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基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計與實現(xiàn)

正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求，將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢；然后針對OFDM中的信道估計技術(shù)，深入分析了基于FFT級聯(lián)的信道估計理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計理論，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計算法，并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較，驗證了它們的有效性。而后，在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺。在此平臺上，對OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過分析結(jié)果可正確評價OFDM系統(tǒng)在多個方面的性能。在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設(shè)定了合理的參數(shù)；然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手，對串/并轉(zhuǎn)換，QPSK映射，過采樣處理，插入導(dǎo)頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測等各個模塊進行硬件設(shè)計，詳細(xì)介紹了各個模塊的設(shè)計和實現(xiàn)過程，并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說明。其中，針對定點運算的局限性，為系統(tǒng)設(shè)計并自定義了24位的浮點運算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi)，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運算精度；然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優(yōu)化和設(shè)計實現(xiàn)，針對原始快速傅立葉變換FPGA實現(xiàn)算法運算空閑時間過多，資源占用較大的問題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計方案，使之運用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實現(xiàn)，結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對整個OFDM的基帶處理系統(tǒng)進行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設(shè)計的可行性。綜上所述，本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計、仿真和實現(xiàn)。本設(shè)計為OFDM通信系統(tǒng)的進一步改進提供了大量有用的數(shù)據(jù)。

標(biāo)簽： FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：vaidya1bond007b1
自適應(yīng)濾波器算法設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)

自適應(yīng)濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應(yīng)波束成形器的關(guān)鍵技術(shù)，算法的高效穩(wěn)定性及硬件時鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。首先選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)橫向LMS濾波算法作為研究對象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下，濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。在分析梯度自適應(yīng)格型算法的基礎(chǔ)上，提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性，得到了梯度自適應(yīng)格型濾波器的定步長改進方法；并以改進的梯度自適應(yīng)格型和線性組合器組成梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理算法，在同樣環(huán)境噪聲下，相比自適應(yīng)橫向LMS算法，其各項性能指標(biāo)都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。設(shè)計了自適應(yīng)橫向LMS濾波器和梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型，并用馳豫超前技術(shù)對兩類濾波器進行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具，完成了濾波器的FPGA硬件設(shè)計與仿真實現(xiàn)。并以FPGA實現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理器為核心，設(shè)計了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)波束成形器，分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號對下行波束進行自適應(yīng)成形。

標(biāo)簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器算法設(shè)計

上傳時間： 2013-07-16

上傳用戶：xyipie
OFDM系統(tǒng)的定時和頻率同步的實現(xiàn)

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)。隨著用戶對實時多媒體業(yè)務(wù)，高速移動業(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，抗干擾性能好等特點，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，選取合適的算法進行FPGA的實現(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，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。最后部分進行了算法的實現(xiàn)和仿真，所有實現(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)合檢測算法同時完成幀到達(dá)檢測和符號同步估計，只用接收數(shù)據(jù)的符號位做相關(guān)運算，有效地解決了判決門限需要變化的問題，同時也減少了資源的消耗；(2)在時域分?jǐn)?shù)倍頻偏估計時，利用基于流水線結(jié)構(gòu)的Cordic模塊計算長前導(dǎo)字共軛相乘后的相角，求出分?jǐn)?shù)倍頻偏的估計值；(3)采用滑動窗口相關(guān)求和的方法估計整數(shù)倍頻偏值，在此只用頻域數(shù)據(jù)的符號位做相關(guān)運算，有效地解決了傳統(tǒng)算法估計速度慢的缺點，同時也減少了資源的消耗。

標(biāo)簽： OFDM 定時同步的

上傳時間： 2013-05-23

上傳用戶：宋桃子
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中進行了硬件實現(xiàn)，設(shè)計可對600MHz帶寬內(nèi)的輸入信號進行實時正交變換。 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硬件中進行了實現(xiàn)。通過利用FFT運算后的實/虛部最大值進行插值，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
改進的圖像自嵌入水印算法及其MATLAB實現(xiàn)

