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FPGA器件在通信、消費類電子等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，隨著FPGA規(guī)模的增大、功能的加強(qiáng)對時鐘的要求也越來越高。在FPGA中嵌入時鐘發(fā)生器對解決該問題是一個不錯的選擇。本論文首先，描述并分析了電荷泵鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器的體系結(jié)構(gòu)、組成單元及各單元的非理想特性；然后討論并分析了電荷泵鎖相環(huán)的小信號特性和瞬態(tài)特性；并給出了電荷泵鎖相環(huán)器件參數(shù)的計算表達(dá)式。其次，研究了環(huán)形振蕩器和鎖相環(huán)的相位噪聲特性。由于噪聲性能是時鐘發(fā)生器設(shè)計中的關(guān)鍵指標(biāo)，本工作對此進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。相位噪聲和抖動是衡量時鐘信號的兩個主要指標(biāo)。文中從理論上推導(dǎo)了一階鎖相環(huán)的噪聲特性，并建立了由噪聲分析抖動和由抖動分析噪聲的解析表達(dá)式關(guān)系，并討論了環(huán)路低噪聲設(shè)計的基本原則。在前面討論和分析的基礎(chǔ)上，利用Hynix0.35umCMOS工藝設(shè)計了200MHz電荷泵鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器，并進(jìn)行了仿真。設(shè)計中環(huán)形振蕩器的延遲單元采用replica偏置結(jié)構(gòu)，把延遲單元輸出擺幅限定在確定范圍，尾電流源采用cascode結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)電路對電源和襯底噪聲的抑制作用。通過增加限流管，改善電荷泵中的開關(guān)的非理想特性。
標(biāo)簽：
FPGA
200
MHz
內(nèi)嵌
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2013-04-24
上傳用戶：變形金剛
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在直流電氣傳動系統(tǒng)中使用的可控直流電源大部分是晶閘管相控整流電源,而晶閘管觸發(fā)脈沖形成單元是晶閘管相控整流系統(tǒng)的重要組成部分.該設(shè)計采用現(xiàn)場可編程門陣列控制實現(xiàn)了晶閘管觸發(fā)器的數(shù)字化,與傳統(tǒng)的晶閘管觸發(fā)控制器相比有脈沖對稱度好等許多優(yōu)點,具有廣闊的應(yīng)用前景.該論文首先系統(tǒng)分析了晶閘管觸發(fā)器的各種性能指標(biāo),并對常見的觸發(fā)器進(jìn)行了分類.通過分析不同類型觸發(fā)器的優(yōu)缺點,最終確定采用三相同步的絕對觸發(fā)方式,這種方式在控制器內(nèi)部資源允許的前提下,在外圍電路很少的情況下就能實現(xiàn)高性能控制,簡化了系統(tǒng)設(shè)計.其次,對開發(fā)硬件和軟件以及編程語言進(jìn)行了介紹.另外,詳細(xì)闡述了采用現(xiàn)場可編程門陣列EPFl0K10器件實現(xiàn)具有相序自適應(yīng)、缺相保護(hù)等功能的晶閘管觸發(fā)器的軟硬件設(shè)計.最后,使用自主開發(fā)的觸發(fā)器構(gòu)成一套三相全控橋整流設(shè)備,并給出了實驗結(jié)果和波形分析.試驗結(jié)果表明,該論文設(shè)計的基于FPGA/CPLD的晶閘管智能觸發(fā)控制器能夠滿足一般工業(yè)控制要求,達(dá)到了預(yù)期的目的.
