擴(kuò)頻通信技術(shù)因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落能力、較好的保密性、較強(qiáng)的多址能力和高精度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在軍事抗干擾和個(gè)人通信業(yè)務(wù)中得到了很大的發(fā)展。尤其是基于擴(kuò)頻理論的CDMA通信技術(shù)成為國(guó)際電聯(lián)規(guī)定的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)化建議后，標(biāo)志著擴(kuò)頻通信技術(shù)在民用通信領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入了新階段。 近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的迅速發(fā)展，以FPGA和CPLD為代表的可編程邏輯器件憑借其設(shè)計(jì)方便靈活等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。 本論文正是采用基于FPGA硬件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)直接序列擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)涉及擴(kuò)頻通信和有關(guān)FPGA的相關(guān)知識(shí)，以及實(shí)現(xiàn)這些模塊的VHDL硬件描述語(yǔ)言和QuartusⅡ開(kāi)發(fā)平臺(tái)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)集成度高、靈活性強(qiáng)、并具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力的擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)。 本論文中首先對(duì)擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)理論做了探討，著重對(duì)直序擴(kuò)頻的理論進(jìn)行了分析；其次根據(jù)理論分析，設(shè)計(jì)了全數(shù)字直接序列擴(kuò)頻基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，完成了擴(kuò)頻序列的產(chǎn)生、信息碼的輸入和擴(kuò)頻。重點(diǎn)完成了對(duì)基帶擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)和幾種同步捕獲電路的設(shè)計(jì)，將多種專用芯片的功能集成在一片大規(guī)模FPGA芯片上。在論文中列出了部分模塊的VHDL程序，并在QuartusⅡ仿真平臺(tái)上完成各部分模塊的功能仿真。
標(biāo)簽： FPGA 直擴(kuò)通信 同步設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本課題是在課題組已實(shí)現(xiàn)的高速串行通信平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引伸，設(shè)計(jì)開(kāi)源的PCI軟核通信模塊替代Xilinx公司提供的LogiCORE PCI核，力求在從模式下，做到占用資源更少，傳輸速度更快，也為以后實(shí)現(xiàn)更完整的功能提供平臺(tái)。 本文以此為背景，基于FPGA平臺(tái)，搭建以開(kāi)源的PCI軟核為核心的串行通信接口平臺(tái)，使其成為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁，使用戶邏輯避開(kāi)與復(fù)雜的PCI總線協(xié)議。本課題采用Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板作為串行通信接口的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了支持配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段讀/寫、突發(fā)模式讀/寫、命令/地址譯碼功能和數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤檢測(cè)與處理功能的PCI軟核。 本文主要闡述了以PCI軟核為核心的串行通信平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，首先介紹了PCI軟核的編程語(yǔ)言、軟件工具和硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板。然后，介紹了PCI總線命令、PCI軟核所支持的功能、PCI軟核兩側(cè)信號(hào)的定義、PCI軟核配置模塊以及探討了PCI軟核的狀態(tài)機(jī)接收、發(fā)送數(shù)據(jù)等過(guò)程，分析了PCI軟核的數(shù)據(jù)收發(fā)功能仿真，主要包括配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段模式讀/寫和突發(fā)模式讀/寫的仿真圖形，并闡述了管腳約束的操作流程。最后介紹PCI軟核模塊的WDM驅(qū)動(dòng)，內(nèi)容包括驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)介、驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)、中斷處理、驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用程序之間的通信以及應(yīng)用程序操作。最后，對(duì)PCI軟核的各種性能進(jìn)行了比較分析。整個(gè)模塊設(shè)計(jì)緊湊，完成在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)發(fā)送。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL，在開(kāi)發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為PCI軟核編寫WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測(cè)試應(yīng)用程序。之后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到Spanan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板中運(yùn)行。 文章最后指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)具備實(shí)際動(dòng)手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學(xué)改革勢(shì)在必行。在最初的通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中每個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨(dú)立的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入到通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場(chǎng)可編程的優(yōu)勢(shì)，適合高集成度和高速的時(shí)序運(yùn)算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)出集驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個(gè)開(kāi)放性的硬件、軟件平臺(tái)，從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實(shí)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)劃分為信號(hào)源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號(hào)源采用DDS技術(shù)，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無(wú)線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù)，具備良好的載波跟蹤特性，利用對(duì)載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號(hào)。 