隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，在科研和生產(chǎn)過(guò)程中為了更加真實(shí)的反映被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的性能要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的測(cè)試裝置，由于傳輸速度低或安裝不便等問(wèn)題已不能滿足科研和生產(chǎn)的實(shí)際需要。USB技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了上述問(wèn)題。USB總線具有支持即插即用、易于擴(kuò)展、傳輸速率高(USB2.0協(xié)議下為480Mbps)等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 本課題研究并設(shè)計(jì)了一套基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文首先詳細(xì)介紹了USB總線協(xié)議，然后從系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件程序以及系統(tǒng)性能檢測(cè)等幾個(gè)方面，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用雙12位A/D轉(zhuǎn)換器，提供兩條模擬信號(hào)通道，可以同時(shí)采集雙路信號(hào)，最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細(xì)介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和與USB接口芯片的數(shù)據(jù)交換，并產(chǎn)生其中的邏輯控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。同時(shí)應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制可提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小設(shè)備的體積。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括FPGA芯片中的邏輯、時(shí)序控制程序、8051固件程序、客戶應(yīng)用程序及其驅(qū)動(dòng)程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開(kāi)發(fā)平臺(tái)，雖然增加了復(fù)雜程度，但是軟件執(zhí)行效率及重用性均得到提高。 最后，應(yīng)用基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)及電木的導(dǎo)熱系數(shù)，以驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)的可靠信與準(zhǔn)確性。
標(biāo)簽： FPGA USB 接口 數(shù)據(jù)采集
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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碼元定時(shí)恢復(fù)(位同步)技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)。位同步信號(hào)本身的抖動(dòng)、錯(cuò)位會(huì)直接降低通信設(shè)備的抗干擾性能，使誤碼率上升，甚至?xí)箓鬏斣獾酵耆茐摹Ｓ绕鋵?duì)于突發(fā)傳輸系統(tǒng)，快速、精確的定時(shí)同步算法是近年來(lái)研究的一個(gè)焦點(diǎn)。本文就是以Inmarsat GES/AES數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為背景，研究了突發(fā)通信傳輸模式下的全數(shù)字接收機(jī)中位同步方法，并予以實(shí)現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地論述了位同步原理，在此基礎(chǔ)上著重研究了位同步的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、碼元定時(shí)恢復(fù)算法以及衡量系統(tǒng)性能的各項(xiàng)指標(biāo)，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。 首先根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)突發(fā)信道傳輸?shù)奶攸c(diǎn)分析了傳統(tǒng)位同步方法在突發(fā)系統(tǒng)中的不足，接下來(lái)對(duì)Inmarsat系統(tǒng)的短突發(fā)R信道和長(zhǎng)突發(fā)T信道的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)做了細(xì)致的分析，并在Agilent ADS中進(jìn)行了仿真。 在此基礎(chǔ)上提出了一種充分利用報(bào)頭前導(dǎo)比特信息的，由滑動(dòng)平均、閾值判斷和累加求極值組成的快速報(bào)頭時(shí)鐘捕獲方法，此方法可快速精準(zhǔn)地完成短突發(fā)形式下的位同步，并在FPGA上予以實(shí)現(xiàn)，效果良好。 在長(zhǎng)突發(fā)形式下的報(bào)頭時(shí)鐘捕獲后還需要對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行位同步跟蹤，在跟蹤過(guò)程中本論文首先用DSP Builder實(shí)現(xiàn)了插值環(huán)路的位同步算法，進(jìn)行了Matlab仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)。并在插值環(huán)路的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，提出了一種新的高效的基于移位算法的位同步方案并予以FPGA實(shí)現(xiàn)。最后將移位算法與插值算法進(jìn)行了性能比較，證明該算法更適合于本項(xiàng)目中Inmarsat的長(zhǎng)突發(fā)信道位同步跟蹤。 論文對(duì)兩個(gè)突發(fā)信道的位同步系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究、算法設(shè)計(jì)以及硬件實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程，滿足系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽： 海事衛(wèi)星 信號(hào) 位同步 檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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密集型的矩陣運(yùn)算在信號(hào)處理和圖像處理中被廣泛應(yīng)用，而且往往需要系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，這就需要系統(tǒng)具有很高的吞吐率。因此尋找矩陣運(yùn)算的高速實(shí)現(xiàn)方法是很有意義的。FPGA的運(yùn)算速度快并且可以并行運(yùn)算，和其它矩陣運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方式相比，F(xiàn)PGA有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的各種矩陣運(yùn)算模塊。 