語音編碼技術(shù)始終是語音研究的熱點。語音編碼作為多媒體通信中信息傳輸?shù)囊粋€重要環(huán)節(jié)，越來越受到廣泛的重視。G729是由美國、法國、日本和加拿大的幾家著名國際電信實體聯(lián)合開發(fā)的，國際電信聯(lián)盟(ITU-T)于1995年11月正式通過了G729。96年ITU-T又制定了G729的簡化方案G729A，主要降低了計算的復(fù)雜度以便于實時實現(xiàn)。因其具有良好的合成語音質(zhì)量、適中的復(fù)雜度、較低的時延等優(yōu)點，G729A標(biāo)準(zhǔn)已被廣泛應(yīng)用在VOIP網(wǎng)關(guān)、IP電話中。 論文利用Altera公司的新一代可編程邏輯器件在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的優(yōu)勢，對G729A語音編碼中的線性預(yù)測(LP)濾波器系數(shù)提取的FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)實現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。論文首先對語音信號處理及其發(fā)展進(jìn)行介紹，深入討論了G729A語音編解碼技術(shù)。第二，對Altera公司的Stratix系列可編程器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，分析了在QuartusII開發(fā)平臺上進(jìn)行FPGA設(shè)計的流程。第三，基于FPGA，對G729A編碼系統(tǒng)的LP分析部分做了具體設(shè)計，其中包括自相關(guān)函數(shù)和杜賓(Durbin)遞推兩個主要功能模塊，并對其工作過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。第四，針對系統(tǒng)所使用的除法運算都是商小于1的特點，設(shè)計并實現(xiàn)了一個系統(tǒng)專用的除法器模塊。最后，在Altera FPGA目標(biāo)芯片EP1S30F780C7上，對LP分析系統(tǒng)進(jìn)行了驗證，證明了方案的可行性。
標(biāo)簽： G729A FPGA 語音編解碼 算法研究
上傳時間： 2013-04-24
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現(xiàn)的前提下，結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時，系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設(shè)計與實現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實現(xiàn)的一個障礙；論文針對實際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過對多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長，設(shè)計了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器，分別設(shè)計了其整體結(jié)構(gòu)，并對每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究，設(shè)計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進(jìn)行了時序仿真；根據(jù)時序仿真結(jié)果和綜合報告對三種編碼方案進(jìn)行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對其進(jìn)行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現(xiàn)性。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 編碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-02
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動，成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時序控制復(fù)雜，如何實現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運算單元的FPGA設(shè)計和譯碼的時序控制進(jìn)行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進(jìn)行了功能驗證和時序驗證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-04-24
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航天測控通信網(wǎng)是航天工程的重要組成部分。迄今為止，我國已建成“C頻段測控網(wǎng)”，及正在建設(shè)的“S頻段測控網(wǎng)”和“TDRSS測控網(wǎng)”。測距單元是測控系統(tǒng)基帶設(shè)備中的重要功能單元，為航天飛行器提供定位元素。目前，在航天測距系統(tǒng)中側(cè)音測距技術(shù)具有最高的測距精度。本文以中國電子科技集團(tuán)第十研究所某項目為背景，對側(cè)音測距系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，提出了一些改進(jìn)測距精度的方法，最后用FPGA實現(xiàn)了側(cè)音測距功能單元。 本論文主要完成以下工作： 1)完成了直接數(shù)字頻率合成的雜散分析。采用嚴(yán)格的信號分析方法，運用離散傅立葉變換(DFT)和傅立葉變換(FT)，推導(dǎo)了理想狀態(tài)和相位截短條件下的DDS輸出頻譜的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并利用systemview仿真軟件建立了DDS相位截短模型，通過仿真驗證了分析結(jié)論的正確性。 2)改進(jìn)了TT&C系統(tǒng)中經(jīng)典的FFT頻率引導(dǎo)算法，增加了頻譜對稱性分析，在實現(xiàn)頻率引導(dǎo)的同時完成了防載波頻率錯鎖的功能。 3)首次采用基于正交雙通道相關(guān)原理的數(shù)字相關(guān)相位估計法來實現(xiàn)次側(cè)音匹配和解模糊，降低了設(shè)備復(fù)雜度，提高了測距精度。針對低信噪比的情況，提出了基于平滑濾波的數(shù)據(jù)處理方法，提高了相位測量精度。對測距信道中加限幅器導(dǎo)致的測距信號信噪比惡化程度做了深入的理論分析。最后，分析了測距誤差，并對其中一些引起測距誤差的因素提出了改善方法。 通過本論文的工作，成功的完成了TT&C側(cè)音測距終端的研制，系統(tǒng)現(xiàn)已通過測試，達(dá)到系統(tǒng)任務(wù)書的各項指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA TTC 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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本課題深入分析了GPS軟件接收機(jī)基于FFT并行捕獲算法并詳細(xì)闡述了其FPGA的實現(xiàn)。