本文首先介紹了通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個(gè)章節(jié)中提煉出各模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別列出各實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設(shè)計(jì)方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析。測(cè)試和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法正確，且功能和技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：通信原理，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標(biāo)簽： FPGA 通信原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
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數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)無(wú)論是在軍事領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域，都有著重要的作用和廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)及前景。迫切的軍用和民用需求，推動(dòng)著視頻監(jiān)控技術(shù)持續(xù)而迅猛的發(fā)展。為了提高監(jiān)控視頻的圖像質(zhì)量，使設(shè)備小型化，以便能滿足各種條件下的適用場(chǎng)合，目前基于FPGA的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)已成為一種主流的解決方案。 本文設(shè)計(jì)了一種可以在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備了12路攝像頭，當(dāng)偵察車或者裝甲車在向前進(jìn)的時(shí)候，可以做到對(duì)周圍的環(huán)境全方位的偵察監(jiān)控，從而對(duì)判斷戰(zhàn)場(chǎng)的情況起到了巨大的作用。 本文首先介紹了數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，視頻數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及接收特性和FPGA技術(shù)的基本概念，在此基礎(chǔ)上研究了視頻信號(hào)的組成方式、VGA、DVI顯示接口以及顯示器的工作原理，分析了采用FPGA實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的可能性。接著，在充分考慮了要求達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)以后，選用了視頻解碼芯片SAA7111A、視頻編碼芯片ADV7125、DVI發(fā)送芯片TFP410、CY7C1061AV33型SRAM以及EP2C35FBGA672型FPGA芯片應(yīng)用于硬件電路設(shè)計(jì)。然后設(shè)計(jì)出電路原理圖以及PCB版圖。最后，根據(jù)系統(tǒng)工作要求，本文設(shè)計(jì)了FPGA系統(tǒng)中的片內(nèi)邏輯模塊，包括視頻采集緩沖異步FIFO（先進(jìn)先出）模塊、I2C總線配置模塊、視頻幀存控制模塊、VGA視頻顯示模塊、DVI視頻顯示模塊等。在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)軟硬件調(diào)試，最終成功的實(shí)現(xiàn)了12路攝像頭的切換顯示和對(duì)周圍環(huán)境的全方位監(jiān)控，達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字視頻 監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、星基導(dǎo)航是21世紀(jì)信息社會(huì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國(guó)已經(jīng)成為GPS的使用大國(guó)，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對(duì)GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號(hào)并保持對(duì)信號(hào)的跟蹤)的研究還不夠深入，我國(guó)GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進(jìn)口。因此，對(duì)GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機(jī)的基本原理一直接擴(kuò)頻通信和GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機(jī)基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，先詳細(xì)分析了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進(jìn)行了驗(yàn)證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機(jī)，所以本文確定了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點(diǎn)，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實(shí)現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實(shí)現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會(huì)產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號(hào)存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對(duì)I支路和Q支路信號(hào)的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗(yàn)證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開(kāi)發(fā)平臺(tái)上利用VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具M(jìn)odelSim-Altera6.1g進(jìn)行了邏輯仿真。本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實(shí)時(shí)GPS接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為自主設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號(hào)會(huì)丟失。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)能授時(shí)和守時(shí)的算法去得到與GPS時(shí)同步的精確授時(shí)秒信號(hào)。