本文首先介紹了矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)和原理，接著討論了FPGA浮點(diǎn)運(yùn)算單元的VHDL設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了矩陣相乘累加、三角矩陣求逆和一般矩陣分解求逆的運(yùn)算模塊，給出矩陣階數(shù)擴(kuò)大時(shí)各種矩陣運(yùn)算的分塊實(shí)現(xiàn)方法。然后在ModelSim環(huán)境下仿真了一般矩陣的求逆模塊，與Maflab仿真結(jié)果比較，分析了運(yùn)算精度、時(shí)間復(fù)雜度和資源占用情況，在Virtex-4系列FPGA硬件平臺(tái)上進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試，并通過(guò)USB接口將矩陣運(yùn)算結(jié)果送入PC機(jī)，驗(yàn)證了基于FPGA矩陣運(yùn)算的正確性和可行性。最后對(duì)矩陣求逆模塊在雷達(dá)信號(hào)中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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在數(shù)字通信中，采用差錯(cuò)控制技術(shù)(糾錯(cuò)碼)是提高信號(hào)傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。糾錯(cuò)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(jì)特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn)，使譯碼錯(cuò)誤概率達(dá)到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開(kāi)始的，對(duì)于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長(zhǎng)度的增加，其譯碼錯(cuò)誤概率可達(dá)到非常小。后來(lái)慢慢地向低性能的簡(jiǎn)單譯碼器演化，對(duì)不太長(zhǎng)的約束長(zhǎng)度，維特比(Viterbi)算法是非常實(shí)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(shí)，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡(jiǎn)單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對(duì)卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時(shí)，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過(guò)程中。 首先，簡(jiǎn)要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識(shí)和維特比譯碼算法的基本原理，并對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯(cuò)碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有，對(duì)基于FPGA的維特比譯碼器各個(gè)模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺(tái)上對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無(wú)交織等不同情況進(jìn)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(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著多媒體技術(shù)發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)成為眾多應(yīng)用系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事指揮、大視場(chǎng)展覽、跟蹤雷達(dá)、電視會(huì)議、導(dǎo)航等眾多領(lǐng)域。因而，實(shí)現(xiàn)高分辨率高幀率圖像實(shí)時(shí)處理的技術(shù)不僅具有廣泛的應(yīng)用前景，而且對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展也具有深遠(yuǎn)意義。 大視場(chǎng)可視化系統(tǒng)由于屏幕尺寸很大，只有在特制的曲面屏幕上才能使細(xì)節(jié)得到充分地展現(xiàn)。為了在曲面屏幕上正確的顯示圖像，需要在投影前實(shí)時(shí)地對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正和邊緣融合。而現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)則是用硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理技術(shù)是世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的研究領(lǐng)域。 本課題的主要工作就是設(shè)計(jì)一個(gè)以FPGA為核心的硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對(duì)高分辨率高刷新率(1024*768@60Hz)的視頻圖像實(shí)時(shí)地進(jìn)行幾何校正和邊緣融合。 論文首先介紹了圖像處理的幾何原理，然后提出了基于FPGA的大視場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像融合處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和模塊功能劃分。系統(tǒng)分為算法與軟件設(shè)計(jì)，硬件電路設(shè)計(jì)和FPGA邏輯設(shè)計(jì)三個(gè)大的部分。本論文主要負(fù)責(zé)FPGA的邏輯設(shè)計(jì)。圍繞FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，論文先介紹了系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，以及使用Verilog語(yǔ)言進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)的基本原則。 論文重點(diǎn)對(duì)FPGA內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。仲裁與控制模塊是頂模塊的主體部分，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)和時(shí)序控制；參數(shù)表模塊主要實(shí)現(xiàn)SDRAM存儲(chǔ)器的控制器接口，用于圖像處理時(shí)讀取參數(shù)信息。圖像處理模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)調(diào)用FPGA內(nèi)嵌的XtremeDSP模塊，高速地完成對(duì)圖像數(shù)據(jù)的乘累加運(yùn)算。最后論文提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于PicoBlaze核的12C總線接口用于配置FPGA外圍芯片。 