软件无线电技术自20世纪90年代提出以后,在许多通信系统中得到了广泛应用。本文研究了一种软件无线电数字通信系统方案的设计,并着重研究了其中中频处理单元的设计和实现。针对实际应用,本文提出了一个基于FPGA和DSP的软件无线电中频/基带数字化处理系统的设计方案。该系统的特点是所有的中频信号处理算法全部由软件实现,它主要包括高速A/D、超大规模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存储器等,其中超大规模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系统的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416,FPGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676,既兼顾速度和灵活性,又具有较强的通用性。 本文根据“基于FPGA的中频数字化处理平台的建立及若干关键算法的实现”研究课题,主要完成了软件无线电通信系统中频数字化若干关键算法实现的任务,具体包括通用数字中频板的设计、中频板上FPGA和DSP、D/A的接口设计、各种数字通信关键技术(数字上/下变频、调制解调、信道编译码、交织解交织等)的FPGA实现。本文研究的系统分别在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等软件中进行了仿真和验证,并已交付使用。结果表明,本文提出的方案正确可行,达到了预定要求。本文的工作对其它软件无线电系统的实现也具有较大的参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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本文主要研究了数字声音广播系统(DAB)内交织器与解交织器的算法及硬件实现方法。时间交织器与解交织器的硬件实现可以有几种实现方案,本文对其性能进行了分析比较,选择了一种工程中实用的设计方案进行设计,并将设计结果以FPGA设计验证。时间解交织器的交织速度、电路面积、占用内存、是设计中主要因素,文中采用了单口SRAM实现,减少了对存储器的使用,利用lC设计的优化设计方法来改善电路的面积。硬件实现是采用工业EDA标准Top-to-Down设计思想来设计时间解交织,使用verilogHDL硬件描述语言来描述解交织器,用Cadence Nc-verilog进行仿真,Debussy进行debug,在Altera公司的FPGA开发板上进行测试,然后用ASIC实现。测试结果证明:时间解交织器的输出正确,实现速度较快,占用面积较小。
上传时间: 2013-04-24
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本文主要研究了近年来发展很快的一种高效的调制技术——连续相位调制(CPM)。与其它调制技术相比,它具有较高的带宽和功率利用率,这也令它在通信资源日益紧张的今天得到了越来越多的关注。CPM信号包含大量的信号形式,它们的共同特点是信号包络恒定、相位连续,尤其适合于无线通信。 本文首先介绍了CPM信号的一般表达式及其功率谱密度公式,在此基础上对CPM信号特性做了分析研究,并对其功率谱密度进行了计算机仿真,分析得出了CPM信号各调制参数的取值对其谱特性的影响;然后对CPM信号的各种解调方法进行了深入研究,对不同方法的解调性能作了仿真,通过比较分析得出解调性能、调制参数与系统实现复杂度之间相互制约的关系;最后,在前面分析研究的基础上,完成了一个实际通信系统中信号检测算法的。FPGA实现。
上传时间: 2013-05-29
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本文完成了一种高速高性能数字脉冲压缩处理器的设计和FPGA实现,包括系统架构设计、方案论证及仿真、算法实现、结果的测试等。 绪论部分首先阐明了本课题研究的背景和意义,概述了雷达数字脉冲压缩系统的主要研究内容,关键技术及其发展趋势,然后介绍了数字脉冲压缩系统设计与实现的要求,最后给出了本文的主要研究内容。 第二章叙述了线性调频信号脉冲压缩的基本原理,对系统设计的实现方法进行了实时性方面的论证,并基于MATLAB做了仿真分析。 第三章从数字系统结构化设计方面将本系统划分为三个部分:输入部分、脉压计算部分、输出部分,并在流程图中对各部分所要实现的功能做了介绍。 第四章首先总结了数字脉冲压缩的实现途径;提出了基于自定制浮点数据格式和分时复用蝶型结构的数字脉冲压缩系统设计思想,对其关键技术进行了深入的研究。 第五章对输入输出模块的功能做了详细的描述,设计了具体的结构和电路。 第六章针对系统的测试验证,提出面向SOC的模块验证和系统软硬协同验证的验证策略。通过Link for Modelsim工具,实现MATAB与Modelsim之间对VHDL代码的联合仿真测试,通过在线逻辑分析工具ChipScope,完成系统的片上测试,并分析系统的性能,证明系统的可实用性。满足设计的要求。 本文研制的数字脉冲压缩处理器具有动态范围大、处理精度高、处理能力强、体积小、重量轻、实时性好的优点,为设计高性能的现代雷达信号处理系统提供了可靠的保证。
