正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术，具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强、成本低等特点，适合无线通信的高速化、宽带化及移动化的需求，将成为下一代无线通信系统(4G)的核心调制传输技术。 本文首先描述了OFDM技术的基本原理。对OFDM的调制解调以及其中涉及的特性和关键技术等做了理论上的分析，指出了OFDM区别于其他调制技术的巨大优势；然后针对OFDM中的信道估计技术，深入分析了基于FFT级联的信道估计理论和基于联合最大似然函数的半盲分组估计理论，在此基础上详细研究描述了用于OFDM系统的迭代的最大似然估计算法，并利用Matlab做了相应的仿真比较，验证了它们的有效性。 而后，在Matlab中应用Simulink工具构建OFDM系统仿真平台。在此平台上，对OFDM系统在多径衰落、高斯白噪声等多种不同的模型参数下进行了仿真，并给出了数据曲线，通过分析结果可正确评价OFDM系统在多个方面的性能。 在综合了OFDM的系统架构和仿真分析之后，设计并实现了基于FPGA的OFDM调制解调系统。首先根据802.16协议和OFDM系统的具体要求，设定了合理的参数；然后从调制器和解调器的具体组成模块入手，对串/并转换，QPSK映射，过采样处理，插入导频，添加循环前缀，IFFT/FFT，帧同步检测等各个模块进行硬件设计，详细介绍了各个模块的设计和实现过程，并给出了相应的仿真波形和参数说明。其中，针对定点运算的局限性，为系统设计并自定义了24位的浮点运算格式，参与傅立叶反变换和傅立叶变换的运算，在系统参数允许的范围内，充分利用了有限资源，提高了系统运算精度；然后重点描述了基于FPGA的快速傅立叶变换算法的改进、优化和设计实现，针对原始快速傅立叶变换FPGA实现算法运算空闲时间过多，资源占用较大的问题，提出了带有流水作业功能、资源占用较少的快速傅立叶变换优化算法设计方案，使之运用于OFDM基带处理系统当中并加以实现，结果满足系统参数的需求。最后以理论分析为依据，对整个OFDM的基带处理系统进行了系统调试与性能分析，证明了设计的可行性。 综上所述，本文完成了一个基于FPGA的OFDM基带处理系统的设计、仿真和实现。本设计为OFDM通信系统的进一步改进提供了大量有用的数据。
上传时间： 2013-07-25
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本文对于全并行Viterbi译码器的设计及其FPGA实现方案进行了研究，并最终将用FPGA实现的译码器嵌入到某数字通信系统之中。 首先介绍了卷积码及Viterbi译码算法的基本原理，并对卷积码的纠错性能进行了理论分析。接着介绍了Viterbi译码器各个模块实现的一些经典算法，对这些算法的硬件结构设计进行优化并利用FPGA实现，而后在QuartusⅡ平台上对各模块的实现进行仿真以及在Matlab平台上对结果进行验证。最后给出Viterbi译码模块应用在实际系统上的误码率测试性能结果。 测试结果表明，系统的误码率达到了工程标准的要求，从而验证了译码器设计的可靠性，同时所设计的基于FPGA实现的全并行Viterbi译码器适用于高速数据传输的应用场合。
上传时间： 2013-07-30
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Turbo码是一类并行级联的系统卷积码，它是在综合级联码、最大后验概率(MAP)译码、软输入软输出及迭代译码等理论基础上的一种创新。Turbo码的基本原理是通过对编码器结构的巧妙设计，多个子码通过交织器隔离进行并行级联编码输出，增大了码距。译码器则以类似内燃机引擎废气反复利用的机理进行迭代译码以反复利用有效信息流，从而获得卓越的纠错能力。计算机仿真表明，Turbo码不但在加性高斯噪声信道下性能优越，而且具有很强的抗衰落、抗干扰能力，当交织长度足够长时，其纠错性能接近香农极限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA技术具有大规模、高集成度、高可靠性、设计周期短、投资小、灵活性强等优点，逐步成为复杂数字硬件电路设计的理想选择。 本论文以东南大学移动通信实验室B3G课题组提出的“支持多天线的广义多载波无线传输技术”(MIMO-GMC)为背景，分析了Turbo译码算法，并针对MIMO-GMC系统的迭代接收机中所采用的外信息保留和联合检测译码迭代的特点，完成了采用滑动窗Log-MAP算法的软输入、软输出的Turbo译码器的设计。整个译码器模块的设计采用Verilog语言描述，并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上实现。
上传时间： 2013-04-24