標(biāo)簽：
FPGACPLD
電力電子
控制器
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2013-04-24
上傳用戶：baitouyu
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該文進(jìn)行的設(shè)計作為數(shù)控系統(tǒng)大課題中的一個子課題,主要研究利用PCI總線來實現(xiàn)對外圍IO的操作,硬件上包括設(shè)計一塊PCI接口卡并測試通過,軟件上實現(xiàn)了PCI接口卡在Linux下的驅(qū)動和用軟PLC來實現(xiàn)對外圍IO的操作.該文在比較幾種微機(jī)總線的基礎(chǔ)上,為了實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)高速、高精度、低功耗的要求,采用PCI總線進(jìn)行設(shè)計.隨著可編程邏輯器件的發(fā)展,為在一片PLD芯片內(nèi)實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制提供了條件.該文在綜合比較開發(fā)PCI卡的幾種方法的基礎(chǔ)上,選擇了使用FPGA來實現(xiàn)PCI接口卡設(shè)計.用VHDL語言對FPGA編程,采用模塊化的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計,用狀態(tài)機(jī)來控制PCI邏輯的時序.設(shè)計首先在EDA軟件上仿真通過后,制作成PCI板卡并在現(xiàn)場調(diào)試通過.為方便所設(shè)計的PCI卡在數(shù)控系統(tǒng)及其它系統(tǒng)中應(yīng)用,該文設(shè)計了PCI卡在Linux下的設(shè)備驅(qū)動程序,主要包括設(shè)備的注冊與注銷、與Linux內(nèi)核的接口、相關(guān)的入口函數(shù)、驅(qū)動程序的編碼、編譯、加載與卸載等,并編寫了相應(yīng)的測試代碼,在Linux環(huán)境下調(diào)試通過.為了解決數(shù)控系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用問題,該文還設(shè)計了PCI卡在軟PLC中的應(yīng)用.采用的軟PLC軟件是Linux下的MatPLC軟件.在詳細(xì)討論MatPLC工作原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一個輸入模塊、一個輸出模塊和一個MatPLC配置文件.輸入模塊通過驅(qū)動程序從PCI卡中讀取數(shù)據(jù),傳送到MatPLC內(nèi)核的全局變量中,輸出模塊從內(nèi)核全局變量讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行邏輯運算,再輸出到PCI卡.將他們編譯通過,并進(jìn)行測試,最終實現(xiàn)軟PLC對外圍IO端口的讀寫.該論文受到廣東省科技攻關(guān)項目[2002A1040402]、廣東省科技攻關(guān)項目[2003C101002]、廣州市重大科技攻關(guān)計劃[2002Z1-D0051]的資助.
標(biāo)簽：
FPGA
PCI
接口設(shè)計
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2013-07-18
上傳用戶：szchen2006
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隨著半導(dǎo)體技術(shù)與數(shù)字集成電路(微處理器、存貯器以及標(biāo)準(zhǔn)邏輯門電路等)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行各業(yè)中，人們利用PC機(jī)的強(qiáng)大處理功能代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些部件，開發(fā)出各種測量儀器(虛擬儀器)，傳統(tǒng)儀器的數(shù)字邏輯部分多是采用分立集成電路(IC)組成，分立IC愈多，給系統(tǒng)的電路設(shè)計、調(diào)試及維護(hù)帶來諸多不便。而隨著EDA技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模可編程邏輯芯片CPLD / FPGA應(yīng)運而生。這類芯片可以替代幾十甚至上百塊通用IC芯片，而且，因其可用硬件描述語言進(jìn)行芯片設(shè)計、支持在線編程和在系統(tǒng)編程等優(yōu)點而備受青睞。本課題主要是用FPGA實現(xiàn)一個驗證平臺。用于SOC及IPCore的驗證。用FPGA系統(tǒng)驗證板實現(xiàn)在實際硬件環(huán)境中的驗證可以彌補(bǔ)ASIC 設(shè)計流程中仿真的不足, 通過該驗證也可以加快ASIC設(shè)計且降低由于邏輯問題所造成ASIC 開發(fā)中的成本損耗。本文首先介紹了EDA技術(shù)的發(fā)展，然后介紹了FPGA，SOC,和IPCore的一些基本概念，分析了FPGA在現(xiàn)代集成電路設(shè)計領(lǐng)域的一些應(yīng)用。最后，具體設(shè)計了一塊用設(shè)計驗證的開發(fā)板，并討論了其設(shè)計結(jié)構(gòu)，流程及驗證方法。
標(biāo)簽：
IPCore
FPGA
SOC
