H.264/AVC是國際電信聯(lián)盟與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)聯(lián)合推出的活動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱H.264。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會(huì)議、視頻存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應(yīng)可變長(zhǎng)編碼)編碼算法研究及FPGA實(shí)現(xiàn)。對(duì)于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長(zhǎng)編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標(biāo)準(zhǔn)不同，它所有的編碼都是基于上下文進(jìn)行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設(shè)計(jì)上的困難。 作者在全面學(xué)習(xí)H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎(chǔ)上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結(jié)構(gòu)框圖，并總結(jié)出了影響CAVLC編碼器實(shí)現(xiàn)的瓶頸。針對(duì)這些瓶頸，對(duì)CAVLC編碼器中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)包括多參考?jí)K的表格預(yù)測(cè)法、快速查找表法、算術(shù)消除法等。最后，用Verilog硬件描述語言對(duì)所設(shè)計(jì)的CAVLC編碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對(duì)其主要功能模塊進(jìn)行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗(yàn)證了它們的功能。結(jié)果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實(shí)時(shí)通信要求，為整個(gè)CAVLC編碼器的實(shí)時(shí)通信提供了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-06-04
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近年來，移動(dòng)通信技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應(yīng)用，各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關(guān)鍵技術(shù)日新月異。由于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)可以高效地利用頻譜資源并有效地對(duì)抗頻率選擇性衰落，多入多出(MIMO)利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM-MIMO技術(shù)被廣泛認(rèn)為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)今移動(dòng)通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 本文對(duì)OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)--數(shù)字下變頻，OFDM同步、解調(diào)進(jìn)行了相關(guān)研究，在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上，完成了數(shù)字下變頻，OFDM同步和解調(diào)的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過功能仿真、時(shí)序仿真、板級(jí)電路測(cè)試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點(diǎn)，然后對(duì)同步技術(shù)和數(shù)字下變頻技術(shù)作了相應(yīng)的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即是針對(duì)系統(tǒng)中存在的時(shí)間偏差、頻率偏差進(jìn)行定時(shí)恢復(fù)、頻偏的估計(jì)與補(bǔ)償，來減少各種同步偏差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術(shù)之一，其基本功能是從高速中頻數(shù)字信號(hào)中提取所需的窄帶信號(hào)，將其下變頻為基帶信號(hào)，降低數(shù)據(jù)率，以供后續(xù)DSP器件作進(jìn)一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面，本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在實(shí)現(xiàn)上作了一些簡(jiǎn)化，節(jié)約了硬件資源。 在對(duì)時(shí)間同步的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面，本文采用了利用PN序列進(jìn)行時(shí)間同步的算法。在實(shí)現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動(dòng)相關(guān)運(yùn)算，更有效的利用了同步數(shù)據(jù)，達(dá)到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面，本文采用重復(fù)的PN碼兩兩相關(guān)來估計(jì)頻偏值，并聯(lián)合一個(gè)二階負(fù)反饋環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。該算法利用環(huán)路自身噪聲帶寬抑制噪聲，提高頻率估計(jì)精度，并同時(shí)利用負(fù)反饋擴(kuò)大頻偏估計(jì)范圍。本文在對(duì)算法的詳細(xì)研究分析的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： OFDMMIMO FPGA 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)及技術(shù)是目前通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本系統(tǒng)采用了第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù)，采用直接序列擴(kuò)頻方式實(shí)現(xiàn)多路寬帶信號(hào)的碼分復(fù)用傳輸。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們綜合考慮了系統(tǒng)性能要求，功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與系統(tǒng)資源利用率，選擇了并行導(dǎo)頻體制、串行滑動(dòng)相關(guān)捕獲方式、延遲鎖相環(huán)跟蹤機(jī)制、導(dǎo)頻信道估計(jì)方案和相干解擴(kuò)方式，并在Quartus軟件平臺(tái)上采用VHDL語言，在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對(duì)硬件測(cè)試板的測(cè)試表明文中介紹的方案和設(shè)計(jì)方法是可行和有效的。并在測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)提出了改進(jìn)意見。