并且實(shí)現(xiàn)了這個(gè)算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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自20世紀(jì)80年代以來(lái)，正交頻分復(fù)用技術(shù)不但在廣播式數(shù)字音頻和視頻領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)成為無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其頻譜利用率高，成本低等原因越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著人們對(duì)通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化需求的增強(qiáng)，OFDM技術(shù)在綜合無(wú)線接入領(lǐng)域?qū)?huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。人們開(kāi)始集中越來(lái)越多的精力開(kāi)發(fā)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用，本文也是基于無(wú)線通信平臺(tái)上的OFDM技術(shù)的運(yùn)用。 本文的所有內(nèi)容都是建立在空地?cái)?shù)據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)下行鏈路FPGA實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上的。本文作者的主要工作集中在鏈路接收端的FPGA實(shí)現(xiàn)和調(diào)試上。主要包括幀同步(時(shí)間同步)算法的研究與設(shè)計(jì)、OFDM頻率同步算法的研究與設(shè)計(jì)以及同步模塊、OFDM解調(diào)模塊、QAM解調(diào)模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)。最終實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)下行鏈路在無(wú)線環(huán)境中連通。 對(duì)于無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，多普勒頻移、收發(fā)設(shè)備的本地載頻偏差均可能破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，從而導(dǎo)致ICI，影響系統(tǒng)性能。另外，由于OFDM系統(tǒng)大多采用IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)，因此在接收方確定FFT的起點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的正確解調(diào)也至關(guān)重要。同步技術(shù)即是針對(duì)系統(tǒng)中存在的定時(shí)偏差、頻率偏差進(jìn)行定時(shí)、頻偏的估計(jì)與補(bǔ)償，來(lái)減少各種同步偏差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在OFDM實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)中，同步技術(shù)是十分重要的一部分。本文花費(fèi)了三個(gè)章節(jié)闡述了同步技術(shù)的原理、算法和實(shí)現(xiàn)方法。 目前OFDM系統(tǒng)的載波同步方案，可以歸納為三大類：輔助數(shù)據(jù)類，盲估計(jì)類和基于循環(huán)前綴的半盲估計(jì)類。本文首先分析了各種載波同步方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并舉例說(shuō)明了各個(gè)載波同步方式的實(shí)現(xiàn)方法。然后具體闡述了本文在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的OFDM接收端同步的同步方式，包括其具體算法和FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。本文所采用的幀同步和頻率同步方案都是采用輔助數(shù)據(jù)類的，在闡述其具體算法的同時(shí)對(duì)算法在不同參數(shù)和不同形式下的性能做出了仿真對(duì)比分析。 OFDM的解調(diào)采用FFT算法，在FPGA上的實(shí)現(xiàn)是十分方便的。本文主要闡述其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)放在提取有效數(shù)據(jù)部分有效數(shù)據(jù)位置的推導(dǎo)過(guò)程。最后介紹了本文實(shí)現(xiàn)QAM軟解調(diào)的解調(diào)方法。 本文闡述算法采用先提出原理，然后給出具體公式，再根據(jù)公式中的系數(shù)和變量分析算法性能的方式。在闡述實(shí)現(xiàn)方式時(shí)首先給出實(shí)現(xiàn)框圖，然后對(duì)框圖中比較重要或者復(fù)雜的部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。在介紹完每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)方式之后給出了仿真或者上板結(jié)果，最后再給出整體測(cè)試結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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數(shù)字存儲(chǔ)示波器在儀器儀表領(lǐng)域中占有重要的地位，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，所以對(duì)示波器的研制有重要的理論和實(shí)際意義。本文針對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，旨在研制出100MHz帶寬的數(shù)字存儲(chǔ)示波器。 從各個(gè)方面考慮，選用了DSP、FPGA和單片機(jī)的方案來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)采用單通道的方式。信號(hào)進(jìn)來(lái)首先經(jīng)過(guò)前端的調(diào)理電路把信號(hào)電壓調(diào)整到AD的輸入電壓范圍之內(nèi)，這里調(diào)理電路主要是由信號(hào)衰減電路和信號(hào)放大電路所組成。調(diào)理后的信號(hào)再送到AD變換電路里面完成信號(hào)的數(shù)字化。然后把AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到FPGA中，并把數(shù)據(jù)保存到FPGA中的FIFO中，F(xiàn)PGA中的電路主要包括有FIFO、觸發(fā)系統(tǒng)、峰值檢測(cè)、時(shí)基電路等。 DSP處理器主要是用來(lái)從FIFO中提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。因?yàn)镈SP運(yùn)算速度快，所以本文利用DSP來(lái)完成濾波和波形重建的時(shí)候的插值算法等功能。然后DSP利用其多緩沖串口把數(shù)據(jù)送到單片機(jī)，單片機(jī)把從DSP中發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)顯示到LCD上，同時(shí)利用單片機(jī)來(lái)管理鍵盤等功能。在軟件方面主要完成了程序的一些初始化驅(qū)動(dòng)，比如說(shuō)是FLASH驅(qū)動(dòng)、LCD驅(qū)動(dòng)、DSP串口初始化、FPGA初始化等相關(guān)工作。 由于本文采用FPGA，使得數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)比較靈活，容易升級(jí)。可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)，例如對(duì)外圍電路做進(jìn)一步地?cái)U(kuò)展。