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基于FPGA的卷積編碼和維特比譯碼的研究與實現(xiàn).rar

在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點，使譯碼錯誤概率達到很小。卷積碼譯碼器的設(shè)計是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計原理及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實現(xiàn)、優(yōu)化進行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了設(shè)計要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，所設(shè)計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
標簽： FPGA 卷積編碼

上傳時間： 2013-04-24

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ChenMobius數(shù)字通信系統(tǒng)的MATLAB仿真及FPGA實現(xiàn)

自上個世紀九十年代以來，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應(yīng)用物理中的逆問題，例如費米體系逆問題、信號處理等，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年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學(xué)蘇武潯、張渭濱教授等則把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)。在新型通信系統(tǒng)中，把這種正交函數(shù)族應(yīng)用于系統(tǒng)的相干調(diào)制解調(diào)中，取代傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)所采用的三角正交函數(shù)族。正是這種正交函數(shù)族使得通信系統(tǒng)的傳輸性能大大提高，保密性加強，而且正交函數(shù)族產(chǎn)生很方便。本文從軟件仿真和硬件實現(xiàn)兩個方面對Chen-Mobius通信系統(tǒng)進行了驗證。首先，利用MATLAB軟件構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)，通過計算機編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數(shù)字通信系統(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，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)，對該系統(tǒng)進行了仿真，包括設(shè)計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎(chǔ)上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實現(xiàn)了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實現(xiàn)的結(jié)果出發(fā)，通過分析系統(tǒng)的性能，簡單展望了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景。本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的信噪比-錯誤概率曲線，從理論上驗證了該系統(tǒng)的強的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)，從實際上驗證了該系統(tǒng)的可實現(xiàn)性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統(tǒng)雖然只是一個新的起點，但它卻預(yù)示著光明的應(yīng)用前景。

標簽： ChenMobius MATLAB FPGA 數(shù)字通信系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-19

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基于FPGA的卷積編碼和維特比譯碼

在數(shù)字通信中，采用差錯控制技術(shù)(糾錯碼)是提高信號傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點，使譯碼錯誤概率達到很小。卷積碼譯碼器的設(shè)計是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長度的增加，其譯碼錯誤概率可達到非常小。后來慢慢地向低性能的簡單譯碼器演化，對不太長的約束長度，維特比(Viterbi)算法是非常實用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡單。目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。本論文對卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計原理及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究。同時，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。首先，簡要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識和維特比譯碼算法的基本原理，并對硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則。再有，對基于FPGA的維特比譯碼器各個模塊和相應(yīng)算法實現(xiàn)、優(yōu)化進行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺上對硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了設(shè)計要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，所設(shè)計基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊稀?/p>
標簽： FPGA 卷積編碼譯碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：zhenyushaw
卷積編碼和維特比譯碼的FPGA實現(xiàn)

