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頻率合成技術

JPEG2000標準中算術編碼的FPGA設計與碼率控制算法的研究

JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應用領域。JPEG2000算法非常復雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優(yōu)化并采用硬件電路來實現(xiàn)JPEG2000標準的部分或全部內容，對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。本文的研究主要包括兩方面的內容，其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設計。在研究算術編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機和二級流水線技術，并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設計的復雜度低且易于控制。在研究碼率控制算法過程中，首先結合率失真理論建立了算法的數(shù)學模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學模型的實現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關鍵路徑。在對算法優(yōu)化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產生更少的失真。

標簽： JPEG 2000 FPGA 標準

上傳時間： 2013-07-13

上傳用戶：long14578
星載SAR高速FPGA預處理板的研制

合成孔徑雷達的實時信號處理系統(tǒng),可以分成相對獨立的幾個階段,即A/D變換和緩存、距離向預處理器、方位向預處理器、距離向壓縮處理、轉置存儲器、方位向壓縮處理、逆轉置存儲器.合成孔徑雷達預處理的目的,就是緩解高處理數(shù)據(jù)率和低傳輸數(shù)據(jù)率的矛盾,使得在不太影響成像質量的前提下,盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率,有利于后續(xù)處理的硬件實現(xiàn),做到實時處理.論文結合電子所合成孔徑雷達實時成像處理系統(tǒng),設計開發(fā)了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星載SAR高速預處理板,該信號處理板處理能力強,結構緊湊,運行效率高;其硬件電路的設計思路和結構形式有很強的通用性和使用價值.論文重點研究了預處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設計問題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實現(xiàn)問題的重點又是FPGA內部的固定系數(shù)FIP濾波器實現(xiàn)問題,針對FPGA內部的查找表資源,我們選擇目前流行的分布式算法來實現(xiàn)FIR濾波器的設計.對比于預處理器中其他濾波器設計方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設計,避免了乘累加運算,提高了系統(tǒng)運行的速度并且節(jié)省了大量的FPGA資源.并且由于FPGA可編程的特性,所以可以靈活的改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù).所設計的電路簡單高速,工作正常、可靠,完全滿足了預處理器設計的技術要求.隨著超大規(guī)模集成電路技術,高密度存儲器技術,計算機技術的發(fā)展,一個全數(shù)字化的機載實時成像處理系統(tǒng)的研制,已經不是非常困難的事情了.而在現(xiàn)有條件下,全數(shù)字化的高分辨率星載實時成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預處理器設計為例,拋磚引玉,希望對未來全數(shù)字化星載實時成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價值.

標簽： FPGA SAR 星載預處理

上傳時間： 2013-07-03

上傳用戶：lanhuaying
直接數(shù)字頻率合成研究及其FPGA實現(xiàn)

本文首先介紹了直接數(shù)字頻率合成技術(DDS)的基本原理、體系結構及工作過程，然后針對其關鍵部分進行了優(yōu)化，即采用函數(shù)近似法對存儲表結構（LUT）進行了優(yōu)化，使存貯位數(shù)大大縮小，并提出了一種雜散抑制技術的運用，即相位抖動技術。在對直接數(shù)字頻率合成（DDS）方法產生的信號進行理論分析的過程中，用matlab進行編程仿真作出了詳細的頻譜分析驗證。本文詳細的介紹了本次設計的具體實現(xiàn)過程和方法，將現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPGA）和 DDS技術相結合，具體的體現(xiàn)了基于VHDL語言的靈活設計和修改方式是對傳統(tǒng)頻率合成實現(xiàn)方法的一次重要改進。文章最后給出了實現(xiàn)代碼、仿真結果，經過驗證，本設計能夠達到其預期性能指標。

標簽： FPGA 數(shù)字頻率合成

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：Pzj
帶碼率控制的近無損圖像壓縮

數(shù)字圖像的壓縮是解決圖像數(shù)據(jù)量大、存儲和傳輸困難的基本措施。圖像壓縮的方法很多，一般可分為有損壓縮和無損壓縮兩大類。有損壓縮允許一定程度的信息丟失，在滿足實際應用的條件下能夠取得較高的壓縮比；無損壓縮不允許信息丟失，但是壓縮比難以提高。在醫(yī)學圖像、遙感圖像等應用領域，對于圖像的壓縮比和失真度都有著較高要求，因此需要采用近無損壓縮的方法。近無損壓縮是有損壓縮和無損壓縮的一個折衷，允許一定的失真，能夠獲得高保真還原圖像的同時，得到比無損壓縮更高的壓縮比。 JPEG-LS是連續(xù)色調靜止圖像無損和近無損壓縮的國際標準，算法復雜度低，壓縮性能優(yōu)越，但是JPEG-LS對不同圖像壓縮時壓縮比不可控制。本文在研究JPEG-LS近無損圖像壓縮算法的基礎上，針對具體應用背景，提出了一種基于塊的近無損壓縮方法。進一步利用圖像局部紋理特性分析，對不同特性的區(qū)域容忍不同的信息丟失程度，實現(xiàn)了對圖像壓縮的碼率控制。針對某工程應用中的具體要求，我們以FPGA為平臺，采用Verilog HDL語言對改進算法進行了硬件實現(xiàn)。實驗結果證明，這種基于塊的具有碼率控制的近無損圖像壓縮算法，在實現(xiàn)較為精確的碼率控制的同時，能夠獲得較高的還原圖像質量，而且硬件實現(xiàn)復雜度低，能夠滿足對圖像的實時壓縮要求。

