宽带无线通信的持续高速的需求增长刺激了新的通信技术的不断产生,而这些技术的发展,很大程度上都来自于不同技术的互相补充与融合,这也成为新标准的源泉。正交频分复用(OFDM)技术在提供高效的频谱利用率以及良好的抗多径性能的同时,通过多输入输出(MIMO)技术来进一步增加信道容量,在不增加信号带宽的基础上取得更高的传输速率和更好的传输质量。因此MIMO-OFDM技术近年来在成为研究热点的同时,已被认为是下一带移动通信和网络接入标准中的核心技术。 本文主要对MIMO-OFDM系统物理层的关键技术进行了研究,并主要对系统的同步和信道估计算法进行了深入的分析,并提出了一些改进。最后进行了MIMO-OFDM基带系统基于FPGA的物理层设计,对其中一些关键模块的设计,比如信道估计和空时译码模块进行了详细的讨论。 第一章绪论部分首先结合宽带无线通信技术发展的历史就MIMO-OFDM技术产生发展的背景进行了分析,指出了MIMO-OFDM研究与发展方向,最后总结了本文的工作目标和基本要求。 第二章主要是推导分析了MIMO-OFDM系统的基本原理,先分别从OFDM技术和MIMO技术两方面概括性的介绍了其理论以及技术特点,最后对MIMO与OFDM结合的关键技术进行了讨论。 第三章是对MIMO-OFDM同步算法的研究,主要针对基于训练序列的同步算法进行了深入讨论,关注点是训练序列的设计。针对原有的一些算法进行了总结与比较,并主要对基于频域设计的训练序列符号同步算法做出了改进。 第四章首先从基于导频的信道估计算法推导开始,关注点放在MIMO-OFDM系统下的自适应信道估计算法研究。文章将原有的一些OFDM自适应信道估计算法扩展到MIMO领域,结合基于共轭梯度的自适应算法并做出了一些改进。 第五章节是本文的硬件设计部分,文章基于一个2发2收MIMO-OFDM系统进行了基带数字处理部分的FPGA设计工作,根据设计要求实现了发送端和接收端数据处理的基本功能,为完善的和更高性能的MIMO-OFDM系统实现奠定了基础。
上传时间: 2013-06-26
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当今电子系统的设计是以大规模FPGA为物理载体的系统芯片的设计,基于FPGA的片上系统可称为可编程片上系统(SOPC)。SOPC的设计是以知识产权核(IPCore)为基础,以硬件描述语言为主要设计手段,借助以计算机为平台的EDA工具进行的。 本文在介绍了FPGA与SOPC相关技术的基础上,给出了SOPC技术开发调制解调器的方案。在分析设计软件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ开发软件进行SOPC(System On a Programmable Chip)设计流程后,依据调制解调算法提出了一种基于DSP Builder调制解调器的SOPC实现方案,模块化的设计方法大大缩短了调制解调器的开发周期。 在SOPC技术开发调制解调器的过程中,用MATLAB/Simulink的图形方式调用Altera DSP Builder和其他Simulink库中的图形模块(Block)进行系统建模,在Simulink中仿真通过后,利用DSP Builder将Simulink的模型文件(.mdl)转化成通用的硬件描述语言VHDL文件,从而避免了VHDL语言手动编写系统的烦琐过程,将精力集中于算法的优化上。 基于DSP Builder的开发功能,调制解调器电路中的低通滤波器可直接调用FIRIP Core,进一步提高了开发效率。 在进行编译、仿真调试成功后,经过QuartusⅡ将编译生成的编程文件下载到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6,完成器件编程,从而给出了一种调制解调器的SOPC系统实现方案。
上传时间: 2013-06-24
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随着现代信息系统发展,网络系统尤其是分布式系统日益广泛地用于各个行业和领域,其中很多的关键应用需要基于时间同步进行。传统采用精准时钟对设备物理时钟进行精准调节以达到时钟同步的方式,以及单纯的在局域网内部通过相关时间协议进行时间同步的方式,由于受诸多限制,不能很好地解决分布式精确时钟同步的问题。然而人们对分布式时间精准度和时间同步的精确度要求越来越高,新型分布式网络时间同步研究成为一个需要亟待解决的关键性问题。既有工程应用价值,也有一定的理论意义。 首先从分布式系统应用的角度出发,首先对GNSS卫星授时、NTP协议、嵌入式系统及uClinux操作系统等理论和技术进行了阐述。重点讨论了如何解决分布式系统中的精确授时与同步问题的必要性和工程意义,分析了GNSS卫星授时特点和NTP网络协议的机制。 