首先在介紹多用戶檢測技術的原理以及系統(tǒng)模型的基礎上，對比分析了幾種多用戶檢測算法的性能，給出了算法選擇的依據(jù)。為了同時克服多址干擾和多徑干擾，給出了融合多用戶檢測與分集合并技術的接收機結構。接著，針對WCDMA反向鏈路信道結構，介紹了擴頻使用的OVSF碼和擾碼，分析了擾碼的延時自相關特性和互相關特性，指出了存在多址干擾和多徑干擾的根源。在此基礎上，給出了解相關檢測器的數(shù)學公式推導和結構框圖，并仿真研究了用戶數(shù)、擴頻比、信道估計精度等參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。常規(guī)的干擾抵消是基于chip級上的抵消，需要對用戶信號重構，因此具有較高的復雜度。在解相關檢測器的基礎上，衍生出符號級上的干擾抵消。通過仿真，給出了算法中涉及的干擾抑制控制權值、干擾抵消級數(shù)等參數(shù)的最佳取值，并進行了算法性能比較。仿真結果驗證了該算法的有效性。最后，介紹了WCDMA系統(tǒng)移動臺解復用技術的硬件實現(xiàn)，在FPGA平臺上分別實現(xiàn)了與基站和安捷倫8960儀表的互聯(lián)互通。

標簽： WCDMA FPGA 多用戶檢測下行鏈路

上傳時間： 2013-07-29

上傳用戶：jiangxin1234
WCDMA系統(tǒng)功率控制與發(fā)射分集算法FPGA實現(xiàn)研究

該文為WCDMA系統(tǒng)功率控制環(huán)路與閉環(huán)發(fā)射分集算法FPGA實現(xiàn)研究.主要內(nèi)容包括功率控制算法與閉環(huán)發(fā)射分集算法的分析與討論,在分析討論的基礎上進行了FPGA實現(xiàn)方案的設計以及系統(tǒng)的實現(xiàn).另外在文中還介紹了可編程器件方面的常識、FPGA的設計流程以及同步電路設計方面的有關技術.

標簽： WCDMA FPGA 功率控制

上傳時間： 2013-05-18

上傳用戶：shinnsiaolin
采用FPGA實現(xiàn)信號處理算法的研究及實驗平臺的建立

該文針對復雜信號實時處理的困難,提出了采用FPGA來實現(xiàn)信號處理的方法,并根據(jù)系統(tǒng)需要設計了一個嵌入式實驗平臺.根據(jù)FPGA實現(xiàn)信號處理的關鍵點:設計合理的FPGA結構,體現(xiàn)算法的并行性和流水性,論文著重分析了用FPGA實現(xiàn)陣列結構處理的具體方法和實現(xiàn)過程.論文從分析算法的并行度入手,提出用相關圖方法直觀反映算法的相關性,在此基礎上設計了算法的信號流圖結構和脈動陣列結構.并針對典型信號處理算法(矩陣運算、卷積運算)進行了并行度分析,相關圖設計和從相關圖導出脈動陣列結構的研究.同時針對FPGA特點,提出了采用CORDIC結構來設計通用運算單元,給出其流水實現(xiàn)的結構,結合脈動陣列結構提高了矩陣運算性能.最后設計一個以32位CPU為核心的實驗平臺,編寫了啟動程序和診斷程序.

標簽： FPGA 信號處理法的研究實驗

上傳時間： 2013-04-24

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