作為性能優異的糾錯編碼,Turbo碼自誕生以來就一直受到理論界以及工程應用界的關注。TD—SCDMA是我國擁有自主知識產權的3G通信標準,該標準把Turbo碼是作為前向糾錯體制,但Turbo碼的譯碼算法比較復雜并且需要多次迭代,這造成Turbo碼譯碼延時大,譯碼速度慢,因此限制了Turbo碼的實際應用。因此有必要研究如何將現有的Turbo碼譯碼算法進行簡化,加速,使其轉化成為適合在硬件上實現的算法,將實驗室的理論研究成果轉化成為硬件產品。 論文主要的研究內容有以下兩點: 其一,提出信道自適應迭代譯碼方案。在事先設定最大迭代次數的情況下,自適應Turbo碼譯碼算法能夠根據信道的變化自動調整迭代次數。 仿真結果表明:該自適應迭代譯碼方案能夠根據信道的變化自動調整迭代次數,在保證譯碼性能基本上沒有損失的情況下,有效減少譯碼時間,明顯提高譯碼速度。 其二,根據得到的信道自適應迭代譯碼方案,借助Xilinx公司Spartan3 FPGA硬件平臺,使用Verilog硬件描述語言,將用C/C++語言寫成的信道自適應迭代譯碼算法轉化成為硬件設計實現,得到硬件電路,并對得到的譯碼器硬件電路進行測試。 測試結果表明:隨著信道的變化,硬件電路的譯碼速度也隨之自動變化,信噪比越高譯碼速度越快,并且硬件譯碼器性能(誤比特率)與實驗仿真基本一致。
上傳時間: 2013-05-31
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同步是移動通信領域中的關鍵技術,是保障通信初始和進行的必要過程,對系統的性能影響重大。縱觀移動通信系統的發展史,同步技術自始至終都是人們研究的熱點。 @@ WCDMA作為第三代移動通信無線接口標準之一,已經在全世界范圍內得到了商用。小區搜索是WCDMA的重要物理層過程,是實現下行移動臺和基站間同步的重要手段。 @@ 作為ASIC領域的一種半定制電路,現場可編程門陣列(FPGA)既解決了全定制電路不能修改的不足,又解決了原有可編程器件容量有限的問題。FPGA以其強大的現場可編程能力和開發速度優勢,逐漸成為ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一。 @@ 因此,研究WCDMA同步算法及其在FPGA中的實現與驗證是具有理論和現實意義的。本文首先介紹了WCDMA物理層基礎,接著詳細討論了WCDMA主同步、輔同步和導頻同步的原理,介紹了前兩步同步的改進型算法和證明,并和傳統相關算法在資源和實現復雜度方面進行了比較,給出了下行同步的浮點仿真結果和分析。之后,深入討論了下行同步的FPGA (V4-SX-35)實現方案、運算流程和模塊間的接口設計。最后,介紹了下行同步的FPGA驗證方法。 @@ 本文較為深入的討論了WCDMA下行同步的算法和FPGA實現方案,給出了理論分析和仿真、實驗結果。并在低復雜度和資源開銷條件下,完成了FPGA的硬件設計和片上測試,達到了系統的性能指標。 @@關鍵詞:WCDMA;同步;小區搜索;FPGA
上傳時間: 2013-04-24
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隨著TD—SCDMA技術的不斷發展,TD—SCDMA系統產品也逐步成熟并隨之完善。產品家族日益豐富,室內型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站產品逐步問世,可以滿足不同場景的建網需求。而分布式基站(BBU+RRU)越來越多地受到業界的關注和重視。 本文主要從TD—SCDMA頻點拉遠系統(RRU)和軟件無線電技術的發展入手,重點研究TD—SCDMA頻點拉遠系統的FPGA設計與實現。TD—SCDMA通信系統通過靈活分配不同的上下行時隙,實現業務的不對稱性,但是多路數字中頻所構成的系統成本高和控制的復雜性,以及TDD雙工模式下,系統的峰均比隨時隙數增加而增加,對整個頻點拉遠系統的前端放大器線性輸入提出了很高的要求。TD—SCDMA系統使用軟件無線電平臺,一方面軟件算法可以有效保證時隙分配的準確性,保證對前端控制器的開關控制,以及對上下行功率讀取計算和子幀的靈活提取,另一方面靈活的DUC/CFR算法可以有效的提高頻帶利用率和抗干擾能力,有效的控制TDD系統的峰均比,有效降低系統對前端放大器線性輸出能力的要求。 本文主要研究軟件無線電中DUC和CFR的關鍵技術以及FPGA實現,DUC主要由3倍FIR內插成型濾波器、2倍插值補償濾波器以及5級CIC濾波器級聯組成;而CFR主要采用類似基帶削峰的加窗濾波的中頻削峰算法,可以降低相鄰信道的溢出,更有效的降低CF值。將DUC/CFR以單片FPGA實現,能很好提高RRU性能,減少其硬件結構,降低成本,降低功耗,增加外部環境的穩定性。