由于其很強的糾錯性能和適合硬件實現(xiàn)的編譯碼算法，卷積編碼和軟判決維特比譯碼目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)。然而隨著航天事業(yè)的發(fā)展，衛(wèi)星有效載荷種類的增多和分辨率的不斷提高，信息量越來越大。如何在低信噪比的功率受限信道條件下提高傳輸速率成為目前亟待解決的問題。本論文結(jié)合在研項目，在編譯碼算法、編譯碼器的設(shè)計與實現(xiàn)、編譯碼器性能提高三個方面對卷積編碼和維特比譯碼進行了深入研究，并進一步介紹了使用VHDL語言和原理圖混合輸入的方式，實現(xiàn)一種(7,3/4)增信刪余方式的高速卷積編碼器和維特比譯碼器的詳細過程；然后將設(shè)計下載到XILINX的Virtex2 FPGA內(nèi)部進行功能和時序確認，最終在整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中測試其性能。本文所實現(xiàn)的維特比譯碼器速率達160Mbps，遠遠高于目前國內(nèi)此領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)品速率。首先，論文具體介紹了卷積編碼和維特比譯碼的算法，研究卷積碼的各種參數(shù)(約束長度、生成多項式、碼率以及增信刪余等)對其譯碼性能的影響；針對項目需求，確定卷積編碼器的約束長度、生成多項式格式、碼率和相應(yīng)的維特比譯碼器的回歸長度。其次，論文介紹了編解碼器的軟、硬件設(shè)計和調(diào)試一根據(jù)已知條件，使用VHDL語言和原理圖混合輸入的方式設(shè)計卷積編碼和維特比譯碼的源代碼和原理圖，分別采用功能和電路級仿真，確定卷積編碼和維特比譯碼分別需要占用的資源，考慮卷積編碼器和維特比譯碼器的具體設(shè)計問題，包括編譯碼的基本結(jié)構(gòu)，各個模塊的功能及實現(xiàn)策略，編譯碼器的時序、邏輯綜合等；根據(jù)軟件仿真結(jié)果，分別確定卷積編碼器和維特比譯碼器的接口、所需的FPGA器件選型和進行各自的印制板設(shè)計。利用卷積碼本身的特點，結(jié)合FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用并行卷積編碼和譯碼運算，設(shè)計出高速編譯碼器；對軟、硬件分別進行驗證和調(diào)試，并將驗證后的軟件下載到FPGA進行電路級調(diào)試。最后，論文討論了卷積編碼和維特比譯碼的性能：利用已有的測試設(shè)備在整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中測試其性能(與沒有采用糾錯編碼的數(shù)傳系統(tǒng)進行比對)；在信道中加入高斯白噪聲，模擬高斯信道，進行誤碼率和信噪比測試。

標簽： FPGA 卷積編碼譯碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：mingaili888
基于FPGA的無線信道仿真器設(shè)計與實現(xiàn)

隨著人們對無線通信需求和質(zhì)量的要求越來越高，無線通信設(shè)備的研發(fā)也變得越來越復(fù)雜，系統(tǒng)測試在整個設(shè)備研發(fā)過程中所占的比重也越來越大。為了能夠盡快縮短研發(fā)周期，測試人員需要在實驗室模擬出無線信道的各種傳播特性，以便對所設(shè)計的系統(tǒng)進行調(diào)試與測試。無線信道仿真器是進行無線通信系統(tǒng)硬件調(diào)試與測試不可或缺的儀器之一。本文設(shè)計的無線信道仿真器是以Clarke信道模型為參考，采用基于Jakes模型的改進算法，使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模擬實現(xiàn)了頻率選擇性衰落信道。信道仿真器實現(xiàn)了四根天線數(shù)據(jù)的上行接收，每根天線由八條可分辨路徑，每條可分辨路徑由64個反射體構(gòu)成，每根天線可分辨路徑和反射體的數(shù)目可以獨立配置。通過對每個反射體初始角度和初始相位的設(shè)置，并且保證反射體的角度和相位是均勻分布的隨機數(shù)，可以使得同一條路徑不同反射體之間的非相關(guān)特性，得到的多徑傳播信道是一個離散的廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射模型(WSSUS)。無線信道仿真器模擬了上行數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，上行數(shù)據(jù)由后臺產(chǎn)生后儲存在單板上的SDRAM中。啟動測試之后，上行數(shù)據(jù)在CPU的控制下通過信道仿真器，然后送達基帶處理板解調(diào)，最后測試數(shù)據(jù)的誤碼率和誤塊率，從而分析基站的上行接收性能。首先，本文研究了3GPP TS 25.141協(xié)議中對通信設(shè)備測試的要求和無線信道自身的特點，完成了對無線信道仿真器系統(tǒng)設(shè)計方案的吸收和修改。其次，針對FPGA內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)，研究了信道仿真器FPGA實現(xiàn)過程中的困難和資源的消耗，進行了模塊劃分。主要完成了時延模塊、瑞利衰落模塊、背板接口模塊等的RTL級代碼的開發(fā)、仿真、綜合和板上調(diào)試；完成了FPGA和后臺軟件的聯(lián)合調(diào)試；完成了兩天線到四天線的改版工作，使FPGA內(nèi)部的工作頻率翻了一倍，大幅降低了FPGA資源的消耗。最后，在完成無線信道仿真器的硬件設(shè)計之后，對無線信道仿真器的測試根據(jù)3GPP TS 25.141 V6.13.0協(xié)議中的要求進行，即在數(shù)據(jù)誤塊率(BLER)一定的情況下，對不同信道傳播環(huán)境和不同傳輸業(yè)務(wù)下的信噪比(Eb/No)進行測試，單天線和多天線的測試結(jié)果符合協(xié)議中規(guī)定的信噪比(Eb/No)的要求。

