LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現(xiàn)的前提下，結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時，系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設(shè)計與實現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實現(xiàn)的一個障礙；論文針對實際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過對多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長，設(shè)計了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器，分別設(shè)計了其整體結(jié)構(gòu)，并對每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究，設(shè)計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進(jìn)行了時序仿真；根據(jù)時序仿真結(jié)果和綜合報告對三種編碼方案進(jìn)行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對其進(jìn)行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現(xiàn)性。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 編碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-02
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動，成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時序控制復(fù)雜，如何實現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運算單元的FPGA設(shè)計和譯碼的時序控制進(jìn)行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和MODELSIM分別對譯碼器進(jìn)行了功能驗證和時序驗證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-04-24
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1993年，Turbo碼的提出，以其接近Shannon極限的優(yōu)異的性能在編碼界引起了轟動，并成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，Turbo碼已經(jīng)應(yīng)用到很多實際通信系統(tǒng)中。同時，如何實現(xiàn)Turbo碼編譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)Turbo碼編譯碼器為研究目標(biāo)，首先分析了Turbo碼的基本編譯碼原理和3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼編碼結(jié)構(gòu)。然后分析了MAP譯碼算法，Log-MAP譯碼算法和Max-Log-MAP譯碼算法，接著仔細(xì)分析了對系統(tǒng)性能影響的各個參數(shù)并逐一進(jìn)行選擇，最后對各個選擇的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，對仿真的結(jié)果進(jìn)行比較論證，確定滿足系統(tǒng)性能要求的各個參數(shù)。 論文在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了Turbo碼編碼器的設(shè)計實現(xiàn)和硬件測試，選擇Max-Log-MAP譯碼算法進(jìn)行了Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計實現(xiàn)和硬件測試。最后完成整個通信系統(tǒng)的搭建和調(diào)試。主要針對FPGA實現(xiàn)的數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、Max-Log-MAP算法子譯碼器關(guān)鍵運算單元的FPGA設(shè)計和譯碼的時序控制進(jìn)行了深入研究，完成了固定譯碼長度的Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計實現(xiàn)，并利用MODELSIM和MATLAB分別對譯碼器進(jìn)行了時序功能驗證和FPGA定點仿真測試。
上傳時間： 2013-05-30
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來，傳統(tǒng)的高速電互連技術(shù)面臨著越來越嚴(yán)重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優(yōu)勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學(xué)研究的熱點問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網(wǎng)絡(luò)論壇)論壇提出的甚短距離光互連協(xié)議，主要面向主干網(wǎng)，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協(xié)議具有非常重要的研究意義。 本論文將協(xié)議功能分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來設(shè)計，鏈路層功能包括了協(xié)議原語設(shè)計，數(shù)據(jù)幀格式和數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計，流量控制機(jī)制設(shè)計，協(xié)議通道初始化設(shè)計，錯誤檢測機(jī)制設(shè)計和空閑字符產(chǎn)生、時鐘補償方式設(shè)計；物理層功能包含了數(shù)據(jù)的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數(shù)據(jù)編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)實現(xiàn)了定制協(xié)議的單通道模式。重點是數(shù)據(jù)鏈路層的實現(xiàn)，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產(chǎn)權(quán))——RocketIO來實現(xiàn)。實現(xiàn)的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發(fā)環(huán)境)開發(fā)流程，使用的設(shè)計工具包括:ISE，MODELSIM，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實現(xiàn)的協(xié)議進(jìn)行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結(jié)果表明，實現(xiàn)的單通道模式，支持的最高串行頻率達(dá)到3.5GHz，完全滿足了光互連驗證系統(tǒng)初期的要求，同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質(zhì)量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
