風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計(jì)劃項(xiàng)目"MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了概述，介紹了我國(guó)和世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個(gè)發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機(jī)加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護(hù)，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對(duì)風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機(jī)技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細(xì)的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點(diǎn)分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對(duì)1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計(jì)算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計(jì)算斬波和逆變部分開關(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時(shí)電流法對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對(duì)其控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制板上的信號(hào)采集、運(yùn)算、故障檢測(cè)、電路驅(qū)動(dòng)等功能。并進(jìn)行了小功率試驗(yàn)，得到了較好的電壓電流波形，并對(duì)波形進(jìn)行了詳細(xì)分析，驗(yàn)證了本文采用方法的正確性。
標(biāo)簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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自20世紀(jì)80年代以來，正交頻分復(fù)用技術(shù)不但在廣播式數(shù)字音頻和視頻領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)成為無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其頻譜利用率高，成本低等原因越來越受到人們的關(guān)注。隨著人們對(duì)通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化需求的增強(qiáng)，OFDM技術(shù)在綜合無線接入領(lǐng)域?qū)?huì)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。人們開始集中越來越多的精力開發(fā)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用，本文也是基于無線通信平臺(tái)上的OFDM技術(shù)的運(yùn)用。 本文的所有內(nèi)容都是建立在空地?cái)?shù)據(jù)無線通信系統(tǒng)下行鏈路FPGA實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上的。本文作者的主要工作集中在鏈路接收端的FPGA實(shí)現(xiàn)和調(diào)試上。主要包括幀同步(時(shí)間同步)算法的研究與設(shè)計(jì)、OFDM頻率同步算法的研究與設(shè)計(jì)以及同步模塊、OFDM解調(diào)模塊、QAM解調(diào)模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)。最終實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)下行鏈路在無線環(huán)境中連通。 對(duì)于無線移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，多普勒頻移、收發(fā)設(shè)備的本地載頻偏差均可能破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，從而導(dǎo)致ICI，影響系統(tǒng)性能。另外，由于OFDM系統(tǒng)大多采用IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)，因此在接收方確定FFT的起點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的正確解調(diào)也至關(guān)重要。同步技術(shù)即是針對(duì)系統(tǒng)中存在的定時(shí)偏差、頻率偏差進(jìn)行定時(shí)、頻偏的估計(jì)與補(bǔ)償，來減少各種同步偏差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在OFDM實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)中，同步技術(shù)是十分重要的一部分。本文花費(fèi)了三個(gè)章節(jié)闡述了同步技術(shù)的原理、算法和實(shí)現(xiàn)方法。 目前OFDM系統(tǒng)的載波同步方案，可以歸納為三大類：輔助數(shù)據(jù)類，盲估計(jì)類和基于循環(huán)前綴的半盲估計(jì)類。本文首先分析了各種載波同步方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并舉例說明了各個(gè)載波同步方式的實(shí)現(xiàn)方法。然后具體闡述了本文在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的OFDM接收端同步的同步方式，包括其具體算法和FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。本文所采用的幀同步和頻率同步方案都是采用輔助數(shù)據(jù)類的，在闡述其具體算法的同時(shí)對(duì)算法在不同參數(shù)和不同形式下的性能做出了仿真對(duì)比分析。 OFDM的解調(diào)采用FFT算法，在FPGA上的實(shí)現(xiàn)是十分方便的。本文主要闡述其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)放在提取有效數(shù)據(jù)部分有效數(shù)據(jù)位置的推導(dǎo)過程。最后介紹了本文實(shí)現(xiàn)QAM軟解調(diào)的解調(diào)方法。 本文闡述算法采用先提出原理，然后給出具體公式，再根據(jù)公式中的系數(shù)和變量分析算法性能的方式。在闡述實(shí)現(xiàn)方式時(shí)首先給出實(shí)現(xiàn)框圖，然后對(duì)框圖中比較重要或者復(fù)雜的部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。