常用的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的器件有可編程的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)等。在工程實(shí)踐中,往往要求對(duì)信號(hào)處理要有高速性、實(shí)時(shí)性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實(shí)現(xiàn)方式則難以同時(shí)達(dá)到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理,既具有實(shí)時(shí)性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號(hào)處理,突破了并行處理、流水級(jí)數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外從事數(shù)字信號(hào)處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號(hào)處理的基本模塊之一。本論文對(duì)基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)算法,并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對(duì)分布式算法中查找表規(guī)模過(guò)大的缺點(diǎn),采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計(jì)出一個(gè)192階的FIR濾波器實(shí)例。其系統(tǒng)要求為：定點(diǎn)16位輸入、定點(diǎn)12位系數(shù)、定點(diǎn)16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計(jì)用Quartus II軟件進(jìn)行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計(jì)的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時(shí)只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng),就能分別實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活性。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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低密度校驗(yàn)碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無(wú)線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國(guó)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來(lái)4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個(gè)，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類(lèi)似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類(lèi)碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過(guò)對(duì)母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可變碼長(zhǎng)、可變碼率，一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡(jiǎn)；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實(shí)現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長(zhǎng)成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時(shí)簡(jiǎn)化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級(jí)降低為4級(jí)；為了縮短編碼延時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級(jí)流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：相比RU算法，新方案對(duì)可變碼長(zhǎng)、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類(lèi)似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗(yàn)證。 通過(guò)在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測(cè)表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對(duì)應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來(lái)的研究重點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì))聯(lián)合推出的活動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)。作為最新的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會(huì)議、視頻存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。基于上下文的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC)是H.264/AVC的兩個(gè)熵編碼方案之一，相對(duì)于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應(yīng)可變長(zhǎng)編碼)，CABAC具有更高的數(shù)據(jù)壓縮率：在同等編碼質(zhì)量下要比CAVLC提高10％～15％的壓縮率。CABAC能實(shí)現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)壓縮率，但這是以增加實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性為代價(jià)的。在已有的硬件實(shí)現(xiàn)方法上，CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實(shí)現(xiàn)流程，并在仔細(xì)分析了H.264/AVC碼流結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了影響CABAC解碼效率的各個(gè)環(huán)節(jié)，并以此為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)CABAC解碼所需中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一種新的CABAC解碼器結(jié)構(gòu)，相對(duì)于一般的CABAC解碼器，它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對(duì)影響CABAC解碼過(guò)程的"瓶頸"問(wèn)題一多次訪問(wèn)存儲(chǔ)部件影響解碼速率，提出了新的存儲(chǔ)組織方式，并根據(jù)CABAC的碼流結(jié)構(gòu)特性，采用4個(gè)子解碼器級(jí)聯(lián)的方式來(lái)進(jìn)一步提高解碼速率。 