標(biāo)簽： FPGA 板級 光互連 協(xié)議研究
上傳時間： 2013-06-28
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擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實現(xiàn)碼分多址,目前廣泛應(yīng)用于通信抗干擾、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航、保密通信、測距和定位等各個方面。另外,隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字接收機(jī)和軟件無線電也已經(jīng)是現(xiàn)代通信研究的一個熱點。 本文正是順應(yīng)這種發(fā)展趨勢,在某工程項目的通信分系統(tǒng)中建立CDMA直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。 本文作者承擔(dān)了多點無線擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的研究,建立了一個完整的仿真系統(tǒng)。提出了適合于本系統(tǒng)的實現(xiàn)算法,同時還建立了基于軟件無線電平臺的系統(tǒng)的全FPGA設(shè)計和實現(xiàn),包括各個模塊的測試和整個系統(tǒng)的聯(lián)合測試。 文章的主要內(nèi)容如下： 1.簡述了擴(kuò)頻通信及軟件無線電的發(fā)展及現(xiàn)狀。 2. 對直擴(kuò)系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)中采用的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)包括擴(kuò)頻碼的研究和選取,擴(kuò)頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應(yīng)門限的研究。 3.詳細(xì)討論了該多點無線通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),提出了適合于本系統(tǒng)的算法。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和設(shè)計參數(shù),接著分為物理層和鏈路層詳細(xì)闡述了各個模塊的設(shè)計與仿真,包括matlab仿真和MODELSIM仿真,文中給出了大量的仿真結(jié)果圖。仿真結(jié)果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 4.介紹了該多點無線通信系統(tǒng)的硬件平臺與系統(tǒng)調(diào)試。首先介紹了系統(tǒng)的硬件平臺和硬件框圖,介紹了系統(tǒng)的相關(guān)器件及其配置,接著介紹了FPGA的開發(fā)流程、開發(fā)工具、設(shè)計原則及遇到的相關(guān)問題,最后介紹了系統(tǒng)的設(shè)計驗證與性能分析,給出了系統(tǒng)的調(diào)試方案和調(diào)試結(jié)果。 本文所討論的多點無線通信系統(tǒng)已經(jīng)在某工程項目的通信分系統(tǒng)中實現(xiàn)。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實用價值。
標(biāo)簽： 多點 無線擴(kuò)頻 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標(biāo)，作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計與實現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評估，算法特點的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴(kuò)展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復(fù)雜耗時的模塊一運動估計模塊，設(shè)計相應(yīng)的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運動補償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預(yù)測采用了可變塊尺寸的運動估計，同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測，可以改善運動補償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設(shè)計與實現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計中，將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合，提供高性能的并行計算能力，同時，采用合理的存儲器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在MODELSIM環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設(shè)計的RTL級的仿真驗證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。
標(biāo)簽： DSPFPGA H264 264 AVC
上傳時間： 2013-07-24
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本文對基于FPGA的CCSDS圖像壓縮和AES加密算法的實現(xiàn)進(jìn)行了研究。主要完成的工作有： (1)深入研究CCSDS圖像壓縮算法，并根據(jù)其編碼方案，設(shè)計并實現(xiàn)了相應(yīng)的編解碼器。從算法性能和硬件實現(xiàn)復(fù)雜度兩個方面，將該算法與具有類似算法結(jié)構(gòu)的JPEG2000和SPIHT圖像壓縮算法作比較分析； (2)利用硬件描述語言VerilogHDL實現(xiàn)CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法； (3)優(yōu)化算法復(fù)雜度較大的功能模塊，如小波變換模塊等。使用雙端口內(nèi)存模塊增加數(shù)據(jù)讀寫速度，利用DSP塊處理核心運算單元，從而很大程度上提高了模塊的運行速度，并降低了芯片的使用面積； (4)設(shè)計并實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊級流水線，在幾乎不增加占用芯片面積的情況下，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量； (5)在QuartusⅡ和MODELSIM仿真環(huán)境下對該系統(tǒng)進(jìn)行模塊級和系統(tǒng)級的功能仿真、時序仿真和驗證。在硬件系統(tǒng)測試階段，設(shè)計并實現(xiàn)FPGA與PC機(jī)的串口通信模塊，提高了系統(tǒng)驗證的工作效率。
上傳時間： 2013-05-19