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2013-05-16
上傳用戶：bakdesec
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本文結(jié)合工程需要詳細(xì)論述了一種數(shù)字相位計的實現(xiàn)方法，該方法是基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片運用FFT(快速傅立葉變換)算法完成的。首先，從相位測量的原理出發(fā)，分析了傳統(tǒng)相位計的缺點，給出了一種高可靠性的相位檢測實用算法，其算法核心是對采集信號進(jìn)行FFT變換，通過頻譜分析，實現(xiàn)對參考信號和測量信號初相位的檢測，并同時闡述了FPGA在實現(xiàn)數(shù)字相位計核心FFT算法中的優(yōu)勢。在優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)中，利用多個乘法器并行運算的方式加快了蝶形運算單元的運算速度；內(nèi)置雙端口RAM、旋轉(zhuǎn)因子ROM使數(shù)據(jù)存儲的速度得到提高；采用了流水線的工作方式使數(shù)據(jù)的存儲、運算在時間上達(dá)到匹配。整個設(shè)計采用VHDL(超高速硬件描述語言)語言作為系統(tǒng)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的描述手段，在Altera的QuartusⅡ軟件支持下完成。仿真結(jié)果表明，基于FPGA實現(xiàn)的FFT算法無論在速度和精度上都滿足了相位測量的需要，其運算64點數(shù)據(jù)僅需27.5us，最大誤差在1％之內(nèi)。
標(biāo)簽：
FPGA
數(shù)字
相位計
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2013-05-16
上傳用戶：lgs12321
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隨著無線通信的應(yīng)用日益廣泛，無線通信系統(tǒng)的種類也越來越繁雜，但是由于不同通信系統(tǒng)的工作頻段、調(diào)制方式、通信協(xié)議等原理結(jié)構(gòu)上存在差異而極大限制了不同系統(tǒng)之間的互通。軟件無線電擺脫了硬件體系結(jié)構(gòu)的束縛，成為解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種通信業(yè)務(wù)的最佳途徑，具有巨大的商業(yè)和軍事價值，被喻為無線電通信領(lǐng)域一次新的技術(shù)革命。 本文首先回顧了軟件無線電的提出和發(fā)展現(xiàn)狀，然后論述了軟件無線電的基本理論和數(shù)學(xué)模型。在此理論和模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了軟件無線電接收機(jī)的硬件平臺。該平臺包括射頻部分、中頻處理部分和基帶處理部分。射頻部分由天線和無線接收機(jī)組成；中頻部分先將接收機(jī)輸出的模擬信號數(shù)字化，然后再通過FPGA實現(xiàn)下變頻；基帶部分主要由DSP和嵌入式系統(tǒng)組成，完成解調(diào)、同步等處理并可以進(jìn)行一些其他的應(yīng)用。其中的嵌入式系統(tǒng)的主處理器是基于ARM7-TDMI內(nèi)核的LPC2200芯片，為了實現(xiàn)開發(fā)的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式時實內(nèi)核。 軟件無線電接收機(jī)是一個很龐大的體系，其中的數(shù)字下變頻器DDC是一個非常關(guān)鍵的組成部分，在這部分中可方便的對接收頻段、濾波器特性等進(jìn)行編程控制，極大的提高了通信設(shè)備的性能和靈活性，因此本文的重點在于數(shù)字下變頻器的設(shè)計與實現(xiàn)。實現(xiàn)下變頻的方法有很多種，由于FPGA在速度和靈活性上的優(yōu)勢，其應(yīng)用也越來越廣泛，因此主要采用了居于領(lǐng)導(dǎo)地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片來實現(xiàn)數(shù)字下變頻的功能。
標(biāo)簽：
FPGA
無線接收機(jī)
下變頻
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2013-04-24
上傳用戶：mfhe2005
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微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是可編程邏輯器件的產(chǎn)生加速了電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)計技術(shù)的核心日趨轉(zhuǎn)向基于計算機(jī)的電子設(shè)計自動化技術(shù)，即EDA技術(shù)。EDA技術(shù)采用的自頂向下設(shè)計流程代替了原有的自下而上設(shè)計流程，縮短了集成電路的開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)費用，促進(jìn)了集成電路的發(fā)展。