上傳時間: 2013-07-20
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數據采集系統是信號與信息處理系統中不可缺少的重要組成部分,同時也是軟件無線電系統中的核心模塊,在現代雷達系統以及無線基站系統中的應用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應性及靈活性的要求,并充分體現在高性能FPGA平臺上設計SOC系統的思路,本文提出了由高速高精度A/D轉換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數據采集系統設計方案及實現方法。其中FPGA作為本系統的控制核心和傳輸橋梁,發揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統中全部數字電路部分的設計,并且使系統具有了較高的可適應性、可擴展性和可調試性。 在時序數字邏輯設計上,充分利用FPGA中豐富的時序資源,如鎖相環PLL、觸發器,緩沖器FIFO、計數器等,能夠方便的完成對系統輸入輸出時鐘的精確控制以及根據系統需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設計上,采用FPGA片內存儲器。可根據系統需要隨時進行設置,并且能夠方便的完成數據格式的合并、拆分以及數據傳輸率的調整。 在傳輸接口設計上,采用并行接口和PCI總線接口的兩種數據傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現了對這兩種接口的邏輯控制,可使系統方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統工作過程控制上,通過VB程序編寫了應用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現了PC和FPGA之間的交互,從而能夠方便的在PC機上完成對系統工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統調試方面,充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI,實時準確的驗證了在系統整個傳輸過程中數據的正確性和時序性,并極大的降低了用常規儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設計進行了詳細分析,并對每個模塊都給出了精確的仿真結果。同時,文中還在其它章節詳細介紹了系統的硬件電路設計、并行接口設計、PCI接口設計、PC端控制軟件設計以及用于調試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法,并且也對系統的仿真結果和測試結果給出了分析及討論。最后還附上了系統的PCB版圖、FPGA邏輯設計圖、實物圖及注釋詳細的相關源程序清單。
上傳時間: 2013-07-09
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軟件無線電作為一種新的無線通信概念和體制,近年來隨著3G標準的提出,日益受到國內外相關通信廠商的重視。尤其是基于軟件無線電和智能天線技術的TD-SCDMA作為通信史上第一個“中國標準”,有望扭轉多年來我國移動通信制造業的被動局面,是實現信息產業騰飛的一個絕好機會。軟件無線電使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性,并使系統互聯和升級變得容易。本文以軟件無線電中的FIR濾波器為線索,貫穿了信號重構、多抽樣率信號處理、積分梳狀濾波器等理論分析,重點闡釋了FIR濾波器的設計方法及濾波器的FPGA實現等技術問題。 本文首先針對軟件無線電中的多抽樣率信號處理理論進行了討論和分析。