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字存儲(chǔ)示波器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)字化接收機(jī)的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開(kāi)發(fā)周期短和開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。 本文首先首先分析了軟件無(wú)線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問(wèn)題，提出了中頻軟件無(wú)線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無(wú)線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)兩大模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對(duì)積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對(duì)內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運(yùn)行速率。對(duì)FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測(cè)試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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軟件無(wú)線電思想的出現(xiàn)帶來(lái)了接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方式的革新。隨著近年來(lái)軟件無(wú)線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)和電子測(cè)量測(cè)試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無(wú)線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來(lái)越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項(xiàng)目采用的是中頻數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個(gè)器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號(hào)處理前端。這個(gè)數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來(lái)說(shuō)存在一定的局限性，ISL5216的信號(hào)處理帶寬單通道為1 MHz，4個(gè)通道級(jí)聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗?；谝陨蟽蓚€(gè)方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項(xiàng)目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實(shí)現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對(duì)完成各級(jí)數(shù)字信號(hào)處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹；然后介紹了當(dāng)前主流FPGA的數(shù)字信號(hào)處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細(xì)描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級(jí)CIC濾波器、5級(jí)HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊的不同實(shí)現(xiàn)方式作了對(duì)比和仿真測(cè)試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計(jì)DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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當(dāng)今，移動(dòng)通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動(dòng)通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準(zhǔn)4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對(duì)基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對(duì)LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點(diǎn)化IDFT/DFT達(dá)到較好的性能，本文采用數(shù)字自動(dòng)增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過(guò)大輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問(wèn)題。 首先，本文簡(jiǎn)單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注近年來(lái)為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動(dòng)態(tài)范圍以防止其飽和。針對(duì)基帶處理中具有累加特性的定點(diǎn)化IDFT/DFT技術(shù)，進(jìn)一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)方法等上的異同點(diǎn)，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對(duì)基于DFT的信道估計(jì)方法的缺點(diǎn)，使用簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)替換實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，通過(guò)高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達(dá)到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問(wèn)題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進(jìn)行調(diào)制，也能達(dá)到在SNR高于17dB時(shí)，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時(shí)域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時(shí)，通過(guò)對(duì)幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實(shí)現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對(duì)時(shí)域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進(jìn)行基帶DAGC算法的實(shí)現(xiàn)。 最后，本文對(duì)選定的基帶DAGC算法進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)，仿真、綜合和上板結(jié)果說(shuō)明，時(shí)域和頻域DAGC實(shí)現(xiàn)方法占用資源較少，容易進(jìn)行集成，能夠達(dá)到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個(gè)IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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