正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數字調制技術,具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點,適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求,將成為下一代無線通信系統(4G)的核心調制傳輸技術。 本文首先描述了OFDM技術的基本原理。對OFDM的調制解調以及其中涉及的特性和關鍵技術等做了理論上的分析,指出了OFDM區別于其他調制技術的巨大優勢;然后針對OFDM中的信道估計技術,深入分析了基于FFT級聯的信道估計理論和基于聯合最大似然函數的半盲分組估計理論,在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統的迭代的最大似然估計算法,并利用Matlab做了相應的仿真比較,驗證了它們的有效性。 而后,在Matlab中應用Simulink工具構建OFDM系統仿真平臺。在此平臺上,對OFDM系統在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數下進行了仿真,并給出了數據曲線,通過分析結果可正確評價OFDM系統在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統架構和仿真分析之后,設計并實現了基于FPGA的OFDM調制解調系統。首先根據802.16協議和OFDM系統的具體要求,設定了合理的參數;然后從調制器和解調器的具體組成模塊入手,對串/并轉換,QPSK映射,過采樣處理,插入導頻,添加循環前綴,IFFT/FFT,幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計,詳細介紹了各個模塊的設計和實現過程,并給出了相應的仿真波形和參數說明。其中,針對定點運算的局限性,為系統設計并自定義了24位的浮點運算格式,參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算,在系統參數允許的范圍內,充分利用了有限資源,提高了系統運算精度;然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優化和設計實現,針對原始快速傅立葉變換FPGA實現算法運算空閑時間過多,資源占用較大的問題,提出了帶有流水作業功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優化算法設計方案,使之運用于OFDM基帶處理系統當中并加以實現,結果滿足系統參數的需求。最后以理論分析為依據,對整個OFDM的基帶處理系統進行了系統調試與性能分析,證明了設計的可行性。 綜上所述,本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統的設計、仿真和實現。本設計為OFDM通信系統的進一步改進提供了大量有用的數據。
上傳時間: 2013-04-24
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偏移正交相移鍵控(OQPSK:Offset Quadrature Phase Shift Keying)調制技術是一種恒包絡調制技術,具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點,廣泛應用于衛星通信和移動通信領域。 論文以某型偵收設備中OQPSK解調器的全數字化為研究背景,設計并實現了基于FPGA的全數字OQPSK調制解調器,其中調制器主要用于仿真未知信號,作為測試信號源。論文研究了全數字OQPSK調制解調的基本算法,包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復、定時恢復等;完成了整個調制解調算法的MATLAB仿真。在此基礎上,采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司ISE7.1開發環境下設計并實現了各個算法模塊,并在硬件平臺上加以實現。通過實際現場測試,實現了對所偵收信號的正確解調。論文還實現了解調器的百兆以太網接口,使得系統可以方便地將解調數據發送給計算機進行后續處理。
上傳時間: 2013-05-19
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本文主要研究一種隔離器高速數據通信卡設計,并對基于PCI總線的內外網數據通訊和交換的硬件編程實現進行詳細的說明,最后在pc機windows平臺下對數據通信卡進行吞吐量和穩定性的測試。 首先介紹了網絡安全的現狀以及物理網絡隔離的原理和重要性,并敘述了網絡隔離產品的發展,接著介紹網絡隔離系統,并提出硬件平臺的總體設計方案:重點敘述了網閘內外網通訊的硬件核心數據通信卡設計思路和數據的流程,以及基于FPGA的PCI接口外部邏輯設計,并對該數據通訊卡在windows平臺雙機之間通訊作了測試,并對測試結果作了分析。
上傳時間: 2013-07-30
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眾所周知,信息傳輸的核心問題是有效性和可靠性,調制解調技術的發展正是體現了這一思想。從最早的模擬調幅調頻技術的日益完善,到現在數字調制技術的廣泛運用,使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調制作為一種新的調制技術,因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應用。 本文對基于FPGA的16QAM調制解調進行了討論和研究。首先對16QAM調制解調原理進行了闡述,建立了16QAM調制解調系統的數學模型,然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調制解調系統的設計方案。最后編寫Verilog代碼實現了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417,并通過軟件編程對其進行了相關調試。文中詳細介紹了基帶成形濾波器、載波恢復和定時同步的基本原理及其設計方法。首先用Matlab對整個16QAM系統進行了軟件仿真;然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環境下完成了系統關鍵算法的編寫、行為仿真和綜合,最后詳細闡述了異步串口(UART)的FPGA實現,把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
上傳時間: 2013-06-12
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本文介紹了一種采用單片FPGA 芯片進行出租車計費器的設計方法,主要闡述如何使用新興的EDA 器件取代傳統的電子設計方法,利用FPGA 的可編程性,簡潔而又多變的設計方法,縮短了研發周期,同時使出租車計費器體積更小功能更強大。本設計不僅實現了出租車計費器所需的一些基本功能,同時考慮到出租車行業的一些特殊性,更注重了把一些新的思路加入到設計中。主要包括采用了FPGA 芯片,使用VHDL 語言進行編程,使其具有了更強的移植性,更加利于產品升級;利用LCD 液晶顯示取代了傳統的LED顯示,使其在顯示時更靈活多變,可以按需要改變顯示內容而不拘泥于硬件; 靈活的計價標準設定使得油價波動等成本因數和出租車價格聯動成為可能; 同時也增加了統計功能、密碼設定、超速警報、路橋費等新的功能使得本設計更加具有實用價值。