相比于其它的捕獲方案，該方案更好地滿足了信號處理實時性的要求。 論文的主體部分首先簡單分析了擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本原理，介紹了GPS系統(tǒng)的組成，詳細(xì)闡述了GPS信號的特點，并根據(jù)GPS信號的組成特點介紹了接收機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。其次，通過對GPS接收機(jī)信號捕獲方案的深入研究，確定了捕獲速度快且實現(xiàn)復(fù)雜度不是很高的基于FFT的并行捕獲方案，并對該方案提出了幾點改進(jìn)的措施，根據(jù)前面的分析，提出了系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，利用MATLAB對該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真的結(jié)果充分的驗證了方案的可行性。接著，對于捕獲環(huán)節(jié)中的核心部分—FFT處理器，設(shè)計中沒有采用ALTERA提供的IP核，獨立設(shè)計實現(xiàn)了基于FPGA的FFT處理器，并通過對一組數(shù)據(jù)在MATLAB中運算得到結(jié)果和FPGA輸出結(jié)果相對比，可以驗證該FFT處理器的正確性。再次重點分析了GPS接收機(jī)并行捕獲部分的FPGA具體實現(xiàn)，通過捕獲的FPGA時序仿真波形，證明了該系統(tǒng)已經(jīng)能成功地捕獲到GPS信號。最后，對全文整個研究工作進(jìn)行總結(jié)，并指出以后繼續(xù)研究的方向。 本課題雖然是對于GPS接收機(jī)的研究，但其原理與GALILEO、北斗等導(dǎo)航系統(tǒng)的接收機(jī)相近，因此該課題的研究對我國衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動作用。
上傳時間： 2013-05-29
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隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，數(shù)字電視已逐漸成為現(xiàn)代電視的主流。利用今年是奧運年的契機(jī)，研究和推廣數(shù)字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國出臺的數(shù)字多媒體/電視廣播(DMB-T)標(biāo)準(zhǔn)，確立了中國自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以此來發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視事業(yè)，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質(zhì)、文化要求，還可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 本課題在深入研究DMB-T國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，首先對系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計規(guī)劃，然后對信道調(diào)制的星座映射、系統(tǒng)信息插入、幀體數(shù)據(jù)處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進(jìn)行了設(shè)計和仿真，并驗證了其正確性。 3780個子載波的時域同步正交多載波技術(shù)(TDS-OFDM)是DMB-T調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于載波數(shù)不是2的整數(shù)次冪，考慮到實現(xiàn)的有效性，不能采用現(xiàn)已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對調(diào)制系統(tǒng)中特有的3780點IFFT，課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點和性能，綜合利用了三種算法優(yōu)勢，考慮了算法的復(fù)雜度、運算的速度、資源的消耗，設(shè)計出一種新的算法，進(jìn)行了Matlab驗證和基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的仿真。分析表明，該算法所需的加法、乘法次數(shù)已很逼近4096點FFT算法。 DMB-T發(fā)射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波，由于其0.05的滾降系數(shù)在實現(xiàn)中比較苛刻，所以是設(shè)計的難點之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優(yōu)濾波的方法設(shè)計了169階數(shù)字濾波器，其阻帶衰減達(dá)到了46.9dB，完全符合標(biāo)準(zhǔn)的要求；利用四倍插值的方法實現(xiàn)了I、Q合路的該濾波器的FPGA設(shè)計，并進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化，顯著降低了濾波器的運算量，大大節(jié)約了實現(xiàn)該濾波器所需的乘法器資源。
標(biāo)簽： FPGA DMBT 信道 調(diào)制
上傳時間： 2013-06-28
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現(xiàn)為目標(biāo)，對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。 首先，在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結(jié)合CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，在實現(xiàn)編碼器時，針對標(biāo)準(zhǔn)中給定的幀長、碼率與交織算法，以及偽隨機(jī)序列模塊與幀同步模塊，提出了相應(yīng)解決方案；而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計中，采用了FPGA設(shè)計中“自上而下”的設(shè)計方法，權(quán)衡硬件實現(xiàn)復(fù)雜度與處理時延等因素，優(yōu)先考慮面積因素，提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度，來實現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實現(xiàn)過程。 然后，基于Verilog HDL 設(shè)計出12位固點數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗證平臺，與用Matlab語言設(shè)計的相同指標(biāo)的浮點數(shù)據(jù)譯碼器進(jìn)行性能比較，得到該設(shè)計的功能驗證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項最新技術(shù)，如滑動窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計，將改進(jìn)后的譯碼器與先前設(shè)計的譯碼器分別在ISE開發(fā)環(huán)境中針對目標(biāo)器件xilinx Virtex-Ⅱ500進(jìn)行電路綜合，證實了這些改進(jìn)技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。
