Turbo碼是一類并行級聯(lián)的系統(tǒng)卷積碼，它是在綜合級聯(lián)碼、最大后驗(yàn)概率(MAP)譯碼、軟輸入軟輸出及迭代譯碼等理論基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新。Turbo碼的基本原理是通過對編碼器結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，多個(gè)子碼通過交織器隔離進(jìn)行并行級聯(lián)編碼輸出，增大了碼距。譯碼器則以類似內(nèi)燃機(jī)引擎廢氣反復(fù)利用的機(jī)理進(jìn)行迭代譯碼以反復(fù)利用有效信息流，從而獲得卓越的糾錯(cuò)能力。計(jì)算機(jī)仿真表明，Turbo碼不但在加性高斯噪聲信道下性能優(yōu)越，而且具有很強(qiáng)的抗衰落、抗干擾能力，當(dāng)交織長度足夠長時(shí)，其糾錯(cuò)性能接近香農(nóng)極限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場可編程門陣列，是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA技術(shù)具有大規(guī)模、高集成度、高可靠性、設(shè)計(jì)周期短、投資小、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計(jì)的理想選擇。 本論文以東南大學(xué)移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室B3G課題組提出的“支持多天線的廣義多載波無線傳輸技術(shù)”(MIMO-GMC)為背景，分析了Turbo譯碼算法，并針對MIMO-GMC系統(tǒng)的迭代接收機(jī)中所采用的外信息保留和聯(lián)合檢測譯碼迭代的特點(diǎn)，完成了采用滑動(dòng)窗Log-MAP算法的軟輸入、軟輸出的Turbo譯碼器的設(shè)計(jì)。整個(gè)譯碼器模塊的設(shè)計(jì)采用Verilog語言描述，并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)在數(shù)字通信中占有非常重要的地位，數(shù)字通信技術(shù)與FPGA的結(jié)合是現(xiàn)代通信系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢。文中介紹了QPSK調(diào)制解調(diào)的原理，并基于FPGA實(shí)現(xiàn)了QPSK調(diào)制解調(diào)電路。
標(biāo)簽： QPSK andDemodulation Realization Modulation
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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數(shù)字電視技術(shù)和超大規(guī)模深亞微米的系統(tǒng)級芯片設(shè)計(jì)技術(shù)是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中最受關(guān)注的兩個(gè)方向。它們的交叉就是數(shù)字電視應(yīng)用中的一系列系統(tǒng)級芯片和超深亞微米專用集成電路。其中信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號處理前向糾錯(cuò)編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計(jì)和開發(fā)整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。數(shù)字高清晰度電視(Digital HDTV)做為第三代電視標(biāo)準(zhǔn)，已成為當(dāng)今世界高技術(shù)競爭的焦點(diǎn)，本文正是從這個(gè)交叉點(diǎn)上出發(fā)對DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的信道編碼和調(diào)制部分進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了信道內(nèi)編碼部分的硬件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目完成了DVB-H傳輸系統(tǒng)信道編碼的FPGA硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)所有FPGA硬件電路設(shè)計(jì)采用了Veillog HDL語言編寫。同時(shí)對清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的關(guān)鍵技術(shù)做了研究，與DVB標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)技術(shù)做了對比。 本文首先對DVB．H以及COFDM的相關(guān)理論進(jìn)行介紹和研究。然后針對DVB-H信道編碼調(diào)制器中的部分核心算法的FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究工作，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的部分設(shè)計(jì)等。相應(yīng)地對DVB-H信道解碼解調(diào)器中的部分算法的FPGA設(shè)計(jì)的研究工作做了描述，包括符號解交織和比特解交織。同時(shí)對清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T外接收機(jī)中頻域和時(shí)域解交織模塊的FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)做了描述。 筆者在項(xiàng)目中完成的主要工作有： (1)與項(xiàng)目組成員合作制定系統(tǒng)框架，劃分模塊。 (2)對所負(fù)責(zé)的模塊，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的算法進(jìn)行研究并加以優(yōu)化，建立軟件仿真模型，進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)，仿真和實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： DVBH FPGA 發(fā)射端 信道
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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數(shù)字通信系統(tǒng)中，在實(shí)際信道上傳輸數(shù)字信號時(shí)，由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響，接收端所收到的數(shù)字信號不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。為了減小誤碼率，提高接收質(zhì)量，必須采用差錯(cuò)控制編碼。對于數(shù)字視頻通信系統(tǒng)這類高碼率，高要求的系統(tǒng)，為了提供優(yōu)良的圖象質(zhì)量，采用差錯(cuò)控制編碼尤為重要。 本文采用的DVB-T系統(tǒng)差錯(cuò)控制技術(shù)是針對于數(shù)字視頻通信而設(shè)計(jì)的，提出了糾錯(cuò)編碼結(jié)合交織技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案，即RS(204，188，8)截短碼、卷積交織、卷積碼三種技術(shù)的級聯(lián)。各技術(shù)中的參數(shù)設(shè)計(jì)為輸入的MPEG-2傳輸流(TS流)提供了便利，在編碼后可以保持傳輸流的幀結(jié)構(gòu)和同步字節(jié)不改變，使接收端的同步捕獲和同步跟蹤成為可能。 本文首先簡要介紹了差錯(cuò)控制技術(shù)，DVB-T系統(tǒng)，以及硬件實(shí)現(xiàn)所用到的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。然后分別研究RS碼、卷積交織、卷積碼的編解碼原理，并提出了三類技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方案。