其次在充分考虑到网络同步实时性要求高的特点的基础上,提出了一种基于GNSS的嵌入式NTP授时服务器的设计架构,对各主要模块的功能、结构和工作原理进行了功能和性能分析。硬件具体以32位ARMS3C44B0X作为硬件控制核心的微处理器,开发了具有多通信端口的应用电路主板,并集成了GNSS卫星通信模块。 再次在软件方面具体对uClinux操作系统底层接口进行了较为深入的分析,在所设计的服务器硬件平台上移植了uClinux嵌入式操作系统及相关的驱动程序,并采用模块化的设计思想进行了NTP应用程序的设计与集成,实现了NTP协议的编译和NTP授时服务,其中对NTP协议主要参数和具体工作过程进行了系统性分析和设置应用。 最后在获取精准的系统统一时钟、通过NTP协议提供授时服务的基础上,结合实际在人工影响天气通信指挥系统中具体应用,实现了分布式人工降雨火箭弹发射点按命令精确同步进行发射的应用集成。初步测试表明,本文所设计的授时服务器应用情况良好,实现了不同层次分布式应用对于时间精准同步的高要求。
上传时间: 2013-04-24
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无线传感网络WSN(Wireless Sensor Network)的基本特性是:低功耗、自组织、异构互联,这些全新的形态传统的理论和模型难以描述,巨大的潜在应用使它成为理论和应用研究的热点。无线传感器网络是一种自组织网络,让物理环境的信息主动的以无线的方式发送到人类信息世界。人类根据获取的信息做出判断,利用无线传感网络反过来将我们一定的意图反馈到客观世界。这将是一种全新的人类和自然界的沟通方式。 无线传感网络不是孤立的,需要与现有的异构网络互联才有意义,而这方面的研究也比较少,本课题就是解决无线传感网络和异构网络互联的问题,设计了适用于无线传感网络的重要联网设备——网关。研究目标是设计一个无线传感网络和以太网互通互联的网关。在深入分析多种网关模型的基础上,提出了一个性能较好的网关的软硬件架构,硬件上使用基于ARM的嵌入式系统,软件上使用基于WindowsCE的嵌入式操作系统。在这个架构的指导下,设计了网关的硬件平台和网关的配套软件。在网关完成了两种网络协议相互理解,数据双向转发的任务。为了测试网关的软硬件性能,搭建了一个完整的无线传感网络,测试了网关的各项性能指标并提出了改进措施。
上传时间: 2013-04-24
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21世纪是“信息世纪”,随着人们生活水平的不断进步,对于家居环境要求也日益增高。如何将信息产业的最新成果,应用于构建一个舒适和谐的家居环境,已日益引起人们的关注和重视。传统的家庭电子电器类产品具有单个控制的特点,无法进一步构成网络,和外界进行信息交互。“智能家居”概念的提出,改变了这种这种状况。智能家居系统可以将相对独立的电器产品“智能”地连接在一起,提供全方位信息交换功能,帮助家庭内部及外部实现信息畅通,从而优化生活环境,提高生活质量。 本文提出了一种基于GPRS网络的以ARM和嵌入式Linux操作系统为基础的家庭网关无线接入方案,能通过手机短信息对控制节点进行远程控制,实时获得当前图像信息和家居环境的各项物理参数。 本文所做的主要工作为: 1.调研了国内外智能化家居系统的研究现状和发展趋势,并结合目前国内智能家居的发展特点,设计了基于嵌入式系统的智能家居监控系统。在设计中选用了ARM9 S3C2440处理器和嵌入式Linux操作系统,主要由基于ARM的主控模块、GPRS短信发送模块、基于nRF2401的无线(分)节点通信模块几个部分组成。 2.建立了嵌入式系统的平台和开发环境。主要包括嵌入式Linux的裁减、设备驱动程序的编写,交叉编译和串口驱动的编写,完成了USB驱动的移植。 3.在组网方式上选择了nRF2401无线射频模块和GPRS模块,完成了周边器件的电路设计,实现了无线模块的相互通信和信息传输。 4.实现了XMODOM协议,将图片和物理信息传送至GPRS模块,并实现了彩信的MMS发送。 本文完成了智能家居监控系统的硬件设计和软件设计,并进行了调试,验证了所设计系统的有效性和实用性。实验结果表明提出的监控系统设计方法是可行的,且整个系统具有良好的通用性和可扩展性。由于采用Linux作为嵌入式操作系统,符合嵌入式的发展潮流,方便了在该设计的基础上进行二次开发和扩展。
上传时间: 2013-04-24