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本文重點研究的是補償編碼鍵控(CCK)的調(diào)制與解調(diào)算法原理，以及基于FPGA進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)。作為IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵的調(diào)制技術(shù)，CCK碼具有良好的相關(guān)特性，能夠在高速率傳輸數(shù)據(jù)的同時有效的克服多徑效應(yīng)。本文首先對WLAN的結(jié)構(gòu)和特點進(jìn)行了簡單介紹，對其中的IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，并著重分析了其物理層基帶部分的結(jié)構(gòu)和規(guī)范。然后系統(tǒng)的介紹了CCK碼的特點，重點對11Mb/s模式下基于“基本CCK碼字集”的CCK調(diào)制原理和基于快速沃爾什變換(FWT)塊的CCK解調(diào)原理進(jìn)行了分析討論。接下來通過在Matlab中對調(diào)制和解調(diào)方案的仿真，得到了正確的理論數(shù)據(jù)，并驗證了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。最后在Xilinx公司的ISE6.2開發(fā)環(huán)境下，使用硬件描述語言Verilog HDL對CCK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)在FPGA中進(jìn)行了設(shè)計，然后將整個系統(tǒng)在MODELSIM中進(jìn)行了功能仿真。理論分析和仿真結(jié)果的比較表明系統(tǒng)設(shè)計是正確的，而且系統(tǒng)性能良好。 本文所設(shè)計的基于FPGA的CCK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)具有集成度高、穩(wěn)定性強(qiáng)和能夠在線軟件更新等特點。研究成果可以給將來設(shè)計更高性能、更高集成度的基帶WLAN芯片提供基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： CCK 基帶 調(diào)制 解調(diào)技術(shù)
上傳時間： 2013-06-02
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險與費用增加、上市時間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計服務(wù)者和芯片集成者三個層次。SOC設(shè)計已走向基于IP集成的平臺設(shè)計階段，經(jīng)過嚴(yán)格驗證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動測試系統(tǒng)的核心，在測試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國內(nèi)外發(fā)展的最新動態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計和實現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對FPGA開發(fā)所具備的基本知識作了簡要介紹。文中對GPIB總線進(jìn)行了簡單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計的主要思想，重點在于論述怎樣用FPGA來實現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實現(xiàn)。同時，對數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說明。在設(shè)計的時候采用基于模塊化設(shè)計思想，用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述，通過Synplifv軟件的綜合，用MODELSIM對設(shè)計進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號采取類似畫電路圖的方法完成整個系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗證設(shè)計思想，借助EDA工具對GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計過程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計的發(fā)展趨勢，指出了開展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步和日益成熟，計算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。由于ISA數(shù)據(jù)采集卡的固有缺陷，PCI接口的數(shù)據(jù)采集卡將逐漸取代ISA數(shù)據(jù)采集卡，成為數(shù)據(jù)采集的主流。為了簡化PCI數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)采集可靠性，本文研究并開發(fā)了一種基于FPGA的PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)。 論文對PCI對目標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)的原理和方法進(jìn)行了深入研究，設(shè)計了基于FPGA的PCI數(shù)據(jù)采集卡的硬件電路，通過在FPGA中嵌入了PCI目標(biāo)設(shè)備的IP核與用戶邏輯部分，構(gòu)成了SOPC系統(tǒng)。使用Verilog硬件描述語言設(shè)計并實現(xiàn)了FPGA內(nèi)部采集數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)管理寄存器和FIFO數(shù)據(jù)緩沖隊列等模塊電路。利用MODELSIM對PCI系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。完成了系統(tǒng)硬件電路PCB板的設(shè)計，最終制作了PCI數(shù)據(jù)采集卡。 論文針對PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)軟件需求，研究了WDM設(shè)備驅(qū)動軟件、Windows環(huán)境的簡易虛擬示波器以及簡易虛擬邏輯儀實現(xiàn)原理和方法。利用DriverStudio+Windows DDK for XP+VC6的軟件平臺，開發(fā)了WDM設(shè)備驅(qū)動程序。實現(xiàn)了Windows環(huán)境的簡易虛擬示波器，和簡易虛擬邏輯儀。系統(tǒng)測試結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計正確，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，功能和指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。
標(biāo)簽： FPGA PCI 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時間： 2013-07-22
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