在介紹完每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)方式之后給出了仿真或者上板結(jié)果，最后再給出整體測(cè)試結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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軟件無線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)和電子測(cè)量測(cè)試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項(xiàng)目采用的是中頻數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個(gè)器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號(hào)處理前端。這個(gè)數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來說存在一定的局限性，ISL5216的信號(hào)處理帶寬單通道為1 MHz，4個(gè)通道級(jí)聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗。基于以上兩個(gè)方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項(xiàng)目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實(shí)現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 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)處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹；然后介紹了當(dāng)前主流FPGA的數(shù)字信號(hào)處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細(xì)描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級(jí)CIC濾波器、5級(jí)HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊的不同實(shí)現(xiàn)方式作了對(duì)比和仿真測(cè)試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計(jì)DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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隨著人們對(duì)數(shù)字電視和數(shù)字視頻信息的需求越來越大，數(shù)字電視廣播在中國(guó)迅速的發(fā)展起來。近幾年，數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)技術(shù)逐漸成熟，數(shù)字電視地面廣播（DTTB）傳輸標(biāo)準(zhǔn)也于2006年8月30號(hào)正式出臺(tái)。此標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是由我國(guó)多家單位聯(lián)合研究的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字地面電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)。DTTB系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的研究與仿真，具有巨大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。 @@ 本文首先研究了地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)中平方根升余弦（SRRC）濾波器（滾降系數(shù)為0．05）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，介紹了一種適合在FPGA中實(shí)現(xiàn)的高階高速FIR濾波器的并行流水線結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，以CSD數(shù)優(yōu)化濾波器系數(shù)，并運(yùn)用簡(jiǎn)化加法器圖（Reduced Adder Graph，RAG）算法進(jìn)行改進(jìn)，最后采用并行處理的轉(zhuǎn)置型流水線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 @@ 接著研究數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)采用的傳輸技術(shù)-OFDM的基本概念和技術(shù)特點(diǎn)，并研究了清華大學(xué)提出的DMB-T方案中TDS-OFDM信號(hào)幀的組成結(jié)構(gòu)以及相關(guān)原理。 @@ 最后，本文針對(duì)OFDM調(diào)制所需要的3780點(diǎn)FFT處理器進(jìn)行研究。為了保證OFDM信號(hào)的采樣率和時(shí)域?qū)ьl的采樣率相同，以達(dá)到較好的同步性能，采用了3780個(gè)正交子載波的設(shè)計(jì)方案。在實(shí)現(xiàn)過程中，分析比較了多種算法的計(jì)算復(fù)雜性，設(shè)計(jì)出在硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上進(jìn)行優(yōu)化的3780點(diǎn)FFT處理器的數(shù)據(jù)流流水線算法。之后，通過定點(diǎn)仿真比較各模塊輸出的動(dòng)態(tài)范圍和概率分布，設(shè)計(jì)出定點(diǎn)字長(zhǎng)的優(yōu)化方案，并分析計(jì)算了這一處理器的輸出信噪比與內(nèi)部各模塊字長(zhǎng)的關(guān)系，進(jìn)一步降低了硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。 @@關(guān)鍵字：數(shù)字電視地面廣播傳輸（DTTB）；平方根升余弦濾波器（SRRC）；正交頻分復(fù)用調(diào)制（OFDM）；快速傅立葉變換（FFT）； 3780
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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無線局域網(wǎng)(WLAN)是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分。由于擺脫了有線連接的束縛，無線局域網(wǎng)具有移動(dòng)性好、成本低以及網(wǎng)絡(luò)傳輸故障少等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有抗多徑衰落，頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于無線環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)傳輸，是高速無線局域網(wǎng)的首選技術(shù)之一。從IEEE802.11a，IEEE802.11g到IEEE802.1n都是以O(shè)FDM為基礎(chǔ)。隨著OFDM技術(shù)的普及以及下一代通信技術(shù)對(duì)OFDM的青睞，研究與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于無線局域網(wǎng)的OFDM關(guān)鍵技術(shù)具有一定的意義。 