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最新的研究進展是OFDM的出現(xiàn)，并且在2000年出現(xiàn)了第一個采用此技術的無線標準(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數(shù)據(jù)速率，因此可以預想在第四代系統(tǒng)中也將使用此技術。 寬帶應用和高速率數(shù)據(jù)傳輸是OFDM調制/多址技術通信系統(tǒng)的重要特征之一。作者通過參與國家863計劃項目“OFDM通信系統(tǒng)”一年以來的研發(fā)工作，對OFDM通信系統(tǒng)及相關技術有了深入的理解，積累了大量實際經(jīng)驗，并在相關工作中取得了部分研究成果。 另一方面，關于寬帶自適應均衡技術的研究在近年來也引起了廣泛的關注。它是補償信道畸變的重要的技術之一。作者通過參與該項目FPGA部分的開發(fā)與調試工作，基于單片F(xiàn)PGA實現(xiàn)了均衡部分；此外，作者在頻域自適應均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據(jù)上述工作的內容展開的。 首先介紹了本課題相關技術的發(fā)展情況，主要包括：OFDM系統(tǒng)的技術原理、技術優(yōu)勢、歷史和現(xiàn)狀，均衡技術的特點和發(fā)展等。末尾敘述了本課題的來源和研究意義，并簡介了作者的主要工作和貢獻。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時域均衡器，均是單載波非擴頻數(shù)字調制中常用到的均衡器和均衡算法，為接下來的進一步研究作理論參考。 接著，論述了均衡必須用到的信道估計技術。重點就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進行了數(shù)學上進行了較深入的研究，建立系統(tǒng)模型，并據(jù)此推導了三種頻域均衡的算法：頻域消除HICI，Gauss-Seidel迭代算法，頻域線性內插。采用WSSUS信道模型進行了計算機仿真，得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統(tǒng)地、有重點地對該方案的原理和實質進行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復雜度和能達到的性能，并且結合信道糾錯編解碼進行了細致的分析。進一步嘗試設計了無線局域網(wǎng)OFDM系統(tǒng)的設計，采用典型的歐洲Hyperlan2系統(tǒng)為例，把研究成果引入到實際的整個系統(tǒng)中來看。結合具體的系統(tǒng)指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應用。 最后，描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號芯片針對OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)頻域自適應均衡的方法，主要給出了設計方法、時序仿真結果和處理速度估值等；并結合最新的FPGA發(fā)展動態(tài)和特點，對基于FPGA實現(xiàn)其他均衡算法的升級空間進行了討論。 本文的結束語中，對作者在本文中所作貢獻進行了總結，并指出了仍有待深入研究的幾個問題。
標簽：
OFDM
FPGA
信道
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2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件是能通過對其進行編程實現(xiàn)具有用戶規(guī)定功能的電路，特別適合集成電路的新品開發(fā)和小批量ASIC電路的生產。近幾年來，F(xiàn)PGA的發(fā)展非常迅速，但目前國內廠商所使用的FPGA芯片主要還是從國外進口，這種狀況除了給生產廠家?guī)砗艽蟮某杀緣毫σ酝猓瑫r也影響到國家信息產業(yè)的保密和安全問題，因此在國內自主研發(fā)FPGA便成為一種必然的趨勢。 基于上述現(xiàn)實狀況及國內市場的巨大需求，中國電子科技集團公司第58研究所近年來對FPGA進行了專項研究，本論文正是作為58所專項的一部分研究工作的總結。本文深入研究了FPGA的相關設計技術，并進行了實際的FPGA器件設計，研究工作的重點是在華潤上華(CSMC)0.5μm標準CMOS工藝基礎上進行具有6000有效門的FPGA的電路設計與仿真。 論文首先闡述了可編程邏輯器件的基本結構，就可編程邏輯器件的發(fā)展過程及其器件分類，對可編程只讀存儲器、現(xiàn)場可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、通用邏輯陣列和復雜PLD等的基本結構特點進行了討論。接著討論了FPGA的基本結構與分類及它的編程技術，另外還闡述了FPGA的集成度和速率等相關問題。并根據(jù)實際指標要求確定本文研究目標FPGA的基本結構和它的編程技術，在華潤上華0.5μm標準CMOS工藝的基礎上，進行一款FPGA芯片的設計研究工作。進行了可編程邏輯單元的基本結構的設計，并用CMOS邏輯和NMOS傳輸管邏輯實現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、快速進位鏈和觸發(fā)器的電路設計，并對其進行了仿真，達到了預期的目標。