標(biāo)簽： FPGA 多路 分 通信系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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用戶對(duì)寬帶無線接入業(yè)務(wù)、尤其是對(duì)于寬帶無線化以及移動(dòng)化的需求日益增加,使無線寬帶接入技術(shù)WiMAX(World interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技術(shù))應(yīng)運(yùn)而生、迅猛發(fā)展,成為這兩年業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。除了通常的互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用外,它還將在提供IPTV和VOIP等寬帶業(yè)務(wù)方面取得成功,它還有可能成為一種先進(jìn)的4G蜂窩電話技術(shù)。WiMAX未來將進(jìn)入蜂窩電話、筆記本電腦和機(jī)頂盒等應(yīng)用中。 本文在介紹WiMAX傳輸標(biāo)準(zhǔn)802.16d基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了WiMAX接收機(jī)中信道解調(diào)芯片中的自動(dòng)增益控制(Automatic Gain Control,AGC)部分。首先介紹了自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的基本組成和其主要特性指標(biāo),通過對(duì)一個(gè)步進(jìn)式AGC的分析,得到AGC模型的輸出公式。然后針對(duì)WiMAX接收機(jī)內(nèi)AGC系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及AGC電路進(jìn)行介紹和理論分析。本文采用SPW(Signal Processing WorkSystem)模型對(duì)AGC電路基本結(jié)構(gòu)的算法分析,并結(jié)合仿真結(jié)果對(duì)AGC電路做了詳盡解說并對(duì)參數(shù)進(jìn)行了解釋說明。 最后給出了基于SPW和FPGA(Field Programmable Gate Array)驗(yàn)證的結(jié)果。通過SPW對(duì)AGC進(jìn)行了單獨(dú)的性能測(cè)試,并結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的性能測(cè)試來說明AGC可以和系統(tǒng)的其他模塊協(xié)同工作。在FPGA測(cè)試中,可以證明用Verilog實(shí)現(xiàn)后AGC也同樣能較好的工作。 本文實(shí)現(xiàn)的基于導(dǎo)頻的步進(jìn)式的數(shù)字AGC是針對(duì)WiMAX系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制電路提出的解決方案。此算法結(jié)合WiMAX系統(tǒng)的傳輸方式,提出的算法具有迅速鎖定信號(hào)的特點(diǎn),能夠滿足WiMAX系統(tǒng)的要求。同時(shí),由于各種關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)為寄存器可配的方式,具有很好的靈活性,也就具有了更高的移植性,可以作為一種通用的數(shù)字AGC算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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低密度校驗(yàn)碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個(gè)，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對(duì)母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可變碼長(zhǎng)、可變碼率，一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡(jiǎn)；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實(shí)現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長(zhǎng)成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時(shí)簡(jiǎn)化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級(jí)降低為4級(jí)；為了縮短編碼延時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級(jí)流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：相比RU算法，新方案對(duì)可變碼長(zhǎng)、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗(yàn)證。 通過在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測(cè)表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對(duì)應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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可編程邏輯芯片特別是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)芯片的快速發(fā)展，使得新的芯片能夠根據(jù)具體應(yīng)用動(dòng)態(tài)地調(diào)整結(jié)構(gòu)以獲得更好的性能，這類芯片稱為動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片(Dynamically ReconfigurableFPGA，DRFPGA)。然而，使用這類芯片構(gòu)建的可重構(gòu)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用前還有許多問題需要解決。一個(gè)基本的問題就是動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片中的可重構(gòu)功能單元(Reconfigurable Functional Unit，RFU)的模塊布局問題和模塊間的布線問題。 本文從基本的FPGA芯片結(jié)構(gòu)和CAD算法談起，介紹了可重構(gòu)計(jì)算的概念，建立了可重構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)模型和動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片模型，在此模型上提出一個(gè)基于劃分和時(shí)延驅(qū)動(dòng)的在線布局算法，和一個(gè)基于Pathfinder協(xié)商擁塞算法的布線算法，來解決動(dòng)態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片的布局和布線問題。由硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)描述的電路首先被劃分成有限數(shù)目的層，然后將這些電路層布局到芯片的每一層，同時(shí)確保關(guān)鍵路徑的時(shí)延最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，布局算法與傳統(tǒng)的布局算法(或者文獻(xiàn)[37]中的算法)相比，在時(shí)延上平均減少27％，在線長(zhǎng)上平均減少34％(或者11％)，在運(yùn)行時(shí)間上平均減少42％(或者97％)。布線算法與傳統(tǒng)的布線算法相比，能夠?qū)⒕€長(zhǎng)降低26％，將水平通道寬度降低27％，顯示出較高的性能。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài)可重構(gòu) 布局布線 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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本文對(duì)基于FPGA的CCSDS圖像壓縮和AES加密算法的實(shí)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的編解碼器。