本文首先介紹了WLAN的基本概念及相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和OFDM系統(tǒng)的工作原理，并描述了基于IEEE802，11a和IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)參數(shù)。文中對(duì)OFDM傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究。然后以Xilinx公司的ISE10.1為軟件平臺(tái)，利用VHDL描述的方式，并以FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片SPARTAN-3E為硬件平臺(tái)，研究實(shí)現(xiàn)了適用于IEEE802.11a和IEEE802.11n的64點(diǎn)16bits復(fù)數(shù)塊浮點(diǎn)結(jié)構(gòu)的FFT模塊，(2，1，7)卷積編碼和維特比譯碼模塊，以及分組檢測(cè)和符號(hào)定時(shí)模塊，并進(jìn)行了仿真、綜合、下載驗(yàn)證等工作。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 無線局域網(wǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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隨著數(shù)字時(shí)代的到來，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點(diǎn)的通用邏輯開發(fā)芯片，在電子設(shè)計(jì)行業(yè)深受歡迎，市場(chǎng)占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實(shí)現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實(shí)現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號(hào)，AD9857實(shí)現(xiàn)對(duì)四路I/Q信號(hào)的調(diào)制，輸出中頻信號(hào)。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國(guó)內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r、國(guó)內(nèi)國(guó)際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程，包括能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計(jì)，其中包括詳細(xì)研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計(jì)、在allegro下的PCB設(shè)計(jì)及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡(jiǎn)單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā)，其中主要包括I2C接口實(shí)現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實(shí)現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實(shí)現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測(cè)試、電路測(cè)試及系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。 最終系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達(dá)到了國(guó)標(biāo)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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寬帶無線通信的持續(xù)高速的需求增長(zhǎng)刺激了新的通信技術(shù)的不斷產(chǎn)生，而這些技術(shù)的發(fā)展，很大程度上都來自于不同技術(shù)的互相補(bǔ)充與融合，這也成為新標(biāo)準(zhǔn)的源泉。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)在提供高效的頻譜利用率以及良好的抗多徑性能的同時(shí)，通過多輸入輸出(MIMO)技術(shù)來進(jìn)一步增加信道容量，在不增加信號(hào)帶寬的基礎(chǔ)上取得更高的傳輸速率和更好的傳輸質(zhì)量。因此MIMO-OFDM技術(shù)近年來在成為研究熱點(diǎn)的同時(shí)，已被認(rèn)為是下一帶移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)。 本文主要對(duì)MIMO-OFDM系統(tǒng)物理層的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并主要對(duì)系統(tǒng)的同步和信道估計(jì)算法進(jìn)行了深入的分析，并提出了一些改進(jìn)。最后進(jìn)行了MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)基于FPGA的物理層設(shè)計(jì)，對(duì)其中一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，比如信道估計(jì)和空時(shí)譯碼模塊進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 第一章緒論部分首先結(jié)合寬帶無線通信技術(shù)發(fā)展的歷史就MIMO-OFDM技術(shù)產(chǎn)生發(fā)展的背景進(jìn)行了分析，指出了MIMO-OFDM研究與發(fā)展方向，最后總結(jié)了本文的工作目標(biāo)和基本要求。 第二章主要是推導(dǎo)分析了MIMO-OFDM系統(tǒng)的基本原理，先分別從OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)兩方面概括性的介紹了其理論以及技術(shù)特點(diǎn)，最后對(duì)MIMO與OFDM結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。 第三章是對(duì)MIMO-OFDM同步算法的研究，主要針對(duì)基于訓(xùn)練序列的同步算法進(jìn)行了深入討論，關(guān)注點(diǎn)是訓(xùn)練序列的設(shè)計(jì)。針對(duì)原有的一些算法進(jìn)行了總結(jié)與比較，并主要對(duì)基于頻域設(shè)計(jì)的訓(xùn)練序列符號(hào)同步算法做出了改進(jìn)。 第四章首先從基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法推導(dǎo)開始，關(guān)注點(diǎn)放在MIMO-OFDM系統(tǒng)下的自適應(yīng)信道估計(jì)算法研究。文章將原有的一些OFDM自適應(yīng)信道估計(jì)算法擴(kuò)展到MIMO領(lǐng)域，結(jié)合基于共軛梯度的自適應(yīng)算法并做出了一些改進(jìn)。 