最后，用Verilog語(yǔ)言對(duì)所設(shè)計(jì)的CABAC解碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對(duì)其進(jìn)行了仿真，并在FPGA上驗(yàn)證了其功能，結(jié)果顯示，該CABAC解碼器結(jié)構(gòu)顯著提高了解碼效率，能夠滿足高檔次實(shí)時(shí)通訊的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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為了滿足外圍設(shè)備之間、外圍設(shè)備與主機(jī)之間高速數(shù)據(jù)傳輸，Intel公司于1991年提出PCI(Peripheral Component Interconnect)總線的概念，即周邊器件互連。因?yàn)镻CI總線具有極高的數(shù)據(jù)傳輸率，所以在數(shù)字圖形、圖像和語(yǔ)音處理以及高速數(shù)據(jù)采集和處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 本論文首先對(duì)PCI總線協(xié)議做了比較深刻的分析，從設(shè)計(jì)要求和PCI總線規(guī)范入手，采用TOP-DOWN設(shè)計(jì)方法完成了PCI總線接口從設(shè)備控制器FPGA設(shè)計(jì)的功能定義：包括功能規(guī)范、性能要求、系統(tǒng)環(huán)境、接口定義和功能描述。其次從簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、方便布局的角度考慮，完成了系統(tǒng)的模塊劃分。并結(jié)合設(shè)計(jì)利用SDRAM控制器來(lái)驗(yàn)證PCI接口電路的性能。 然后通過(guò)PCI總線接口控制器的仿真、綜合及硬件驗(yàn)證的描述介紹了用于FPGA功能驗(yàn)證的硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，驗(yàn)證系統(tǒng)方案的選擇，并描述了PCI總線接口控制器的布局布線結(jié)果以及硬件驗(yàn)證的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。通過(guò)編寫(xiě)測(cè)試激勵(lì)程序完成了功能仿真，以及布局布線后的時(shí)序仿真，并設(shè)計(jì)了PCB實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行測(cè)試，證明所實(shí)現(xiàn)的PCI接口控制器完成了要求的功能。 最后，介紹了利用驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具DDK軟件進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的過(guò)程。完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)及模塊劃分后，使用硬件描述語(yǔ)言(VHDL)描述系統(tǒng)，并驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-07-15
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圖像采集系統(tǒng)是數(shù)字圖像信號(hào)處理過(guò)程中不可缺少的重要部分，它將前端相機(jī)所捕獲的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，或者直接從數(shù)字相機(jī)中獲取數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)高速的計(jì)算機(jī)總線傳回計(jì)算機(jī)，憑借計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等操作能力，可以方便快捷地對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，具有人機(jī)友好、功能靈活、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳送速度要求的提高，PCI總線以其高的數(shù)據(jù)傳輸率，即插即用，低功耗等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)PCI總線接口電路使用的廣泛性，介紹了PLX公司橋接芯片PCI9054主模式的工作原理和中斷機(jī)制，采用可編程邏輯器件FPGA實(shí)現(xiàn)與PCI9054的本地接口的信號(hào)轉(zhuǎn)換，給出了邏輯實(shí)現(xiàn)方案和仿真圖。本文針對(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。在文章的軟件設(shè)計(jì)部分介紹了WinDriver驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)工具，利用WinDriver工具，在WindowsXP系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，完成主模式數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備中斷的功能。
標(biāo)簽： PCI 總線 圖像采集 卡的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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本文的設(shè)計(jì)采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)π/4DQPSK調(diào)制解調(diào)。采用π/4DQPSK的調(diào)制解調(diào)方式是基于頻帶利用率、誤比特率(即抗噪性)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性等綜合因素的考慮；采用FPGA進(jìn)行實(shí)現(xiàn)是考慮到高速的數(shù)據(jù)處理以及AD和DA的高速采樣。 本課題主要包含以下幾個(gè)方面的研究： 首先對(duì)π/4DQPSK技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展情況做簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)其調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在理解原理的基礎(chǔ)上，將調(diào)制解調(diào)進(jìn)行模塊化劃分，提出了實(shí)現(xiàn)的思路和方法。其中包括串并轉(zhuǎn)換，差分相位編碼，內(nèi)插，成形濾波器，正交調(diào)制，帶通濾波器及希爾伯特變換，解調(diào)，位同步，載波同步，差分相位解碼。 其次在FPGA上實(shí)現(xiàn)了π/4DQPSK的大部分模塊。其中調(diào)制端的各個(gè)模塊的功能都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并綜合在一起，下載到開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行了在線仿真。其中成形濾波器的設(shè)計(jì)大大降低了FPGA的資源開(kāi)銷(xiāo)，是本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新；解調(diào)端對(duì)載波同步和位同步提出了設(shè)計(jì)思路，具體的實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步的研究；接口電路的測(cè)試和在線仿真已經(jīng)完成。 最后提出了硬件實(shí)現(xiàn)的方案以及三種芯片的選型與設(shè)計(jì)，給出了簡(jiǎn)要的電路圖和時(shí)序圖。