標簽： 碼率控制圖像壓縮

上傳時間： 2013-06-18

上傳用戶：zzbbqq99n
低速率語音聲碼器的研究與實現(xiàn)

數(shù)字語音通信是當前信息產業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個方面，它和通信領域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標準混合激勵線性預測（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質量，具有廣闊的應用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領域具有著獨特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵線性預測聲碼器的研究與設計。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展狀況以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對MELP算法進行深入分析的基礎上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實現(xiàn)過程，最后本文把重點放在MELP聲碼器的編解碼器設計上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設計了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預測分析等關鍵模塊。在Simulink環(huán)境下運用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設計的模塊在Simulink中用數(shù)學模型代替，仿真結果表明，合成語音信號與原始信號很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質量基本良好。

標簽： 低速語音聲碼器

上傳時間： 2013-06-02

上傳用戶：lili1990
基于FPGA的頻率域MPEG2碼率轉換

近年來，隨著網絡技術的發(fā)展和視頻編碼標準受到廣泛接受，視頻點播、視頻流和遠程教育等基于網絡的多媒體業(yè)務逐漸普及。為了對擁有不同終端資源，不同接入網絡以及不同興趣的用戶提供靈活的多媒體數(shù)據(jù)訪問服務，多媒體數(shù)據(jù)的內容需要根據(jù)應用環(huán)境動態(tài)調整，轉碼正是實現(xiàn)這一挑戰(zhàn)性任務的關鍵技術之一。視頻轉碼對時間的要求非常苛刻，以至于用高速的通用微處理器芯片也無法在規(guī)定的時間內完成必要的運算。因此，必須為這樣的運算設計一個專用的高速硬線邏輯電路，在高速FPGA器件上實現(xiàn)或制成高速專用集成電路。用高密度的FPGA來構成完成轉碼算法所需的電路系統(tǒng)，實現(xiàn)專用集成電路的功能，因其成本低、設計周期短、功耗小、可靠性高、使用靈活等優(yōu)點而成為適合本課題的最佳選擇。本文根據(jù)MPEG-2中可變長編碼(VLC)理論，采用了兩級查找表減少了VLC存儲空間的使用，完成VLC編碼的實現(xiàn)。根據(jù)MPEG-2中關于System Packet的定義，針對FPGA可實現(xiàn)性，以空間換取復雜度的減少，實現(xiàn)了PES包的打包模塊。根據(jù)MPEG-2相應的轉碼理論，完成了對系統(tǒng)解碼模塊相應的連接和調試，對解碼模塊以真實的bit流進行了貼近板級的情況的仿真。根據(jù)MPEG-2中TM5的算法的局限性，分析得出只需要對P幀進行相應處理即可改進場景變換對視頻質量的影響，完成對TM5的算法的改進。通過性能估算和電路仿真，各模塊的吞吐率能夠滿足轉碼系統(tǒng)的要求。

標簽： MPEG2 FPGA 頻率碼率

上傳時間： 2013-07-22

上傳用戶：shinesyh
基于FPGA的數(shù)字合成信號發(fā)生器

直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術采用全數(shù)字的合成方法，所產生的信號具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時相位連續(xù)、輸出相位噪聲低和可以產生任意波形等諸多優(yōu)點。在理論上對DDS的原理及其輸出信號的性能進行了分析，采用FPGA實現(xiàn)了任意波形發(fā)生器，能夠產生三角波、鋸齒波、調頻波、調相波、調幅波和碎發(fā)等十幾種波形，并能通過串行口下載任意波形。在設計頻率調制電路時采用了頻率字運算單元和相位累加器相結合的結構，該方法既可實現(xiàn)寬帶線性調頻，又可實現(xiàn)非線性調頻。完成了軟件和硬件的設計和調試。對實驗樣機進行了測試，結果表明性能指標達到了設計要求。

標簽： FPGA 數(shù)字合成信號發(fā)生器

上傳時間： 2013-05-26

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全數(shù)字化超聲診斷儀中的應用研究

數(shù)字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數(shù)字化技術，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現(xiàn)代電子信息技術的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用，例如數(shù)字通信和相控雷達領域。在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎上，我們首先介紹了常見的數(shù)字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關鍵技術和實現(xiàn)手段。我們設計實現(xiàn)了片內高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內實現(xiàn)方案簡單廉價。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導致回波中心頻率下移的聲學物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機的中心頻率同步動態(tài)變化進行補償。還設計實現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內部設計實現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結果表明該子系統(tǒng)為設計實現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設備打下了良好的基礎，將加快其研發(fā)和制造進程，為生物醫(yī)學電子、醫(yī)療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。

標簽： 全數(shù)字中的應用超聲診斷儀

上傳時間： 2013-05-30

上傳用戶：tonyshao
基于FPGA的誤碼率測試儀設計

基于FPGA的誤碼率測試儀設計基于FPGA的誤碼率測試儀設計

標簽： FPGA 誤碼率試儀設計

上傳時間： 2013-08-02

上傳用戶：1159797854
多抽樣率數(shù)字信號處理及其FPGA實現(xiàn)

多抽樣率信號處理是現(xiàn)代信號處理理論的一個重要分支，在最近十幾年取得了巨大的發(fā)展，并在很多方面得到了成功的應用。本文分別從時域和頻域的角度深入分析了抽樣率變換的規(guī)律，并進一步研究了多抽樣率系統(tǒng)的高效實現(xiàn)理論...

標簽： FPGA 抽樣數(shù)字信號處理

上傳時間： 2013-07-05

上傳用戶：JIUSHICHEN

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