提出通過對分塊圖像的DCT 系數(shù)進行動態(tài)范圍壓縮來改進傳統(tǒng)的基于DCT 變換的圖像自嵌入水印算法，并結(jié)合灰度變換函數(shù)與JPEG 標(biāo)準(zhǔn)量化表重新設(shè)計了DCT 系數(shù)碼長分配表，大幅度提升了量化過程保留的圖

標(biāo)簽： MATLAB 圖像水印算法

上傳時間： 2013-07-28

上傳用戶：小鵬
自適應(yīng)回波消除器研究及其FPGA實現(xiàn)

回波消除器廣泛應(yīng)用于公用電話交換網(wǎng)(PSTN)、移動通信系統(tǒng)和視頻電話會議系統(tǒng)等多種語音通信領(lǐng)域。在PSTN系統(tǒng)中，由于線路阻抗不匹配，遠(yuǎn)端語音信號通過混合線圈時產(chǎn)生一定泄漏，一部分信號又傳回遠(yuǎn)端，產(chǎn)生線路回波，回波的存在會嚴(yán)重影響語音通信質(zhì)量。本文主要針對線路回波進行研究，設(shè)計并實現(xiàn)了滿足實用要求的基于FPGA平臺的回波消除器。首先，對回波產(chǎn)生原理和目前幾種常用回波消除算法進行了分析，在研究自適應(yīng)回波消除器的各個模塊，特別是深入分析各種自適應(yīng)濾波算法和雙講檢測算法，綜合考慮各種算法的運算復(fù)雜度和性能的情況下，這里采用NLMS算法實現(xiàn)自適應(yīng)回波消除器。針對傳統(tǒng)雙講檢測算法在近端語音幅度較低情況下容易產(chǎn)生誤判的情況，給出一種基于子帶濾波器組的改進雙講檢測算法。本文首先使用C語言實現(xiàn)回波消除器的各個模塊，其中包括自適應(yīng)濾波器、遠(yuǎn)端檢測、雙講檢測、非線性處理和舒適噪聲產(chǎn)生模塊。經(jīng)過仿真測試，相關(guān)模塊算法能夠有效提高回波消除器性能。在此基礎(chǔ)上，本文使用硬件描述語言Veillog HDL，在QuartusⅡ和ModelSim軟件平臺上實現(xiàn)各功能模塊，并通過模塊級和系統(tǒng)級功能仿真以及時序仿真驗證，最終在現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Arrav，F(xiàn)PGA)平臺上實現(xiàn)回波消除系統(tǒng)。本文詳細(xì)闡述了基于FPGA的設(shè)計流程與設(shè)計方法，并描述了自適應(yīng)濾波器、基于分布式算法FIR濾波器、除法器和有限狀態(tài)機的設(shè)計過程。根據(jù)ITU-T G.168標(biāo)準(zhǔn)提出的測試要求，本文塒基于FPGA設(shè)計實現(xiàn)的自適應(yīng)回波消除系統(tǒng)進行大量主客觀測試。經(jīng)過測試，各項性能指標(biāo)均達(dá)到或超過G.168標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有良好的回波消除效果。