標(biāo)簽： 4DQPSK FPGA 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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數(shù)字語(yǔ)音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語(yǔ)音信號(hào)壓縮編碼是數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)處理的一個(gè)方面，它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語(yǔ)音編碼中，美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語(yǔ)音質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺(tái)在數(shù)字信號(hào)處理和通信領(lǐng)域具有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)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(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行性和速度問(wèn)題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測(cè)試及硬件升級(jí)。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)聲碼器的研究與設(shè)計(jì)。首先介紹了語(yǔ)音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語(yǔ)音編碼研究的意義，接著在對(duì)MELP算法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最后本文把重點(diǎn)放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計(jì)上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計(jì)了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測(cè)分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運(yùn)用SignalCompiler對(duì)編解碼系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒(méi)有設(shè)計(jì)的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替，仿真結(jié)果表明，合成語(yǔ)音信號(hào)與原始信號(hào)很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語(yǔ)音質(zhì)量基本良好。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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在航空航天，遙感測(cè)量，安全防衛(wèi)以及家用影視娛樂(lè)等領(lǐng)域，要求能及時(shí)保存高清晰度的視頻信號(hào)供后期分析、處理、研究和欣賞。因此，研究一套處理速度快，性能可靠，使用方便，符合行業(yè)相關(guān)規(guī)范的高清視頻編解碼系統(tǒng)是十分必要的。 本文首先介紹了高清視頻的發(fā)展歷史。并就當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展闡述了高清視頻編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，提出了可行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。基于H.264的高清視頻編碼系統(tǒng)對(duì)處理器的要求非常高，一般的DSP和通用處理器難以達(dá)到性能要求。本系統(tǒng)選擇富士通公司最新的專用視頻編解碼芯片MB86H51，實(shí)時(shí)編解碼分辨率達(dá)到1080p的高清視頻。芯片具有壓縮率高，功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的控制設(shè)備由三塊FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分別負(fù)責(zé)視頻輸入輸出，碼流輸入輸出和主編解碼芯片的控制。ARM作為上層人機(jī)交互的控制器，向系統(tǒng)使用者提供操作界面，并與主控FPGA相連。方案實(shí)現(xiàn)了高清視頻的輸入，實(shí)時(shí)編碼和碼流存儲(chǔ)輸出等功能于一體，能夠編碼1080p的高清視頻并存儲(chǔ)在硬盤(pán)中。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工作難點(diǎn)在于FPGA的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試工作。其次，詳細(xì)介紹了FPGA在系統(tǒng)中的功能實(shí)現(xiàn)，使用的方法和程序設(shè)計(jì)。使用VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)I2C總線接口和接口控制功能，利用stratix系列FPGA內(nèi)置的M4K快速存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)128K的命令存儲(chǔ)ROM，并對(duì)設(shè)計(jì)元件模塊化，方便今后的功能擴(kuò)展。編程實(shí)現(xiàn)了PIO模式的硬盤(pán)讀寫(xiě)和SDRAM接口控制功能，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。利用時(shí)序狀態(tài)機(jī)編程實(shí)現(xiàn)主芯片編解碼控制功能，完成編解碼命令的發(fā)送和狀態(tài)讀取，并對(duì)設(shè)計(jì)思路，調(diào)試結(jié)果和FPGA資源使用情況進(jìn)行分析。著重介紹設(shè)計(jì)中用到的最新芯片及其工作方式，分析設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的最新技術(shù)和方法。有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。最后，論文對(duì)系統(tǒng)就不同的使用情況提出了可供改進(jìn)的方案，并對(duì)與高清視頻相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)作了分析和展望。