標簽：
FPGA
芯片
電路設計
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2013-07-18
上傳用戶：zaizaibang
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偏振模色散(PMD)是限制光通信系統(tǒng)向高速率和大容量擴展的主要障礙，尤其是160Gb/s光傳輸系統(tǒng)中，由PMD引起的脈沖畸變現(xiàn)象更加嚴重。為了克服PMD帶來的危害，國內外已經(jīng)開始了對PMD補償?shù)难芯俊５悄壳暗难a償系統(tǒng)復雜、成本高且補償效果不理想，因此采用前向糾錯(FEC)和偏振擾偏器配合抑制PMD的方法，可以實現(xiàn)低成本的PMD補償。 在實驗中將擾偏器連入光時分復用系統(tǒng)，通過觀察其工作前后的脈沖波形，發(fā)現(xiàn)擾偏器的應用改善了系統(tǒng)的性能。隨著系統(tǒng)速率的提高，對擾偏器速率的要求也隨之提高，目前市場上擾偏器的速率無法滿足160Gb/s光傳輸系統(tǒng)要求。通過對偏振擾偏器原理的分析，決定采用高速控制電路驅動偏振控制器的方法來實現(xiàn)高速擾偏器的設計。擾偏器采用鈮酸鋰偏振控制器，其響應時間小于100ns，是目前偏振控制器能夠達到的最高速率，但是將其用于160Gb/s高速光通信系統(tǒng)擾偏時，這個速率仍然偏低，因此，提出采用多段鈮酸鋰晶體并行擾偏的方法，彌補鈮酸鋰偏振控制器速率低的問題。通過對幾種處理器的分析和比較，選擇DSP+FPGA作為控制端，DSP芯片用于產生隨機數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA芯片具有豐富的I/O引腳，工作頻率高，可以實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速并行輸出。這樣的方案可以充分發(fā)揮DSP和FPGA各自的優(yōu)勢。另外對數(shù)模轉換芯片也要求響應速度快，本論文以FPGA為核心，完成了FPGA與其它芯片的接口電路設計。在QuartusⅡ集成環(huán)境中進行FPGA的開發(fā)，使用VHDL語言和原理圖輸入法進行電路設計。 本文設計的偏振擾偏器在高速控制電路的驅動下，可以實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)處理，采用多段鈮酸鋰晶體并行工作的方法，可以提高偏振擾偏器的速率。利用本方案制作的擾偏器具有高擾偏速率，適合應用于160Gb/s光通信系統(tǒng)中進行PMD補償。
標簽：
FPGA
160
Gbs
PMD
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2013-04-24
上傳用戶：suxuan110425
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隨著電信數(shù)據(jù)傳輸對速率和帶寬的要求變得越來越迫切,原有建成的網(wǎng)絡是基于話音傳輸業(yè)務的網(wǎng)絡,已不能適應當前的需求.而建設新的寬帶網(wǎng)絡需要相當大的投資且建設工期長,無法滿足特定客戶對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕谛枨?反向復用技術是把一個單一的高速數(shù)據(jù)流在發(fā)送端拆散并放在兩個或者多個低速數(shù)據(jù)鏈路上進行傳輸,在接收端再還原為高速數(shù)據(jù)流.該文提出一種基于FPGA的多路E1反向復用傳輸芯片的設計方案,使用四個E1構成高速數(shù)據(jù)的透明傳輸通道,支持E1線路間最大相對延遲64ms,通過鏈路容量調整機制,可以動態(tài)添加或刪除某條E1鏈路,實現(xiàn)靈活、高效的利用現(xiàn)有網(wǎng)絡實現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)等高速數(shù)據(jù)的傳輸,能夠節(jié)省帶寬資源,降低成本,滿足客戶的需求.系統(tǒng)分為發(fā)送和接收兩部分.發(fā)送電路實現(xiàn)四路E1的成幀操作,數(shù)據(jù)拆分采用線路循環(huán)與幀間插相結合的方法,A路插滿一幀(30時隙)后,轉入B路E1間插數(shù)據(jù),依此類推,循環(huán)間插所有的數(shù)據(jù).接收電路進行HDB3解碼,幀同步定位(子幀同步和復幀同步),線路延遲判斷,FIFO和SDRAM實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的對齊,最后按照約定的高速數(shù)據(jù)流的幀格式輸出數(shù)據(jù).整個數(shù)字電路采用Verilog硬件描述語言設計,通過前仿真和后仿真的驗證.以30萬門的FPGA器件作為硬件實現(xiàn),經(jīng)過綜合和布線,特別是寫約束和增量布線手動調整電路的布局,降低關鍵路徑延時,最終滿足設計要求.