第五章節(jié)是本文的硬件設(shè)計(jì)部分，文章基于一個(gè)2發(fā)2收MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了基帶數(shù)字處理部分的FPGA設(shè)計(jì)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)了發(fā)送端和接收端數(shù)據(jù)處理的基本功能，為完善的和更高性能的MIMO-OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： MIMOOFDM FPGA 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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JPEG 2000是為適應(yīng)不斷發(fā)展的圖像壓縮應(yīng)用而出現(xiàn)的新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達(dá)到時(shí)(空)域或頻率域局部化的時(shí)頻域或空頻域分析方法，其多尺度分解特性符合人類的視覺機(jī)制，更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法，提升小波變換的提出大大簡(jiǎn)化了小波變換的計(jì)算，使其在實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過提升的方法很容易構(gòu)造一般的整數(shù)小波變換，由于圖像一般用位數(shù)較低的整數(shù)表示，整數(shù)小波變換可以將為整數(shù)序列的圖像矩陣映射成整數(shù)小波系數(shù)矩陣，這就大大簡(jiǎn)化了小波變換的硬件電路設(shè)計(jì)。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化時(shí)代背景下，研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片，根據(jù)JPEG 2000推薦無損提升小波算法和有損提升小波算法，設(shè)計(jì)圖像壓縮系統(tǒng)的小波變換模塊。主要工作如下： 第一部分介紹了傳統(tǒng)小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續(xù)小波時(shí)頻局域性的特征，離散小波變換系數(shù)的意義，多分辨分析引出的構(gòu)造小波基的系統(tǒng)方法和計(jì)算離散小波的快速算法等。重點(diǎn)放在介紹正交小波和雙正交小波的構(gòu)造方法，并介紹了數(shù)字圖像在小波域的特點(diǎn)。討論了提升小波變換的基本思想，討論了用提升方法構(gòu)造小波基以及傳統(tǒng)小波變換的提升實(shí)現(xiàn)，討論了整數(shù)小波變換。 第二部分介紹了FPGA結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發(fā)展趨勢(shì)及FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及Xilinx的FPGA開發(fā)軟件ISE，最后介紹了硬件描述語言VHDL語言的特點(diǎn)。 最后一部分是本論文研究的主要內(nèi)容，即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設(shè)計(jì)和二維變換模塊設(shè)計(jì)。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的串行流水線結(jié)構(gòu)和高速高功耗的并行陣列結(jié)構(gòu)。同樣，二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的折疊結(jié)構(gòu)和高速高功耗的串行結(jié)構(gòu)。 文章對(duì)提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)中的大量細(xì)節(jié)問題進(jìn)行了討論，給出了每種結(jié)構(gòu)提升小波變換模塊的電路原理圖，并對(duì)原理圖進(jìn)行了仿真測(cè)試，仿真測(cè)試結(jié)果不僅表明了模塊功能的正確性，而且表明不同小波模塊可以滿足相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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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(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)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(duì)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(shì)；然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù)，深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)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(jì)算法，并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較，驗(yàn)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(tái)。在此平臺(tái)上，對(duì)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(jìn)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(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)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(jì)并實(shí)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(duì)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(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)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(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)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(yùn)算精度；然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)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(jì)方案，使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)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(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述，本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)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(shí)間： 2013-07-25
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