標(biāo)簽： 高清視頻 編解碼 系統(tǒng)控制 模塊設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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隨著信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來(lái)越高,從而對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端的性能都提出了更高的要求。接收機(jī)的一個(gè)重要任務(wù)就是在于克服各種非理想因素的干擾下,從接收到的被噪聲污染的數(shù)據(jù)信號(hào)中提取同步信息,并進(jìn)而將數(shù)據(jù)正確的恢復(fù)出來(lái)。而數(shù)據(jù)恢復(fù)電路是光纖通信和其他許多類(lèi)似數(shù)字通信領(lǐng)域中不可或缺的關(guān)鍵電路,其性能決定了接收端的總體性能。 目前,數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的結(jié)構(gòu)主要有“時(shí)鐘提取”和“過(guò)采樣”兩種結(jié)構(gòu)。基于“過(guò)采樣”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法的關(guān)鍵是過(guò)采樣,即通過(guò)引入?yún)⒖紩r(shí)鐘,并增加時(shí)鐘源個(gè)數(shù)的方式來(lái)代替第一種方法中的“時(shí)鐘提取”。與“時(shí)鐘提取”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法相比,基于“過(guò)采樣”的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法在性能上還有較大的差距,但是后者擁有高帶寬、立即鎖存能力、較低的等待時(shí)間和更高的抖動(dòng)容限,更易于通過(guò)數(shù)字的方法實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單,成本更低,并且這是一種數(shù)字化的模擬技術(shù)。如果能通過(guò)“過(guò)采樣”方法在普通的邏輯電路上實(shí)現(xiàn)622.08Mb/s甚至更高速率的數(shù)據(jù)恢復(fù),并將它作為一個(gè)IP模塊來(lái)代替專用的時(shí)鐘恢復(fù)芯片,這無(wú)疑將是性能和成本的較好結(jié)合。 本文主要研究“過(guò)采樣”數(shù)據(jù)恢復(fù)電路的基本原理,通過(guò)全數(shù)字的設(shè)計(jì)方法,給出了在低成本可編程器件FPGA上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)電路兩種不同的過(guò)采樣的實(shí)現(xiàn)方案,即基于時(shí)鐘延遲的過(guò)采樣和基于數(shù)據(jù)延遲的過(guò)采樣。基于時(shí)鐘延遲的過(guò)采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)電路方案,通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證,其最高恢復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)到640Mb/s。測(cè)試結(jié)果表明,采用該方案實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘恢復(fù)電路可工作在光纖通信系統(tǒng)STM-4速率級(jí),即622.08MHz頻率上,各方面指標(biāo)基本符合要求。
標(biāo)簽： FPGA 光接收機(jī) 數(shù)據(jù)恢復(fù) 電路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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擴(kuò)頻通信技術(shù)是信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信傳輸方式之一，與常規(guī)的通信技術(shù)相比。具有低截獲率、強(qiáng)抗噪聲、抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前已從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展。在民用化之后，它被迅速推廣到各種公用和專用通信網(wǎng)絡(luò)之中，如衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)傳輸、定位、測(cè)距等系統(tǒng)中。 擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見(jiàn)的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，然而目前專用擴(kuò)頻芯片大部分功能都已固化。缺少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的靈活性。其次，目前用FPGA與DSP相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的直接序列擴(kuò)頻的收發(fā)系統(tǒng)比較多，系統(tǒng)復(fù)雜且成本高。另外，現(xiàn)代擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在接收和發(fā)送端需要完成許多快速?gòu)?fù)雜的信號(hào)處理，這對(duì)電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)全部用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)頻通信收、發(fā)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 根據(jù)FPGA的高速并行處理能力和全硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具，完成了系統(tǒng)的軟件仿真和硬件電路設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，比用傳統(tǒng)的FPGA與DSP相結(jié)合實(shí)現(xiàn)方式，提高了處理速度，減少了硬件延時(shí)。同時(shí)采用了流水線技術(shù)，提高了系統(tǒng)并行處理的能力。并且系統(tǒng)功能可以通過(guò)程序來(lái)修改和升級(jí)，與專用擴(kuò)頻芯片相比，具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個(gè)芯片中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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