其中，重點(diǎn)論述了RS碼解碼的硬件實(shí)現(xiàn)。將RS碼解碼分為四個(gè)模塊：伴隨式計(jì)算，BM迭代，錢搜索和錯(cuò)誤值計(jì)算，分別講述每個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)方案并給出仿真結(jié)果。最后，將該差錯(cuò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)輸出速率恒定的實(shí)際數(shù)字視頻通信系統(tǒng)中，按系統(tǒng)需要，加入了接口電路和速率控制的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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正交頻分復(fù)用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)通過將整個(gè)信道分為多個(gè)帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^將信息經(jīng)過子信道獨(dú)立傳輸來實(shí)現(xiàn)通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過循環(huán)前綴來消除符號間干擾(ISI)，通過IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強(qiáng)，在多種通信場合中都得到了應(yīng)用。雖然有著上述優(yōu)點(diǎn)，但為了準(zhǔn)確的恢復(fù)信號，信道估計(jì)是OFDM系統(tǒng)中必須實(shí)現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對OFDM接收機(jī)中的信道估計(jì)模塊的運(yùn)算部件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。首先，研究了OFDM信道估計(jì)的LS算法，一階線性插值算法，二次多項(xiàng)式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計(jì)模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實(shí)現(xiàn)，包括進(jìn)位行波加法器，曼徹斯特進(jìn)位鏈，超前進(jìn)位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點(diǎn)。接著研究了幾種主要的除法器設(shè)計(jì)算法，包括數(shù)字循環(huán)算法，基于函數(shù)迭代的算法，以及CORDIC算法，結(jié)合信道估計(jì)的特點(diǎn)選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實(shí)現(xiàn)的方法。最后，在前面的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了前面的設(shè)計(jì)方案。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 信道估計(jì) 模塊
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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本文以Turbo碼譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，對Turbo碼的迭代譯碼算法及用硬件語言實(shí)現(xiàn)其譯碼算法進(jìn)行了深入研究。 本文首先在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了深入的研究，并用C語言對其MAP譯碼算法進(jìn)行了驗(yàn)證仿真，接著就Turbo碼MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和測試。隨后本文就一些對MAP譯碼性能起著重要影響的參數(shù)也用C程序做了仿真對比。 最后，考慮到硬件實(shí)現(xiàn)的簡化，MAX-Log-MAP算法成為了本文的硬件實(shí)現(xiàn)方案。本文采用了模塊化設(shè)計(jì)，在對各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出了一些改進(jìn)的方案，對Turbo碼編碼器設(shè)計(jì)中的同步問題進(jìn)行了改進(jìn)，對分塊并行Turbo碼譯碼算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。在設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用了“自頂向下”和“自下而上”的設(shè)計(jì)方去，通過功能模塊分割，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，并通過模塊之間的參數(shù)傳遞，使Turbo碼編譯碼器具有較好的靈活性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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JPEG2000是新一代圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn),JPEG2000與傳統(tǒng)JPEG最大的不同,在于它放棄了JPEG所采用的以離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)為主的區(qū)塊編碼方式,而采用以小波轉(zhuǎn)換(Wavelet Transform)為主的多解析編碼方式.離散小波變換算法是現(xiàn)代譜分析工具,在圖像處理與圖像分析領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用.由于JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)具有復(fù)雜的算法,全部用軟件來實(shí)現(xiàn)將會(huì)占用很大的處理器時(shí)間開銷和內(nèi)存開銷,尤其對于實(shí)時(shí)圖像傳輸和處理系統(tǒng),因而用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的部分或全部,就具有重要的意義,本課題的目的就是用硬件電路來實(shí)現(xiàn)JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中的離散小波變換部分,論文研究的主要工作就是設(shè)計(jì)了一個(gè)符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的、高性能的多級二維離散小波變換的硬件電路.論文研究的內(nèi)容主要分為兩部分,第一部分首先分析了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)和離散小波變換的原理,重點(diǎn)研究了離散小波變換的快速算法,包括第一代小波變換所采用的卷積算法和第二代小波變換所采用的提升算法,然后具體分析了離散小波變換在JPEG2000中的具體實(shí)現(xiàn).論文第二部分對兩種離散小波變換快速算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了比較,并選擇卷積濾波算法作為硬件實(shí)現(xiàn)的對象,并采用Daubechies9/7小波基.然后具體設(shè)計(jì)了離散小波變換的各個(gè)模塊,所有的模塊都是有硬件描述語言(Verilog HDL)來實(shí)現(xiàn),經(jīng)過仿真和邏輯綜合,在一塊自行設(shè)計(jì)的FPGA開發(fā)板上進(jìn)行了驗(yàn)證.仿真和驗(yàn)證的結(jié)果表明了該小波變換的硬件電路符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn),具有較高的速度和信噪比.