標簽： FPGA 無線信道仿真器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：小楊高1
信噪比估計方法研究

在QPSK調(diào)制方式下，分別研究推導(dǎo)了基于輔助數(shù)據(jù)的極大似然比信噪比估計算法研究、基于矩的信噪比估計算法研究以及基于高階累積量的信噪比估計算法。通過仿真比較了信噪比估計算法的性能，著重分析比較了采用的迭代次數(shù)及數(shù)據(jù)長度等參數(shù)對算法性能的影響，最終根據(jù)算法各自的特點給出了相應(yīng)的適用范圍。

標簽： 信噪比方法研究

上傳時間： 2013-10-20

上傳用戶：15736969615
占空比可調(diào)矩形波產(chǎn)生電路

占空比可調(diào)矩形波產(chǎn)生電路 multisim仿真

標簽： 矩形波產(chǎn)生電路

上傳時間： 2013-11-08

上傳用戶：zhengjian
光伏電池的自適應(yīng)占空比擾動MPPT算法研究

環(huán)境溫度、光照強度和負載等因素對光伏電池的輸出特性影響很大，為了提高光伏電池的工作效率，需要準確快速地跟蹤光伏電池的最大功率點。在分析了光伏電池的輸出特性的基礎(chǔ)上，建立了光伏電池的仿真模型；針對傳統(tǒng)爬山法的不足，采用了自適應(yīng)占空比擾動法對最大功率點進行了跟蹤控制。給出了上述兩種算法的工作原理及設(shè)計過程。仿真結(jié)果表明：自適應(yīng)占空比擾動算法跟蹤迅速，減少了系統(tǒng)在最大功率點附近的振蕩現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)的跟蹤速度和精度。

標簽： MPPT 光伏電池算法研究

上傳時間： 2013-12-04

上傳用戶：bakdesec
一種高電源抑制比的CMOS帶隙基準電壓源設(shè)計

介紹一種基于CSMC0.5 μm工藝的低溫漂高電源抑制比帶隙基準電路。本文在原有Banba帶隙基準電路的基礎(chǔ)上，通過采用共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)和引入負反饋環(huán)路的方法，大大提高了整體電路的電源抑制比。 Spectre仿真分析結(jié)果表明：在-40~100 ℃的溫度范圍內(nèi)，輸出電壓擺動僅為1.7 mV，在低頻時達到100 dB以上的電源抑制比（PSRR），整個電路功耗僅僅只有30 μA。可以很好地應(yīng)用在低功耗高電源抑制比的LDO芯片設(shè)計中。

標簽： CMOS 高電源抑制帶隙基準電壓源

上傳時間： 2013-10-27

上傳用戶：thesk123
基于占空比模糊控制的光伏發(fā)電系統(tǒng)MPPT技術(shù)

為了有效地利用太陽能，有必要對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行最大功率點跟蹤（MPPT）控制研究。文中以兩級式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為研究對象，建立了任意外界環(huán)境下的光伏陣列數(shù)學(xué)模型。由于光伏陣列的非線性輸出特性，將模糊控制思想引入最大功率點跟蹤，提出占空比模糊控制的擾動觀察法的MPPT控制策略，并通過計算機進行仿真驗證。與傳統(tǒng)的占空比擾動觀察法相比較，該方法能夠更加快速、準確地跟蹤上太陽能電池的最大功率點。

標簽： MPPT 模糊控制光伏發(fā)電系統(tǒng)

上傳時間： 2014-01-07

上傳用戶：ls530720646