標簽：
FPGA
多路
傳輸
片的設計
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2013-07-16
上傳用戶：asdkin
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遙測系統(tǒng)由發(fā)射機、發(fā)射天線、接收天線、接收機組成.就遙測發(fā)射系統(tǒng)而言,傳統(tǒng)的模擬調制已經(jīng)很成熟,模擬發(fā)射機是利用調制信號的變化來控制變容二極管的結電容容值的變化,從而改變壓控振蕩器的震蕩頻率來實現(xiàn)調頻;模擬調制碼速率、調制頻偏都受變容二極管特性的限制,模擬調制功能單一、調制方式不可重組、單個系統(tǒng)調制頻率不可改變,無法滿足頻率多變的需求;隨著高速器件和軟件無線電技術的發(fā)展,數(shù)字調制發(fā)射機具有調制中心頻率可調、頻偏可編程、調制方式可重組、調制碼速率高、可實現(xiàn)較高的頻響、可以與編碼器合并擴展功能很強等優(yōu)點,成為今后發(fā)射機的發(fā)展主流.本論文討論了如何利用現(xiàn)場可編程器件FPGA結合Max+plusⅡ及VHDL語言,在遙測系統(tǒng)中實現(xiàn)了DDS+PLL+SSB模式的數(shù)字調制發(fā)射機.數(shù)字發(fā)射機設計主要包括方案選擇、系統(tǒng)設計、硬件電路實現(xiàn)及VHDL設計四個部分.論文中首先分析了目前遙測系統(tǒng)中使用的模擬調制發(fā)射機的不足及數(shù)字調制發(fā)射機的優(yōu)點,確定了發(fā)射機的設計方案;第二章介紹了電子設計自動化工具及數(shù)字電路設計方法;第三章詳細討論了組成發(fā)射機的各個部分的原理設計;第四章著重討論了各個部分的硬件電路實現(xiàn)、VHDL實現(xiàn)部分及設計的測試結果;最后總結了設計中需要進一步研究的問題.
標簽：
FPGA
數(shù)字調頻
發(fā)射機
技術研究
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2013-04-24
上傳用戶：程嬰sky
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激光測距是激光技術在軍事上最早和最成熟的應用，自1961．年美國休斯飛機公司研制成功世界上第一臺激光測距機之后，激光測距技術發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運用于軍用領域和民用領域。為了進一步提高我國激光測距水平，研制更高性能激光測距機依然是我國國防科技研究中的重要課題之一。其中，測距精度是激光測距機的一個重要參數(shù)。而激光測距機能否準確的檢測激光回波信號將直接影響測距精度。 脈沖激光測距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測子系統(tǒng)、回波檢測與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設計高精度激光回波檢測與主控子系統(tǒng)是實現(xiàn)高精度激光測距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設計，電路復雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設計技術的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設計激光回波檢測與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測精度，同時簡化了整個測距系統(tǒng)的設計。 本文研究了將激光回波信號直接送入FPGA進行檢測的方案。同時，采用這種方案設計了一種激光回波檢測系統(tǒng)，并把它成功運用在一引信項目中。這種方案電路設計簡單，易于實現(xiàn)。在實際應用中，由于激光回波探測子系統(tǒng)只是完成由光信號到電信號的轉換及簡單放大，理論分析和試驗結果均表明，采用該方案進行回波檢測的精度較低，這種回波檢測方法也只能應用在測距精度要求低的項目中。 為了滿足另一高精度測距項目的需要，在FPGA直接進行激光回波檢測方案的基礎上，設計了一種高精度激光回波檢測系統(tǒng)。文中介紹了其實現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達到的回波檢測精度及整機測距系統(tǒng)的測距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達lGsps，該方案實現(xiàn)的難點在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設計，到器件的選型，硬件電路板的實現(xiàn)等方面做了詳細的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設計。接著介紹了系統(tǒng)程序設計。后面給出了試驗測試結果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設計中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應用，為其他相關設計提供了參考。最后，對全文做了工作總結，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對激光回波信號檢測方向取得了一定的成果，為進一步研究提供了參考價值。
標簽：
FPGA
激光
回波
中的應用
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2013-06-13
上傳用戶：cy1109
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本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設計方案既可以制成高性能的單片差錯控制器，也可以集成到大規(guī)模ASIC通信芯片中，作為全數(shù)字接收的一部分。 本文所設計的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結構的設計方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設計方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發(fā)設計。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進行合并。實現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內部完成誤碼驗證和誤碼計數(shù)的工作。 與基于軟件實現(xiàn)譯碼過程的DSP芯片不同，F(xiàn)PGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實現(xiàn)，這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設計。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實現(xiàn)驗證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達到60Mbps。