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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最新的研究進(jìn)展是OFDM的出現(xiàn)，并且在2000年出現(xiàn)了第一個(gè)采用此技術(shù)的無線標(biāo)準(zhǔn)(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數(shù)據(jù)速率，因此可以預(yù)想在第四代系統(tǒng)中也將使用此技術(shù)。 寬帶應(yīng)用和高速率數(shù)據(jù)傳輸是OFDM調(diào)制/多址技術(shù)通信系統(tǒng)的重要特征之一。作者通過參與國家863計(jì)劃項(xiàng)目“OFDM通信系統(tǒng)”一年以來的研發(fā)工作，對OFDM通信系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)有了深入的理解，積累了大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并在相關(guān)工作中取得了部分研究成果。 另一方面，關(guān)于寬帶自適應(yīng)均衡技術(shù)的研究在近年來也引起了廣泛的關(guān)注。它是補(bǔ)償信道畸變的重要的技術(shù)之一。作者通過參與該項(xiàng)目FPGA部分的開發(fā)與調(diào)試工作，基于單片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)了均衡部分；此外，作者在頻域自適應(yīng)均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據(jù)上述工作的內(nèi)容展開的。 首先介紹了本課題相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況，主要包括：OFDM系統(tǒng)的技術(shù)原理、技術(shù)優(yōu)勢、歷史和現(xiàn)狀，均衡技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展等。末尾敘述了本課題的來源和研究意義，并簡介了作者的主要工作和貢獻(xiàn)。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時(shí)域均衡器，均是單載波非擴(kuò)頻數(shù)字調(diào)制中常用到的均衡器和均衡算法，為接下來的進(jìn)一步研究作理論參考。 接著，論述了均衡必須用到的信道估計(jì)技術(shù)。重點(diǎn)就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進(jìn)行了數(shù)學(xué)上進(jìn)行了較深入的研究，建立系統(tǒng)模型，并據(jù)此推導(dǎo)了三種頻域均衡的算法：頻域消除HICI，Gauss-Seidel迭代算法，頻域線性內(nèi)插。采用WSSUS信道模型進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統(tǒng)地、有重點(diǎn)地對該方案的原理和實(shí)質(zhì)進(jìn)行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復(fù)雜度和能達(dá)到的性能，并且結(jié)合信道糾錯(cuò)編解碼進(jìn)行了細(xì)致的分析。進(jìn)一步嘗試設(shè)計(jì)了無線局域網(wǎng)OFDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用典型的歐洲Hyperlan2系統(tǒng)為例，把研究成果引入到實(shí)際的整個(gè)系統(tǒng)中來看。結(jié)合具體的系統(tǒng)指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應(yīng)用。 最后，描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號芯片針對OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頻域自適應(yīng)均衡的方法，主要給出了設(shè)計(jì)方法、時(shí)序仿真結(jié)果和處理速度估值等；并結(jié)合最新的FPGA發(fā)展動(dòng)態(tài)和特點(diǎn)，對基于FPGA實(shí)現(xiàn)其他均衡算法的升級空間進(jìn)行了討論。 本文的結(jié)束語中，對作者在本文中所作貢獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，并指出了仍有待深入研究的幾個(gè)問題。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(jì)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心日趨轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，即EDA技術(shù)。EDA技術(shù)采用的自頂向下設(shè)計(jì)流程代替了原有的自下而上設(shè)計(jì)流程，縮短了集成電路的開發(fā)周期，節(jié)省了開發(fā)費(fèi)用，促進(jìn)了集成電路的發(fā)展。布局布線是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題，其性能的好壞直接影響到電子設(shè)計(jì)自動(dòng)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(shí)，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(diǎn)研究了自動(dòng)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(shí)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(shí)序驅(qū)動(dòng)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(yùn)行時(shí)間；時(shí)序驅(qū)動(dòng)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(dòng)布局 布線算法
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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軟件無線電是二十世紀(jì)九十年代提出的一種實(shí)現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個(gè)開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺(tái)，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進(jìn)展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點(diǎn)——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實(shí)現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實(shí)現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)復(fù)用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進(jìn)行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進(jìn)行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗(yàn)證了在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應(yīng)用的靈活性，并對將來的擴(kuò)展問題進(jìn)行了研究和討論，為實(shí)現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
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