上傳時間: 2013-08-02
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本文應用EDA技術,基于FPGA器件設計與實現UART,并采用CRC校驗。主要工作如下: 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來實現。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來實現異步串行通信的接收、發送和接口控制功能,利用FPGA集成度比較高,具有在線可編程能力,在其完成各種功能的同時,完全可以將串行通信接口構建其中,可根據實際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語言非常容易掌握,功能比VHDL更強大的特點,可以在設計時不斷修改程序,來適用不同規模的應用,而且采用Verilog輸入法與工藝性無關,利用系統設計時對芯片的要求,施加不同的約束條件,即可設計出實際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對程序進行功能仿真和時序仿真,以驗證設計是否能獲得所期望的功能,確定設計程序配置到邏輯芯片之后是否可以運行,以及程序在目標器件中的時序關系。 4、為保證數據傳輸的正確性,采用循環冗余校驗CRC(CyclicRedundancyCheck),該編碼簡單,誤判概率低,為了減少硬件成本,降低硬件設計的復雜度,本設計通過CRC算法軟件實現。 實驗結果表明,基于EDA技術的現場可編程門陣列FPGA集成度高,結構靈活,設計方法多樣,開發周期短,調試方便,修改容易,采用FPGA較好地實現了串行數據的通信功能,并對數據作了一定的處理,本設計中為CRC校驗。另外,可以利用FPGA的在線可編程特性,對本設計電路進行功能擴展,以滿足更高的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著FPGA技術的出現,憑借著它在設計上的優越性,使得它在各電子設計領域上備受關注。在數字控制系統的應用領域也越來越廣泛。本課題主要研究了FPGA技術和無線通訊技術在高頻感應加熱控制系統的應用,目的在于實現一個安全穩定的高頻感應加熱環境。 本文首先介紹了高頻感應加熱系統所涉及的一些概念及所要用到的一些技術。然后對系統實現的原理及實現可行性進行了深入的研究分析,確定了主電路的拓撲結構為串聯諧振式,功率調節方式為容性移相調功:計算確定了系統中各個元件的參數和符號。最后按照FPGA的設計流程,設計實現了系統所需的各個硬件電路。 本文將無線通訊的技術引入了高頻感應加熱系統的控制。利用FPGA技術將RF無線通訊電路的控制部分與其他控制電路集成到一塊FPGA芯片里,這樣大大縮小了系統的體積,提高了系統的穩定性。使得對高頻感應加熱系統的控制更加智能化,同時也使得其操作安全性得到了很大的提高,從而達到了我們的目的。 研究結果表明,利用FPGA技術以及無線通訊技術的集成來實現智能化數字控制系統是很可行的方法。本文研究的感應加熱控制系統運行良好。
上傳時間: 2013-05-31
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數字存儲示波器(DSO)上世紀八十年代開始出現,由于當時它的帶寬和分辨率較低,實時性較差,沒有具備模擬示波器的某些特點,因此并沒有受到人們的重視。隨著數字電路、大規模集成電路及微處理器技術的發展,尤其是高速模/數(A/D)轉換器及半導體存儲器(RAM)的發展,數字存儲示波器的采樣速率和實時性能得到了很大的提高,在工程測量中,越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達1GHz,分辨率為8Bits,實時帶寬為200MHz數字存儲示波器的研制。通過對具體功能和技術指標的分析,提出了FPGA+ARM架構的技術方案。然后,本文分模塊詳細敘述了整機系統中部分模塊,包括前端高速A/D轉換器和FPGA的硬件模塊設計,數據處理模塊軟件的設計,以及DSO的GPIB擴展接口邏輯模塊的設計。 本文在分析了傳統DSO架構的基礎上,提出了本系統的設計思想和實現方案。在高速A/D選擇上,國家半導體公司2005年推出的雙通道采樣速率達500MHz高速A/D轉換器芯片ADC08D500,利用其雙邊沿采樣模式(DES)實現對單通道1GHz的采樣速率,并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數據緩沖單元和存儲單元,提高了系統的集成度和穩定性。其中,FPGA緩沖單元完成對不同時基情況下多通道數據的抽取,處理單元完成對數據正弦內插的計算,而DSO中其余數據處理功能包括數字濾波和FFT設計在后端的ARM內完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內集成,不僅充分利用了FPGA內豐富的邏輯資源,而且降低了整機成本,也減少了電路規模。 最后,利用ChipscopePro工具對采樣系統進行調試,并分析了數據中的壞數據產生的原因,提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數據。
上傳時間: 2013-07-07
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本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統工作原理的基礎上,根據紅外圖像處理系統的實際應用,研究了相應的圖像處理算法,為使其實時實現,本文對算法基于FPGA的高效硬件實現進行了深入研究。首先對IRFRA器件的工作原理和讀出電路結構進行了分析,敘述了相應的驅動電路設計原理和相關模擬電路的處理技術。然后,以本文設計的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統為運行平臺,針對紅外溫差成像圖像高背景、低對比度的特點和系統中主要存在的非均勻性圖案噪聲,研究了非均勻性校正和直方圖投影增強算法的實時實現技術。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實現技術,拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強算法作為重點,引入了一種易于FPGA實現、基于雙閾值調節、可有效改善系統成像質量的增強算法。并在FPGA硬件平臺上成功地實現了該算法。最后,本系統還將處理后的圖像數據轉化成了全電視信號,實時地顯示在監視器上。實驗結果表明,本文設計的系統,能夠很好地完成大容量數據流的實時處理,有效地改善了圖像質量,顯著提高了圖像顯示效果。
上傳時間: 2013-07-02
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發展,紅外技術的應用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術的發展,討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式,分析了紅外非均勻性產生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償的方法,對紅外圖像處理技術做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序,并對三種校正方法做了比較。
上傳時間: 2013-08-03
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