經(jīng)過(guò)對(duì)寄存器傳輸級(jí)VerilogHDL代碼的綜合和仿真，結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以應(yīng)用在大視場(chǎng)可視化系統(tǒng)中完成對(duì)高分辨率高幀率圖像的實(shí)時(shí)處理。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)圖像 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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針對(duì)CDMA系統(tǒng)多徑衰落信道條件下采用MATLAB仿真軟件對(duì)單用戶RAKE接收機(jī)和多用戶RAKE接收機(jī)之間分別進(jìn)行了仿真。并采用最大比合并、等增益合并、選擇式合并這三種合并方式進(jìn)行比較。給出仿真結(jié)果及誤碼率性能參數(shù)。通過(guò)比較三種合并方式的比較得出最大合并比方式更適合RAKE接收機(jī)。通過(guò)單用戶與多用戶RAKE接收機(jī)的比較，得出RAKE接收機(jī)更適合于多用戶情況。并通過(guò)多用戶間的比較得出增多用戶對(duì)同狀態(tài)下信噪比要求增加不大。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時(shí)也是軟件無(wú)線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無(wú)線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了能夠滿足目前對(duì)軟件無(wú)線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過(guò)FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時(shí)序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。 在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲(chǔ)器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過(guò)FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過(guò)程控制上，通過(guò)VB程序編寫(xiě)了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過(guò)并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個(gè)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的正確性和時(shí)序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測(cè)FPGA中眾多待測(cè)引腳的難度。 本文第四章針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過(guò)程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，指紋識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各種不同的領(lǐng)域。對(duì)于一般的指紋識(shí)別系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)要求具有很高的實(shí)時(shí)性和易用性，因此識(shí)別算法應(yīng)該具有較低的復(fù)雜度，較快的運(yùn)算速度，從而滿足實(shí)時(shí)性的要求。所以有必要根據(jù)不同的識(shí)別算法采用不同的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，使得指紋識(shí)別系統(tǒng)具有較高的可靠性、實(shí)時(shí)性、有效性等性能要求。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門(mén)的概念。NiosⅡ是Altera．公司開(kāi)發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入到FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯組建成一個(gè)基于FPGA的片上專用系統(tǒng)。 本文在綜合考慮各種應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，提出了一種有效可行的系統(tǒng)架構(gòu)方案。對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法和原理進(jìn)行了深入研究，合理的改進(jìn)了部分指紋識(shí)別算法；同時(shí)為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用NiosⅡ嵌入式處理器和FPGA硬件模塊實(shí)現(xiàn)指紋圖像處理主要算法。論文主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、特征提取和特征匹配算法原理進(jìn)行闡述，同時(shí)改進(jìn)了指紋圖像的細(xì)化算法，提高了算法的性能，并設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 2、針對(duì)指紋圖像預(yù)處理模塊，包括圖像的歸一化、頻率提取、方向提取以及方向?yàn)V波，采用基于FPGA的硬件電路的方式實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)誤識(shí)率較低、可靠性高的基礎(chǔ)上，大大提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度； 3、改變了傳統(tǒng)的單枚指紋識(shí)別方法，提出采用多枚指紋唯一標(biāo)識(shí)身份，大大降低了識(shí)別系統(tǒng)的誤識(shí)率； 4、改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于三角形匹配中獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的方法，同時(shí)結(jié)合可變界限盒思想進(jìn)行指紋特征匹配。 5、結(jié)合COM+技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了后臺(tái)指紋特征匹配服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)同數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)信息交換。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提出的系統(tǒng)構(gòu)架方案有效可行，基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、擴(kuò)展性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，擁有廣闊的發(fā)展前景。