布局布線是計算機(jī)設(shè)計自動化的一個重要環(huán)節(jié)，也是計算機(jī)輔助設(shè)計的一個重要課題，其性能的好壞直接影響到電子設(shè)計自動化技術(shù)的可靠性。 本文首先介紹了布局布線前的背景知識，然后對學(xué)術(shù)上成熟的VPR布局布線工具所采用的算法進(jìn)行了闡述，分別介紹用于布局的模擬退火算法和布線的A*迭代式迷宮搜索算法，最后重點研究了自動布線算法，并作出了以下改進(jìn)；根據(jù)FPGA布線算法的需要對雙向啟發(fā)式搜索算法進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析及改進(jìn)；基于VPR實現(xiàn)了網(wǎng)線遞增排序方法，并與網(wǎng)線遞減排序進(jìn)行了比較；在原有的時序驅(qū)動布線啟發(fā)式函數(shù)中引入了面積約束條件以節(jié)約FPGA布線的面積。 通過對測試數(shù)據(jù)的分析比較，發(fā)現(xiàn)：引入雙向啟發(fā)式搜索算法能大大增加布線拆線的速度；遞增有序比遞減有序布線減少了運行時間；時序驅(qū)動布線算法中引入面積約束后，大大減少了布線面積。
標(biāo)簽：
FPGA
自動布局
布線算法
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2013-07-17
上傳用戶：yxgi5
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在信道編碼的發(fā)展進(jìn)程中，編碼研究人員一直致力于追尋性能盡可能的接近Shannon極限，且譯碼復(fù)雜度較低的信道編碼方案。1993年Berrou等提出了Turbo碼，這種碼在接近香農(nóng)極限的低信噪比下仍能夠獲得較低的誤碼率，它的出現(xiàn)在編碼界引起了廣泛的關(guān)注，并成為編碼研究領(lǐng)域最新的發(fā)展方向之一。但Turbo碼也有其缺點，由于交織器的存在，致使譯碼復(fù)雜度高，譯碼時延長且因為低碼重碼字，存在錯誤平臺現(xiàn)象。在Turbo碼的基礎(chǔ)上，1994年，Pyndiah等提出了Turbo乘積碼，Turbo乘積碼繼承了Turbo碼的優(yōu)點，又因為Turbo乘積碼的構(gòu)造采用了線性分組碼，所以譯碼方法比Turbo碼簡單。Turbo乘積碼近年來開始被廣泛到應(yīng)用到各種通信場合，大有取代傳統(tǒng)的卷積碼之勢。 本文首先圍繞Turbo乘積碼的編譯碼原理，闡述了涉及到的基礎(chǔ)知識；又據(jù)Turbo乘積碼目前的應(yīng)用狀況，回顧了Turbo碼的發(fā)展歷史；其次，根據(jù)Turbo乘積碼的構(gòu)造原理，探討了構(gòu)造的方法，交織類型，子碼的選擇及子碼的性能；再次，研究了Turbo乘積碼的概率譯碼，基于外信息的迭代算法，研究了Chase的譯碼算法；最后通過軟件仿真實現(xiàn)了該迭代譯碼算法，得到的結(jié)果達(dá)到了通信接收的要求。 本文還初步的闡述了Turbo乘積碼硬件實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計方案。據(jù)實際工作中碰到的非標(biāo)準(zhǔn)信號，給出了整體模塊設(shè)計圖，及相應(yīng)模塊的功能和模塊問連接的各種參數(shù)。并實現(xiàn)了模態(tài)下的同步搜索和去除相位模糊功能。最后根據(jù)研究中碰到的各種問題，提出了下一步工作建議和研究方向。
標(biāo)簽：
Turbo
FPGA
乘積碼
譯碼算法
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2013-07-02
上傳用戶：ndyyliu
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AES是美國于2000年10月份確立的高級加密標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)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(luò)的關(guān)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(jìn)行加密。在不影響網(wǎng)絡(luò)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(guān)等對數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設(shè)備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術(shù)實現(xiàn)AESCBC的設(shè)計中，最快的加/解密速度達(dá)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(dá)到1.4Gbps。但根據(jù)國外測試結(jié)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(luò)處理器，軟件加密解決方案僅能達(dá)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(chǔ)上，設(shè)計出一種適應(yīng)于報文加密解密的硬件快速實現(xiàn)AESCBC的方案，在設(shè)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(shù)，實現(xiàn)了報文解密和子密鑰展開協(xié)調(diào)工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設(shè)計方案的基礎(chǔ)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(shè)計加密解密的性能。