標簽：
Viterbi
FPGA
譯碼器
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：181992417
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AES是美國于2000年10月份確立的高級加密標準，該標準的反饋鏈路模式AESCBC加密算法，用于在IPSec中替代DESCBC和3DESCBC。 加密是安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的關鍵，要保證在公眾網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取和偷聽，必須對數(shù)據(jù)進行加密。在不影響網(wǎng)絡性能的前提下，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密/解密，對于開發(fā)高性能的安全路由器、安全網(wǎng)關等對數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術實現(xiàn)AESCBC的設計中，最快的加/解密速度達到700Mbps/400MHZ。商用CPU奔騰4主頻3.06，用匯編語言編寫程序，全部資源用于加密解密，最快的加密解密速度可以達到1.4Gbps。但根據(jù)國外測試結果表明，即使開發(fā)的路由器本身就基于高性能的雙64位MIPS網(wǎng)絡處理器，軟件加密解決方案僅能達到路由器所要求的最低吞吐速率600Mbps。 本文首先研究分析了目前幾種實現(xiàn)AESCBC的方法有缺點的情況下，在深入研究影響硬件快速實現(xiàn)AESCBC難點基礎上，設計出一種適應于報文加密解密的硬件快速實現(xiàn)AESCBC的方案，在設計中采用加密解密和密鑰展開并行工作，實現(xiàn)了在線提供子密鑰。在解密中采用了雙隊列技術，實現(xiàn)了報文解密和子密鑰展開協(xié)調工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設計方案的基礎上，全面驗證了硬件實現(xiàn)AESCBC方案的正確性，全面分析了本設計加密解密的性能。并且針對設計中的流水線效率低的問題，提出改善流水線性能的方案，設計出報文級并行加密解密方案，并且給出了硬件實現(xiàn)VPN的初步方案。實現(xiàn)了單一模塊加密速度達到1.16Gbps，單一模塊解密速度達到900Mbps，多個模塊并行工作加密解密速度達到6.4Gbps。 論文最后給出了總結與展望。目前實現(xiàn)的AESCBC算法，只能通過仿真驗證其功能的正確性，還需要下載到芯片上做進一步的驗證。要用硬件實現(xiàn)整個IPSec，還要進一步開發(fā)基于FPGA的技術。總之，為了適應路由器發(fā)展的需求，還有很多技術需要研究。
標簽：
AES_CBC
FPGA
性能
實現(xiàn)研究
上傳時間：
2013-05-29
上傳用戶：wangzhen1990
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隨著空間科學任務的增加,需要處理的空間科學數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡.高速復接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡的關鍵設備,其性能對整個空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進行異步速率調整,應用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術,對多個信號源數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)打包、信道選通調度和多路復接的方法.設計中,用VHDL語言對高速復接器進行行為級建模,為了驗證這個模型,首先使用軟件進行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點,對程序輸入信號進行仿真,在軟件邏輯仿真取得預期結果后,繼續(xù)設計硬件電路,設計出的實際電路實現(xiàn)了將來自兩個不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務數(shù)據(jù).在實驗調試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進行檢驗,同時對設計方法進行驗證.驗證結果完全符合設計目標.應用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設計高速復接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復接速率,可應用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復接任務.
標簽：
FPGA
星載
復接器
上傳時間：
2013-07-17
上傳用戶：wfl_yy
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隨著現(xiàn)代雷達技術的不斷發(fā)展,電子偵察設備面臨電磁環(huán)境日益復雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個數(shù)量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設計與開發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發(fā),從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數(shù)字下變頻結構的硬件實現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經(jīng)過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現(xiàn)方法加以驗證和比較.
標簽：
FPGA
DDC
多相濾波
寬帶
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：moerwang