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式 指紋識(shí)別 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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由于其很強(qiáng)的糾錯(cuò)性能和適合硬件實(shí)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(lèi)的增多和分辨率的不斷提高，信息量越來(lái)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(wèn)題。本論文結(jié)合在研項(xiàng)目，在編譯碼算法、編譯碼器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、編譯碼器性能提高三個(gè)方面對(duì)卷積編碼和維特比譯碼進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)一步介紹了使用VHDL語(yǔ)言和原理圖混合輸入的方式，實(shí)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(xì)過(guò)程；然后將設(shè)計(jì)下載到XILINX的Virtex2 FPGA內(nèi)部進(jìn)行功能和時(shí)序確認(rèn)，最終在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中測(cè)試其性能。本文所實(shí)現(xiàn)的維特比譯碼器速率達(dá)160Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國(guó)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(zhǎng)度、生成多項(xiàng)式、碼率以及增信刪余等)對(duì)其譯碼性能的影響；針對(duì)項(xiàng)目需求，確定卷積編碼器的約束長(zhǎng)度、生成多項(xiàng)式格式、碼率和相應(yīng)的維特比譯碼器的回歸長(zhǎng)度。 其次，論文介紹了編解碼器的軟、硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試一根據(jù)已知條件，使用VHDL語(yǔ)言和原理圖混合輸入的方式設(shè)計(jì)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(jí)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(jì)問(wèn)題，包括編譯碼的基本結(jié)構(gòu)，各個(gè)模塊的功能及實(shí)現(xiàn)策略，編譯碼器的時(shí)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(jìn)行各自的印制板設(shè)計(jì)。利用卷積碼本身的特點(diǎn)，結(jié)合FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用并行卷積編碼和譯碼運(yùn)算，設(shè)計(jì)出高速編譯碼器；對(duì)軟、硬件分別進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)試，并將驗(yàn)證后的軟件下載到FPGA進(jìn)行電路級(jí)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(cè)試設(shè)備在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中測(cè)試其性能(與沒(méi)有采用糾錯(cuò)編碼的數(shù)傳系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì))；在信道中加入高斯白噪聲，模擬高斯信道，進(jìn)行誤碼率和信噪比測(cè)試。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著人們對(duì)無(wú)線通信需求和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，無(wú)線通信設(shè)備的研發(fā)也變得越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)測(cè)試在整個(gè)設(shè)備研發(fā)過(guò)程中所占的比重也越來(lái)越大。為了能夠盡快縮短研發(fā)周期，測(cè)試人員需要在實(shí)驗(yàn)室模擬出無(wú)線信道的各種傳播特性，以便對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試。無(wú)線信道仿真器是進(jìn)行無(wú)線通信系統(tǒng)硬件調(diào)試與測(cè)試不可或缺的儀器之一。 本文設(shè)計(jì)的無(wú)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(jìn)算法，使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模擬實(shí)現(xiàn)了頻率選擇性衰落信道。信道仿真器實(shí)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(gè)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(dú)立配置。通過(guò)對(duì)每個(gè)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(jī)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(gè)離散的廣義平穩(wěn)非相關(guān)散射模型(WSSUS)。無(wú)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(tái)產(chǎn)生后儲(chǔ)存在單板上的SDRAM中。啟動(dòng)測(cè)試之后，上行數(shù)據(jù)在CPU的控制下通過(guò)信道仿真器，然后送達(dá)基帶處理板解調(diào)，最后測(cè)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(duì)通信設(shè)備測(cè)試的要求和無(wú)線信道自身的特點(diǎn)，完成了對(duì)無(wú)線信道仿真器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的吸收和修改。 其次，針對(duì)FPGA內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)，研究了信道仿真器FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的困難和資源的消耗，進(jìn)行了模塊劃分。主要完成了時(shí)延模塊、瑞利衰落模塊、背板接口模塊等的RTL級(jí)代碼的開(kāi)發(fā)、仿真、綜合和板上調(diào)試；完成了FPGA和后臺(tái)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(wú)線信道仿真器的硬件設(shè)計(jì)之后，對(duì)無(wú)線信道仿真器的測(cè)試根據(jù)3GPP TS 25.141 V6.13.0協(xié)議中的要求進(jìn)行，即在數(shù)據(jù)誤塊率(BLER)一定的情況下，對(duì)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(jìn)行測(cè)試，單天線和多天線的測(cè)試結(jié)果符合協(xié)議中規(guī)定的信噪比(Eb/No)的要求。
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