上傳時間： 2013-04-24
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圖像增強(qiáng)技術(shù)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，快速、實時圖像處理技術(shù)成為研究的熱點。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點使得在數(shù)字信號處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升。國內(nèi)外，越來越多的實時圖像處理應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺。 本文基于FPGA的圖像增強(qiáng)技術(shù)研究主要是針對空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對像素灰度值進(jìn)行運算處理，算法簡單并且存在并行性，非常適合于用硬件實現(xiàn)。FPGA可以靈活地實現(xiàn)并行、實時處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強(qiáng)處理。文中給出了系統(tǒng)設(shè)計思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實現(xiàn)，說明了系統(tǒng)實現(xiàn)過程。其硬件平臺的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設(shè)計方法構(gòu)造圖像增強(qiáng)處理功能模塊，利用硬件描述語言vHDL對圖像增強(qiáng)模塊進(jìn)行電路描述，并進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進(jìn)行板級調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強(qiáng)算法模塊的設(shè)計，重點設(shè)計實現(xiàn)了點運算增強(qiáng)處理模塊、中值濾波器模塊，并對中值濾波器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計實現(xiàn)，采用FPGA完成了對圖像增強(qiáng)算法的硬件加速。
標(biāo)簽： FPGA 圖像增強(qiáng) 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-06-16
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本文主要研究了近年來發(fā)展很快的一種高效的調(diào)制技術(shù)——連續(xù)相位調(diào)制(CPM)。與其它調(diào)制技術(shù)相比，它具有較高的帶寬和功率利用率，這也令它在通信資源日益緊張的今天得到了越來越多的關(guān)注。CPM信號包含大量的信號形式，它們的共同特點是信號包絡(luò)恒定、相位連續(xù)，尤其適合于無線通信。 本文首先介紹了CPM信號的一般表達(dá)式及其功率譜密度公式，在此基礎(chǔ)上對CPM信號特性做了分析研究，并對其功率譜密度進(jìn)行了計算機(jī)仿真，分析得出了CPM信號各調(diào)制參數(shù)的取值對其譜特性的影響；然后對CPM信號的各種解調(diào)方法進(jìn)行了深入研究，對不同方法的解調(diào)性能作了仿真，通過比較分析得出解調(diào)性能、調(diào)制參數(shù)與系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度之間相互制約的關(guān)系；最后，在前面分析研究的基礎(chǔ)上，完成了一個實際通信系統(tǒng)中信號檢測算法的。FPGA實現(xiàn)。
標(biāo)簽： 相位調(diào)制 解調(diào)算法
上傳時間： 2013-05-29
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隨著集成電路的設(shè)計規(guī)模越來越大，F(xiàn)PGA為了滿足這種設(shè)計需求，其規(guī)模也越做越大，傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)的FPGA無法滿足實際設(shè)計需求。首先是硬件設(shè)計上的很難控制，其次就是計算機(jī)軟件面臨很大挑戰(zhàn)，所有復(fù)雜問題全部集中到布局布線(P&R)這一步，而實際軟件處理過程中，P&R所占的時間比例是相當(dāng)大的。為了緩解這種軟件和硬件的設(shè)計壓力，多層次化結(jié)構(gòu)的FPGA得以采用。所謂層次化就是可配置邏輯單元內(nèi)部包含多個邏輯單元(相對于傳統(tǒng)的單一邏輯單元)，并且內(nèi)部的邏輯單元之間共享連線資源，這種結(jié)構(gòu)有利于減少芯片面積和提高布通率。與此同時，F(xiàn)PGA的EDA設(shè)計流程也多了一步，那就是在工藝映射和布局之間增加了基本邏輯單元的裝箱步驟，該步驟既可以認(rèn)為是工藝映射的后處理，也可認(rèn)為是布局和布線模塊的預(yù)處理，這一步不僅需要考慮打包，還要考慮布線資源的問題。裝箱作為連接軟件前端和后端之間的橋梁，該步驟對FPGA的性能影響是相當(dāng)大的。 本文通過研究和分析影響芯片步通率的各種因素，提出新的FPGA裝箱算法，可以同時減少裝箱后可配置邏輯單元(CLB)外部的線網(wǎng)數(shù)和外部使用的引腳數(shù)，從而達(dá)到減少布線所需的通道數(shù)。該算法和以前的算法相比較，無論從面積，還是通道數(shù)方面都有一定的改進(jìn)。算法的時間復(fù)雜度仍然是線性的。與此同時本文還對FPGA的可配置邏輯單元內(nèi)部連線資源做了分析，如何設(shè)計可配置邏輯單元內(nèi)部的連線資源來達(dá)到即減少面積又保證芯片的步通率，同時還可以提高運行速度。 另外，本文還提出將電路分解成為多塊，分別下載到各個芯片的解決方案。以解決FPGA由于容量限制，而無法實現(xiàn)某些特定電路原型驗證。該算法綜合考慮影響多塊芯片性能的各個因數(shù)，采用較好的目標(biāo)函數(shù)來達(dá)到較優(yōu)結(jié)果。
上傳時間： 2013-04-24
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