從算法性能和硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度兩個(gè)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(shí)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(yùn)算單元，從而很大程度上提高了模塊的運(yùn)行速度，并降低了芯片的使用面積； (4)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊級(jí)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(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行模塊級(jí)和系統(tǒng)級(jí)的功能仿真、時(shí)序仿真和驗(yàn)證。在硬件系統(tǒng)測(cè)試階段，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)FPGA與PC機(jī)的串口通信模塊，提高了系統(tǒng)驗(yàn)證的工作效率。
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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數(shù)字語音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語音信號(hào)壓縮編碼是數(shù)字語音信號(hào)處理的一個(gè)方面，它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺(tái)在數(shù)字信號(hào)處理和通信領(lǐng)域具有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測(cè)試及硬件升級(jí)。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)聲碼器的研究與設(shè)計(jì)。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對(duì)MELP算法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實(shí)現(xiàn)過程，最后本文把重點(diǎn)放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計(jì)上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計(jì)了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測(cè)分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運(yùn)用SignalCompiler對(duì)編解碼系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設(shè)計(jì)的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替，仿真結(jié)果表明，合成語音信號(hào)與原始信號(hào)很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)于一體，是一個(gè)全面基于數(shù)字信號(hào)處理的全新概念的通信系統(tǒng)，其技術(shù)體制和原理與常規(guī)跳頻完全不同，較好地解決了數(shù)據(jù)速率和跟蹤干擾等問題，代表了當(dāng)前短波通信的一個(gè)重要發(fā)展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統(tǒng)，并獲得了成功，但我國對(duì)該體制和技術(shù)的研究還處于初始階段，目前還不太成熟，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎(chǔ)上對(duì)差分跳頻進(jìn)行了研究，用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測(cè)試及硬件升級(jí)。而且設(shè)計(jì)中盡量采用軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理盡量靠近天線，從而建立一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺(tái)，用軟件編程來實(shí)現(xiàn)差分跳頻的各種功能，從基于硬件的設(shè)計(jì)方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義，闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識(shí)別的實(shí)現(xiàn)方案。在頻率合成中，著重對(duì)DDS的相位截?cái)嗾`差及幅度量化誤差進(jìn)行仿真，找出基于FPGA實(shí)現(xiàn)的最佳參數(shù)及改善方法。在頻率識(shí)別中，基于Xilinx公司提供FFT IP核，接收端中的位同步，頻率識(shí)別均在FFT的理論上進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作基于FPGA的電路板。 設(shè)計(jì)中跳頻圖案、直接數(shù)字頻率合成器、頻率識(shí)別、位同步、跳頻圖案恢復(fù)、線性調(diào)頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)化的需求，將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對(duì)OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)；然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù)，深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法，并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較，驗(yàn)證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上，對(duì)OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過分析結(jié)果可正確評(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設(shè)定了合理的參數(shù)；然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手，對(duì)串/并轉(zhuǎn)換，QPSK映射，過采樣處理，插入導(dǎo)頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說明。其中，針對(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi)，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度；然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)間過多，資源占用較大的問題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案，使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn)，結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述，本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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