討論了軟件無線電中如何實現整數倍抽取、整數倍內插、分數倍抽樣率變換,并分析了網絡結構的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設計理論。 緊接著重點闡述了軟件無線電中FIR濾波器的設計理論,包括窗函數法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設計方法所能達到的性能指標及優缺點,并結合工程實例給出了相關的Matlab程序。并對FIR濾波器結構的選擇及系數字長的確定等問題進行了分析。此外,也介紹了在Matlab進行輔助設計時一些常用函數和命令的用法。 本文選用FPGA來實現中頻軟件無線電,FPGA與參數化ASIC、DSP比較有很多優勢,它不但在功耗、體積、成本方面優于參數化ASIC、DSP,而且處理效率高、現場可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式,FPGA是多流并行處理,這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實現的許多功能。在簡單介紹了FPGA的一般原理,以及FPGA設計中的關鍵技術和在信號處理中的設計原則以后,重點介紹了FIR濾波器的FPGA實現方法。提出了分布式算法、加法器網絡法以及分段FIFO等實現方法。最后,提出了一種QuartusII與MATLAB聯合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗濾波器的濾波效果,提高設計效率。并結合工程實例詳盡的介紹了FIR濾波器的設計開發流程。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文是以GSM基站系統為對象研究了軟件無線電思想在移動通信中應用的可行性,通過構造一個具有開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺,用軟件來完成各種功能。 本文首先從整體上介紹了GSM移動通信系統及其實現過程,通過大量的Matlab仿真詳細論述了GSM蜂窩通信系統中的語音編碼、信道編碼、交織、加密、調制等技術。 其次,文中介紹了GSM信道編碼規則,其中重點闡述了CRC、卷積碼和交織碼的基本原理和算法實現,并完成了三者編碼譯碼的軟件設計,采用FPGA技術實現并驗證了設計的正確性。 最后,對GMSK調制和解調的原理及特點進行論述,并提出了軟件實現的可行性方案,為下一步的軟件設計打下了堅實的基礎。硬件試驗平臺是軟件實現的基礎,因此,文中進行了詳細的分析與設計,并給出了部分電路設計圖,對相關課題的研究具有一定的指導意義和參考價值。
上傳時間: 2013-04-24
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在信息化發展的當前,音視頻等多媒體作為信息的載體,在社會生活的各個領域,起著越來越重要的作用。數字視頻的海量性成為阻礙其應用的的瓶頸之一。在這種情況下,H.264作為新一代的視頻壓縮標準,以其高性能的壓縮效率,成為備受關注的焦點和研究問題。H.264通過運動估計/運動補償(MP/MC)消除視頻時間冗余,對差值圖像進行離散余弦變換(DCT)消除空間冗余,對量化后的系數進行可變長編碼(VLC)消除統計冗余,獲得了極高的壓縮效率。隨著嵌入式處理器性能的逐漸提升和3G網絡即將商用的推動,H.264以其優秀的壓縮性能,無論是無線信道傳輸方面,還是存儲容量有限的嵌入式設備都具有廣闊的應用前景。 但H.264在提升壓縮性能的同時付出的代價是算法復雜度的成倍增加,實際應用中人們對視頻解碼的實時性要求嚴格,已出現的對應算法代碼多基于PC通用處理器實現,而嵌入式設備的主頻和處理能力仍然相對有限,存儲容量相對較小,總線速率相對偏低,因此必須對標準對應算法進行優化移植,才能滿足實際應用的需求。 本文在對H.264標準及其新特性進行詳細介紹后,重點研究了在解碼端如何針對解碼耗時較多的模塊進行改進,然后將算法移植到ARM平臺,并針對平臺特點作出相應優化,最后完成解碼圖象顯示,并給出了測試結果。本文主要完成的工作如下: 詳細分析了H.264的參考軟件JM中解碼流程,并利用測試工具分析了各模塊耗時,針對耗時較多的模塊如插值運算及去塊濾波模塊,提出了對應的改進算法并在H.264的參考軟件JM86上進行了實現,PC測試實驗證明了算法改進的優越性和運算優化的可行性。最后針對ARM平臺,在對程序結構和對應代碼進行優化之后,將其移植到WINCE系統之下,同時給出了WINCE平臺解碼后圖象加速顯示方法,并對最終測試結果與性能做出了評價。