上传时间: 2013-07-01
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8051系列是至今为止最成功的单片机之一,在FPGA平台上研究带硬件浮点运算器的8051是对其在SoC及专用化的方向上的一次迈进。文章首先介绍了8051的基本架构,包括硬件模块、指令系统、内存分配以及基本外设。然后讲解了在设计8051时如何划分模块,每个模块的功能与设计,同时也介绍了如何设计流水线来加速8051的处理速度。对于浮点运算器,文章介绍了IEEE浮点数的表示方法,包括各种特殊值的表示方法以及作用。在探讨浮点运算器设计的时候首先是给出了模块的划分及其实现的功能,然后以生动的实例介绍了加减乘除四种浮点运算的算法。在介绍完8051与浮点运算器设计以后,文章介绍了如何将浮点运算器集成到8051上,包括硬件上的数据线接口和控制线接口,以及软件中如何运用硬件浮点运算器。最后文章给出了此设计在ModelSim上的仿真结果以及在CyclonelIFPGA芯片上的验证过程,可以清楚地看到,与KeilC51软件库的浮点运算相比,加法运算从186个时钟周期减少到4个时钟周期,减法运算从200个时钟周期减少到4个时钟周期,乘法运算从241个时钟周期减少到4个时钟周期,而除法则由原来的¨lO个时钟周期减少到4个时钟周期,可见硬件浮点运算器使8051在运算能力上有了质的提高。 笔者也在“Google”和“百度”搜索引擎上,以及“维普数据论文网’’上搜索过,都没有发现有类似的设计,带硬件浮点运算器的8051可谓是一次创新,希望在实际应用中能有用武之地。
上传时间: 2013-04-24
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自适应滤波器是智能天线技术中核心部分-自适应波束成形器的关键技术,算法的高效稳定性及硬件时钟速率的快慢是判断波束成形器性能优劣的主要标准。 首先选取工程领域最常用的自适应横向LMS滤波算法作为研究对象,提出了利用最小均方误差意义下自适应滤波器的输出信号与主通道噪声信号的等效关系,得到滤波器最佳自适应参数的方法。并分析了在平稳和非平稳环境噪声下,滤波器的收敛速度、权系数稳定性、跟踪输入信号的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自适应格型算法的基础上,提出利用最佳反射系数的收敛性和稳定性,得到了梯度自适应格型滤波器的定步长改进方法;并以改进的梯度自适应格型和线性组合器组成梯度自适应格型联合处理算法,在同样环境噪声下,相比自适应横向LMS算法,其各项性能指标都得到了极大地改善,而且有利于节省硬件资源。 设计了自适应横向LMS滤波器和梯度自适应格型联合处理滤波器的电路模型,并用驰豫超前技术对两类滤波器进行了流水线优化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多种EDA工具,完成了滤波器的FPGA硬件设计与仿真实现。并以FPGA实现的3节梯度自适应格型联合处理器为核心,设计了一种TD-SCDMA系统的自适应波束成形器,分析表明可以很好地利用系统提供的参考信号对下行波束进行自适应成形。
上传时间: 2013-07-16
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近年来,随着多媒体技术的迅猛发展,电子、计算机、通讯和娱乐之间的相互融合、渗透越来越多,而数字音频技术则是应用最为广泛的技术之一。MP3(MPEG-1 Audio LayerⅢ)编解码算法作为数字音频的解决方案,在便携式多媒体产品中得到了广泛流行。 在已有的便携式MP3系统实现方案中,低速处理器与专用硬件结合的SOC设计方案结合了硬件实现方式和软件实现方式的优点,具有成本低、升级容易、功能丰富等特点。IMDCT(反向改进离散余弦变换)是编解码算法中一个运算量大调用频率高的运算步骤,因此适于硬件实现,以降低处理器的开销和功耗,来提高整个系统的性能。 本文首先阐述了MP3音频编解码标准和流程,以及IMDCT常用的各种实现算法。在此基础上选择了适于硬件实现的递归循环实现方法,并在已有算法的基础上进行了改进,减小了所需硬件资源需求并保持了运算速度。接着提出了模块总体设计方案,结合算法进行了实现结构的优化,并在EDA环境下具体实现,用硬件描述语言设计、综合、仿真,且下载到Xilinx公司的VirtexⅡ系列xc2v1000FPGA器件中,在减小硬件资源的同时快速地实现了IMDCT,经验证功能正确。
上传时间: 2013-06-11