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瞬变电磁法作为一种重要的地球物理探测方法,由于它在时间和空间上的可分性,使得这种方法简单易行,信息丰富,精度较高,低成本,见效快,从而在矿藏勘探、钻井和海洋勘探等领域得到了广泛的应用。随着接收仪器的数字化和智能化,发射功率的增大,数字模型计算正反演的应用,解释水平的提高,瞬变电磁法可解决的地质问题不断扩大,几乎涉及了物探工作的各个领域:矿产勘探,构造探测,水文与工程、地质调查,环境调查与监测以及考古等。近年来,在找水、市政工程、土壤盐碱化和污染调查、浅层石油构造填图,以及矿井突水预测等领域都取得了良好效果。 瞬变电磁法探测系统包括发射机和接收机两部分。接收机用作在噪声中提取由发射机发射的一次场信号在地下导体中感应出的二次场信息,其信息反映了地下导体的电阻率差异,通过对该信息数据的处理了解探测目标的特性从而达到探测的目的。 瞬变电磁信号具有早期信号幅度大、衰减快,而中晚期信号幅度小、衰减慢的大动态范围的特点。因此,必须设计出能适应这种瞬时变化快、动态范围大数据信号要求的高性能数据采集系统。同时,瞬变电磁探测系统的工作环境大都是在野外,因此,为适应野外工作的需要,数据采集卡尤其要有较低的功耗。 本论文在总结其他数据采集系统设计的基础上,提高采样速率和采样精度、采用分段放大技术避免放大饱和和实现对小信号的有效识别、改用ARM作为核心处理器实现对接收机的有效控制、改进USB2.0的实际传输速度、改用自适应滤波法等噪声抑制方法组合实现抗干扰和噪声滤除设计,成功设计和实现了一套基于ARM和USB2.0的瞬变电磁数据采集系统,该系统具有高性能,低功耗,抗干扰能力强,低成本的特点,已成功应用于瞬变电磁探测实践,并取得良好效果,极大的满足了瞬变电磁探测系统的需要。同时,该系统对于其他数据采集系统的设计具有一定的借鉴意义。
上传时间: 2013-06-21
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核地球物理勘探是集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体,能够快速、准确地分析出核素的相关信息及参数的一门综合性很强的学科。目前己广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘测以及寻找各种金属和非金属矿产等诸多领域。其中核地球物理数据的采集和处理是核地球物理勘探研究的重要课题之一,它将直接对测量结果产生影响。 本系统设计是架构在基于ARM7TDMI核的16/32位处理器S3C44BOX的硬件基础上,移植了嵌入式μCLinux操作系统、JFFS2文件系统、以及MiniGUI图形开发库。通过利用S3C44BOX处理器快速的运算速度、丰富的外围设备和嵌入式μCLinux操作系统及其丰富的软件资源,编写了系统引导代码、集成了LCD、MCA硬件设备的驱动程序、开发了GPS、GPRS应用程序。本论文研究成果主要有: 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI处理器S3C44BOX为控制核心、外围电路带有LCD显示以及时钟和存储电路的核数据采集系统。该系统能够稳定运行在60MHz频率,无需上位机,用户就可与之进行交互工作,能够独立完成能谱数据的采集、分析、存储等功能。系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 2.实现了嵌入式μCLinux操作系统在采集系统上的移植。随着嵌入式系统的迅速发展,嵌入式操作系统在核仪器研制中的应用不仅能够提高系统的稳定性,而且通过充分利用Linux丰富的软件资源,能够快速的完成系统的定制和开发,构建复杂的软件系统。 3.实现了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系统的移植,安全可靠的管理了系统引导代码、#CLinux操作系统内核映象文件、谱处理程序和数据等。 4.初步实现了GPS定位、GPRS数据无线传输的功能。
上传时间: 2013-04-24
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随着科学技术的进步以及人民生活水平的日益提高,人均寿命日益延长,社会将进入老龄化,老人的医疗护理需求将很大。一方面老年病人更愿意接受家庭环境下的护理,另一方面从长远来看,对人体生理参数指标的监测与记录对现代人身体变化状况的研究具有深远意义。因此,本文设计了基于ARM人体生理参数监测系统终端和与之配套的专业医疗机构服务系统。 终端通过以太网接入到INTERNET,利用TCP/IP协议进行传输,实现生理参数信号的远程采集与传输。在医疗端给出针对不同终端客户的医疗建档和服务。 1.文章介绍了人体生理参数(改参数包括血压,脉搏波,体温)的生物信号转为电信号的医理模型,然后根据医理模型得到数学模型和物理模型。 2.给出终端硬件设计的实现。文章对终端采用的三星公司的S3C2440微处理器进行了介绍,并且实现了对终端系统中的AD数据采集、LCD液晶屏和触摸屏的搭建、储器的扩张、源系统的设计、网络连接电路的硬件开发。这种基于ARM嵌入式处理器S3C2440及Linux操作系统的实现方案,经过实验检验了其工作的可行性。 3.终端的嵌入式系统的软件实现。实现了终端主要模块中的液晶显示屏、触摸屏、AD、网络芯片等在嵌入式linux环境下驱动的编写。同时,本文对终端的应用程序的各个功能模块的设计方法的进行了详细介绍。 4.服务器端的软件系统实现。对各个医疗模块数据库的构建也给出了详细的介绍。 最后文章得到结论:基于以太网的人体生理参数采集系统能够充分利用Internet的优势,提高人们对自身身体变化的关注度,因而为远程医疗、家庭保健、专家会诊等新兴的医疗技术提供良好的基础支持。