上傳時間: 2013-06-04
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本文提出的煤礦安全系統由基站、基站控制器、控制中心和安全信息終端組成。本系統能夠實時動態監測瓦斯等有害氣體濃度,能夠人機聯防監測礦道中可能存在的安全隱患。井下采用CAN有線網絡和Zigbee無線網絡相結合的混合組網方式,通過礦工攜帶的安全信息終端使監測網延伸到每個采掘工作面,實現動態跟蹤。控制中心通過友好的人機界面可以查看瓦斯濃度、溫度、濕度的最新數據與歷史數據,還可以查看報警記錄,并把這些數據以曲線圖的形式直觀的顯示出來。 基站和基站控制器是以ARM系列LPC2119微處理器為核心設計的,完成安全信息終端和控制中心之間的通信任務。基站和安全信息終端采用了基于Zigbee技術的SZ05系列嵌入式無線收發模塊進行組網通信,采用MC14LC5480語音芯片實現系統的語音功能,基于LPC2119內置的CAN控制器輔以P82C250收發器實現多基站間的網絡連接。基站控制器通過CAN總線與基站組網通信,監測基站工作狀態,協調各基站與移動終端之間的信息傳輸,通過RS232與控制中心PC機進行信息交互。在此硬件平臺的基礎上,給出了基于LPC2119微處理器下的軟件設計過程,包括初始化、無線通信模塊的通信協議制定和通信程序設計、語音功能的軟件設計及編程、基站和基站控制器的通信協議制定和主程序設計、系統監控程序設計及控制中心PC機端人機界面設計等。 經多次調試,實現了控制中心PC機接收安全信息終端檢測的環境參數數據并判斷瓦斯濃度是否超限,還實現了通過人機界面查詢數據、查看曲線圖以及發送命令等。
上傳時間: 2013-07-14
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美國國家半導體公司(National Semiconductor Corporation)宣布推出一款全新的線性均方根(RMS)射頻功率(RF)檢波器,它不但具有業界最高的精確度,而且動態范圍可高達40dB。這款型號為 PowerWise? LMH2120 的芯片擴大了無線網絡的覆蓋范圍,并延長了第三代(3G)及第四代(4G)移動電話的電池壽命。
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上傳時間: 2013-05-20
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隨著通信產業的發展,尤其是今年3G牌照的發放,視頻業務在移動多媒體方面將會有更加重要的地位,所以在移動終端上實現支持高效視頻編碼標準的解碼功能就成為一項非常有實際意義的工作。 H.264作為新一代的高壓縮率的視頻標準,憑借其較高的壓縮率和優秀圖像質量,使得H.264只要利用較小的空間就能存儲更多的視頻數據,在更低的網絡帶寬條件下提供更優質量的視頻。然而高度的壓縮必然付出較高的硬件代價。如何能完成視頻良好解碼并能節約硬件資源成為研究熱點。 考慮到H.264視頻編解碼的計算復雜度,在硬件選擇上一般比較注重高性能處理器的選擇。計算目前主流的實現方式包括ASIC的專用集成芯片實現或者是DSP的軟件實現。ARM處理器伴隨技術的進步,尤其是對支持數字信號處理的功能加強后,在視頻編解碼領域的應用也越來越廣泛。 本文以WindowsCE5.0和S3C2440A嵌入式平臺作為H.264解碼器的載體,研究的代碼版本是t264-src-0.14,主要進行了以下幾個方面的工作: 研究了H.264視頻壓縮標準和它的體系結構,尤其是對解碼器部分進行了硬件要求的分析。 深入研究了WINCE5.0和ARM結合的平臺特性,根據實際的硬件平臺需要,定制了相應的操作系統。 完成了基于T264代碼的解碼庫在WINCE5.0下的移植,并進行了相應的代碼和算法的優化并完成了基于WINCE5.0操作系統下播放程序的編寫。 通過實驗數據證明,在基于單核的ARM芯片中,主要靠軟件進行QCIF格式的H.264視頻解碼從而獲得良好播放效果的方法是有效的。
上傳時間: 2013-07-24
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