并且針對設(shè)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(shè)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(dá)到1.16Gbps，單一模塊解密速度達(dá)到900Mbps，多個模塊并行工作加密解密速度達(dá)到6.4Gbps。 論文最后給出了總結(jié)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(jìn)一步的驗證。要用硬件實現(xiàn)整個IPSec，還要進(jìn)一步開發(fā)基于FPGA的技術(shù)。總之，為了適應(yīng)路由器發(fā)展的需求，還有很多技術(shù)需要研究。
標(biāo)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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作為一項正在興起的無線應(yīng)用服務(wù),無線局域網(wǎng)已在機(jī)場、校園、會議室、甚至在家庭都有所應(yīng)用.它正叩開高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場的大門.目前,無線局域網(wǎng)仍處于眾多標(biāo)準(zhǔn)共存時期.每一標(biāo)準(zhǔn)的背后都有大公司或者大集團(tuán)的支持.在眾多無線局域網(wǎng)協(xié)議中IEEE802.11a協(xié)議是很有特色的一個,它的優(yōu)勢在于采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)方式來傳輸數(shù)據(jù),該技術(shù)可幫助提高速度和改進(jìn)信號質(zhì)量,并可克服干擾,因此得到眾多關(guān)注.為了讓這種高速的局域網(wǎng)真正應(yīng)用到實際中,我們的項目就是要在硬件上實現(xiàn)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī),而本文的主要工作就是用FPGA實現(xiàn)這個系統(tǒng)的內(nèi)接收機(jī).內(nèi)接收機(jī)主要包括同步估計和信道估計.但是目前OFDM系統(tǒng)中包括同步、信道編碼、信道估計、用戶檢測、降低峰均比等一些關(guān)鍵技術(shù)在具體實現(xiàn)上還存在著一些困難.許多文獻(xiàn)對這些關(guān)鍵技術(shù)基本停留在理論上的討論,與具體的實現(xiàn)還存在很大的差距.因此本文通過研究同步和信道估計的多種算法的性能和其實現(xiàn)的復(fù)雜度,提出一種適合在IEEE802.11a協(xié)議環(huán)境下的同步算法和信道估計,用FPGA加以實現(xiàn).首先本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)信道估計的算法.在此基礎(chǔ)上詳細(xì)的討論了基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)可以采用的信道估計方法:(1)提出了借助訓(xùn)練序列的LS估計法和LS-average估計法,分別在AWGN信道和多徑信道對這兩種方法進(jìn)行了比較,證明無論在哪種信道環(huán)境下后者性能都要好于前者.為了能夠進(jìn)一步提高信道估計器的性能,在LS-average算法的基礎(chǔ)上提出了消噪算法(NRA).(2)提出了借助導(dǎo)頻的DFT插值算法.其次本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)同步的算法.OFDM系統(tǒng)同步包括定時同步和載波同步,其中定時同步又分為符號同步和抽樣同步.本文主要是研究定時同步,而載波同步只是簡單的討論,因為在這項目中這是另有負(fù)責(zé)人.本文針對基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)把定時同步分為粗定時同步和細(xì)定時同步.然后分別對粗定時同步和細(xì)定時同步進(jìn)行了詳細(xì)的討論.其中對粗定時同步的方法有:利用短訓(xùn)練序列和利用循環(huán)前綴,并對這兩種方法進(jìn)行了比較.對細(xì)定時同步是利用導(dǎo)頻來跟蹤.最后根據(jù)前面兩章提出的算法所分析的結(jié)果,以及突發(fā)OFDM系統(tǒng)的信號和信道特征,選取了其中一種信道估計算法和定時同步算法,結(jié)合合作伙伴所提出的載波同步算法一起用FPGA實現(xiàn)整個基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的內(nèi)接收機(jī),并分別測試了各個模塊的性能以及綜合模塊的性能.
標(biāo)簽：
80211a
80211
IEEE
FPGA
上傳時間：
2013-05-26
上傳用戶：zhengzg