標(biāo)簽： FPGA 回波消除器

上傳時間： 2013-06-18

上傳用戶：qwe1234
OFDM發(fā)射機系統(tǒng)的FPGA設(shè)計

無線局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是利用無線媒介傳輸信息的計算機網(wǎng)絡(luò)。在無線通信信道中，由于多徑時延不可避免地存在符號間干擾，正交頻分復(fù)用(OFDM)作為一種可以有效對抗符號間干擾(ISI)和提高頻譜利用率的高速傳輸技術(shù)，引起了廣泛關(guān)注。在無線局域網(wǎng)(WLAN)系統(tǒng)中，OFDM調(diào)制技術(shù)已經(jīng)被采用作為其物理層標(biāo)準(zhǔn)，并且公認(rèn)為是下一代無線通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。基于IEEE802.11a的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的物理層采用了OFDM技術(shù)，能有效的對抗多徑信道衰落，達(dá)到54Mbps的速度，而未來而的IEEE802.11n將達(dá)到100Mbps的高速。因此，研發(fā)以O(shè)FDM為核心的原型機研究非常有必要。本文在深入理解OFDM技術(shù)的同時，結(jié)合相應(yīng)的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標(biāo)準(zhǔn)給出了一種OFDM基帶發(fā)射機系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)方案。整個設(shè)計采用目前主流的自頂向下的設(shè)計方法，由總體設(shè)計至詳細(xì)設(shè)計逐步細(xì)化。在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對Xilinx一款160萬門的Spartan-3E XCS1600E芯片，依照：IEEE802.11a幀格式，對發(fā)射機系統(tǒng)各個模塊進行了詳細(xì)設(shè)計和仿真： (1)訓(xùn)練序列生成模塊，包括長，短訓(xùn)練序列； (2)信令模塊，包括卷積編碼，交織，BPSK調(diào)制映射； (3)數(shù)據(jù)模塊，包括加擾，卷積編碼，刪余，交織，BPSK/QPSK/16QAM/64QAM調(diào)制映射； (4)OFDM處理部分，包括導(dǎo)頻插入，加循環(huán)前綴，IFFT處理； (5)對整個發(fā)射處理部分聯(lián)調(diào)，并給出仿真結(jié)果另外，還完成了接收機部分模塊的FPGA設(shè)計，并給出了相應(yīng)的頂層結(jié)構(gòu)與仿真波形。最后提出了改進和進一步開發(fā)的方向。

標(biāo)簽： OFDM FPGA 發(fā)射機

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：李彥東
自適應(yīng)環(huán)路濾波器的硬件設(shè)計

基于H.264的自適應(yīng)環(huán)路濾波器的硬件設(shè)計與FPGA驗證

標(biāo)簽： 環(huán)路濾波器硬件設(shè)計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：372825274
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
圓陣聲納自適應(yīng)波束形成原理

波束形成模塊是聲納信號處理系統(tǒng)中的核心部分，其作用為在空域上加強來自某一方向的信號，抑制干擾，同時探測目標(biāo)的方位。因此，波束形成模塊的研究在水下探測器、水下武器引信等聲納系統(tǒng)中顯得尤為重要。本文基于陣列波束形成的原理對圓陣自適應(yīng)波束形成展開了比較深入的研究。首先，本文概述了聲納波束形成的研究背景和研究現(xiàn)狀。基于本課題所研究的主動聲納模型，分析了主動聲納信號，提出應(yīng)用復(fù)基帶信號進行波束形成的方案；對接收波束形成的原理和方法進行了比較詳細(xì)的推導(dǎo)和論述。其次，本文重點對均勻圓形陣列流形的波束形成作了詳細(xì)分析和波束圖函數(shù)推導(dǎo)，并且應(yīng)用MATLAB軟件進行了仿真分析。然后對LMS自適應(yīng)算法進行了介紹，由對LMS算法的分析推導(dǎo)了DLMS算法，并對LMS算法和DLMS算法進行了分析，并將DLMS算法應(yīng)用于均勻圓陣波束形成。仿真結(jié)果表明，基于FIR濾波架構(gòu)的DLMS算法以犧牲部分收斂速度為代價，可獲得高速并行處理能力。DLMS自適應(yīng)波束形成方法能使目標(biāo)方向信號加強，同時將干擾信號零陷。最后，本文介紹了基于FPGA的并行度為2的8陣元DLMS自適應(yīng)波束形成設(shè)計思路以及實現(xiàn)方法。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)采用了并行處理架構(gòu)，而在單個支路采用了流水線技術(shù)。并應(yīng)用硬件描述(VHDL)語言在QuartusⅡ4.0環(huán)境下設(shè)計了各軟件模塊和功能仿真。

標(biāo)簽： 聲納自適應(yīng)波束

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：moonkoo7