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在数字电视系统中,MPEG-2编码复用器是系统传输的核心环节,所有的节目、数据以及各种增值服务都是通过复用打包成传输流传输出去。目前,只有少数公司掌握复用器的核心算法技术,能够采用MPEG-2可变码率统计复用方法提高带宽利用率,保证高质量图像传输。由于目前正处广播电视全面向数字化过渡期间,市场潜力巨大,因此对复用器的研究开发非常重要。本文针对复用器及其接口技术进行研究并设计出成形产品。 文中首先对MPEG-2标准及NIOS Ⅱ软核进行分析。重点研究了复用器中的部分关键技术:PSI信息提取及重构算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校验算法,给出了实现方法,并通过了硬件验证。然后对复用器中主要用到的AsI接口和DS3接口进行了分析与研究,给出了设计方法,并通过了硬件验证。 本文的主要工作如下: ●首先对复用器整体功能进行详细分析,并划分软硬件各自需要完成的功能。给出复用器的整体方案以及ASI接口和DS3接口设计方案。 ●在FPGA上采用c语言实现了PSI信息提取与重构算法。 ●给出了实现快速的PID映射方法,并根据FPGA特点给出一种新的PID映射方法,减少了逻辑资源的使用,提高了稳定性。 ●采用Verilog设计了SI信息提取与重构的硬件平台,并用c语言实现了SDT表的提取与重构算法,在FPGA中成功实现了动态分配内存空间。 ●在FPGA上实现了.ASI接口,主要分析了位同步的实现过程,实现了一种新的快速实现字节同步的设计。 ●在FPGA上实现了DS3接口,提出并实现了一种兼容式DS3接口设计。并对帧同步设计进行改进。 ●完成部分PCB版图设计,并进行调试监测。 本复用器设计最大特点是将软件设计和硬件设计进行合理划分,硬件平台及接口采用Verilog语言实现,PSI信息算法主要采用c语言实现。这种软硬件的划分使系统设计更加灵活,且软件设计与硬件设计可同时进行,极大的提高了工作效率。 整个项目设计采用verilog和c两种语言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE两种设计平台下设计实现。根据此方案已经开发出两台带有ASI和DS3接口的数字电视TS流复用器,经测试达到了预期的性能和技术指标。
上传时间: 2013-06-10
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在工业领域中,经常需要在产品表面留下永久性的标识,通常作为便于今后追踪的商标、流水号、日期等等。特别在机械行业对零部件的管理,在市场上需要对其进行识别和质量跟踪。机械行业在零部件上的标记打印在追求美观的同时,要求有一定的打印速度和打印深度。标记打印能够为企业提供产品的可追溯性,更好的贯彻IS09000标准。 由于传统的标记打印在打印效率、美观以及防伪等方面存在问题,不适应现代化大生产要求,而激光打印技术虽然较好的克服了传统工艺的许多缺点,但激光器在恶劣的生成现场缺乏长期稳定性的工作特点的制约,不能完全满足生产实际的需要。为了弥补上述不足,适应大批量生产发展需要,气动标记打印技术成为一种较好的选择。 本课题在分析了现在市场上存在气动标记刻印系统的优缺点后,针对现有的标记打印机打印速度相对较慢,打印精度相对较低以及控制软件不灵活的缺点,设计了一套新的控制方案,使用FPGA作为核心控制器,配合PC机标记打印软件工作,代替以往PC或单片机的控制。该方案充分利用了FPGA可以高速并行工作的特点,能够高精度平稳的输出控制脉冲,使打印过程平稳进行。 本文描述了从总体方案设计到一些关键模块的设计思路和设计细节。根据设计要求,总体方案中提出了整个控制系统的划分和关键设计指标上的考虑。在硬件设计方面完成硬件电路设计,包括接口电路设计和抗干扰设计;在设计FPGA控制器时,采用了优化后的比较积分直线插补算法使得输出的插补脉冲均匀稳定;采用梯形速率控制算法,克服了速度突变情况时的失步或过冲现象;在软件方面,新开发了一套PC工业标记系统软件,采用了多线程技术和TTF矢量字库等技术。 整套标记打印系统经过较长时间的运行调试,表现稳定,现已经试用性投放市场.从生产厂家重庆恒伟精密机械有限公司和客户的反馈信息来看,系统工作稳定,打印速度达到设计指标,能够在256细分下驱动电机平稳快速运动,打印精度高,达到市场领先水平,并且得到客户充分的肯定。
上传时间: 2013-06-21
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提出通过对分块图像的DCT 系数进行动态范围压缩来改进传统的基于DCT 变换的图像自嵌入水印算法,并结合灰度变换函数与JPEG 标准量化表重新设计了DCT 系数码长分配表,大幅度提升了量化过程保留的图
上传时间: 2013-07-28
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