上传时间: 2013-04-24
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自“9.11”后,随着人们对安防需求的升级,门禁控制系统得到日益广泛的应用,不断提高门禁系统的安全性成为研究的重要课题。第四代门禁系统结合了人体生物特征识别技术,利用人体本身具有的物理特征(如指纹、虹膜、脸型、掌纹等)或行为特征(如步态、签名等)来确定人的身份,取代或加强传统的身份识别方法。 论文采用掌形识别为控制方案,基于ARM920T内核的EP9315芯片为门禁系统CPU,设计和调试了系统的硬件平台。 论文研究了掌形识别算法,进行了三方面的工作。 首先研究了掌形中的手形特征,提出了一种基于骨架特征的手形识别算法,很好的克服了手指旋转给识别带来的干扰。 然后研究了掌形中的掌纹特征,通过系列图像处理,分离出手掌的三条主线,提取主线端点,并在主线上等间隔采样,利用端点和采样点进行匹配,拥有很高的识别率。 最后结合手形与掌纹特征,实现掌形识别。依据手形特征对掌形库进行粗分类,利用掌纹特征进行匹配,算法拥有很快的识别速度与稳定较高的识别率。对分类规则提出了新思路与方法。 论文还提出了基于ARM的门禁系统方案。成功设计了以基于ARM920T内核的EP9315芯片为CPU的最小系统,设计PCB图并制板,最后调试了系统的底层电路。 论文的研究设计工作,通过提高掌形识别算法的识别率,达到了提高门禁系统安全性的目的;ARM平台的设计与调试,在工程实际中有参考价值。
上传时间: 2013-04-24
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随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展,嵌入式系统成为了当前信息行业最热门的焦点之一。ARM以其高性能低功耗的特点成为目前主流的32位嵌入式处理器而在数码产品中广泛使用,随着数码相机的普及,数码相框产品得到推广,数码相框通过一个液晶的屏幕显示数码照片而非纸质照片,数码相框比普通相框更灵活多变,也给现在日益使用的数码相片一个新的展示空间。在嵌入式操作系统方面,uC/OS—Ⅱ凭借其小内核、多任务、丰富的系统服务、容易使用以及源码公开等特点被嵌入式系统开发者广泛用在各种嵌入式设备开发中。uC/FS嵌入式文件系统由于稳定性,可移植性以及与uC/OS—Ⅱ内核的相兼容被广泛用在基于uC/OS—Ⅱ的嵌入式系统开发中。NAND Flash存储器由于其大容量数据存储、高速存取速度、易于擦除和重写、功耗小等特点被广泛应用于便携式电子设备的数据存储、嵌入式系统的程序存储载体中。 本论文的硬件工作平台是艾科公司研发的数码相框芯片方案ARK1600,该平台集成了嵌入式系统设计所需的相关硬件模块。本论文的主要设计目标是在该平台上实现NAND Flash存储设备驱动的系统级方案,即在ARK1600平台上通过构建uC/OS—Ⅱ操作系统以及uC/FS文件系统来实现NAND Flash设备驱动挂接。本论文是在Windows环境下通过ARM ADS实现代码的编译,通过Multi—ICE进行前期调试以及USB—Debug进行后期的系统整合调试。 本论文的主要研究工作具体涉及以下三个的方面:首先研究了ARM相关构架以及uC/OS—Ⅱ操作系统的特点,并在此基础上移植uC/OS—Ⅱ操作系统到ARK1600平台,分析ARK1600硬件体系结构的基础上详细分析了BootLoader的相关概念,并重点阐述了NAND BootLoader程序设计与实现过程;其次在文件系统方面,本论文成功移植uC/FS嵌入式文件系统到ARK1600平台,在移植的过程中采用了动态文件缓冲区算法提高了该文件系统的数据传输效率;最后重点讨论了NAND Flash驱动在ARK1600的实现,主要分析了NAND Flash的数据存储结构,并从物理层,逻辑层和文件系统接口层三个方面具体分析了NAND Flash驱动程序的实现,并在NAND Flash逻辑层驱动实现时通过采用坏块处理表算法实现了NAND的磨损均衡问题。
上传时间: 2013-07-31
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