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UHF(Ultra High Frequency，超高频)RFID(Radio Frequency Identification，射频身份识别)技术是近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术。该技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。但是，基于超高频频段读写器的研制在我国尚处于起步阶段，传统的超高频读写器都是在单片机的基础上实现的，这类读写器很难实现复杂的多任务功能；随着经济的飞速发展，能够与网络互联并且带有操作系统的超高频读写器越来越受人们的青睐与追求。针对这些问题，本文设计并实现了一种基于ARMS3C2410微处理器和Linux操作系统的超高频读写器，主要内容有： (1)分析了射频识别技术的发展历程和前景，以嵌入式技术为研究背景，结合软硬件开发平台，给出了一种基于ARM和Linux的超高频读写器设计思路，指出了选题研究的目的和意义。 (2)阐述了超高频读写器的原理及其应用，分析了读写器和标签之间进行数据传输时所用到的相关技术；在给出超高频读写器主要技术性能指标及功能要求的基础上给出了基于ARMS3C2410和Linux超高频读写器系统的总体设计，同时对系统构建过程中所用到的软硬件进行了器件选型。 (3)实现了超高频读写器系统硬件电路的模块设计，主要包括主控电路模块、存储电路模块、电源模块、以太网模块、液晶显示模块以及射频收发模块；阐述了各模块的组成原理与实现方法，完成了硬件电路的原理图绘制及PCB制板。 (4)根据系统的软件需求，构建了一个进行嵌入式开发所需的软件平台。建立了交叉编译环境以及NFS开发调试环境；移植了系统启动所需的引导程序bootloader；实现了嵌入式Linux操作系统内核、文件系统的配置与移植；给出了Linux系统下典型设备(触摸屏、网络接口、LCD)驱动程序的移植方法。 (5)结合实验测试环境，对超高频读写器输出功率，读写器发送命令以及标签应答波形进行了测试与分析；对读写器的整机性能进行了联机测试，给出了读写器系统的实际运行效果图，同时对测试结果进行了总结。 实际应用结果表明，基于ARMS3C2410微处理器和Linux操作系统的超高频读写器能够实现接入网络的功能，其读写速度、识别率以及识别距离等技术性能指标均达到或优于设计标准要求，该读写器在与PC机连接的情况下能进行数据处理，样机系统运行稳定可靠，达到了预期的设计目标。
上传时间： 2013-07-25
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本文介绍了通讯协议转换器研究的背景意义和目前国内外发展的现状，并详细叙述了所选方案的设计过程。本协议转换器的丰控制芯片采用了基于ARM7内核的32位微控制芯片LPC2212，提供了高速稳定的硬件平台。操作系统采用实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ，工作稳定，实时性强，移植方便。 本文的丰要内容如下：整体的设计思路，结构组成；系统硬件的设计，丰要包括网络接口电路，USB接口电路，以及串口扩展电路；TCP/IP协议，丰要包括TCP协议，IP协议，ARP协议等；USB协议，丰要包括USB设备构架，USB数据流模型；串口数据转以太网数据和 USB 数据以及太网数据和 USB 数据转串口数据；嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ，丰要包括信号量，消息邮箱，消息队列等；操作系统的移植，丰要包括与处理器相关的文件的改写。整个系统的硬件和底层软件部分已经完成，经串口调试软件、USB总线监测软件以及以太网数据监测软件进行实际的收发数据实验，验证了方案的合理性。 在USB和以太网驱动程序的编写中，查阅了大量的相关资料。对于USB协议，重点分析了USB协议的架构和数据流模型。对于TCP/IP协议，仔细分析了其封装和分用，分析了TCP协议、IP协议、ARP协议的原理及程序的实现。对于操作系统的移植，给出了具体的实现步骤，并给出了丰要的代码。
上传时间： 2013-06-10
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随着无线通信的应用日益广泛，无线通信系统的种类也越来越繁杂，但是由于不同通信系统的工作频段、调制方式、通信协议等原理结构上存在差异而极大限制了不同系统之间的互通。软件无线电摆脱了硬件体系结构的束缚，成为解决不同通信体制之间互操作问题和开展多种通信业务的最佳途径，具有巨大的商业和军事价值，被喻为无线电通信领域一次新的技术革命。 本文首先回顾了软件无线电的提出和发展现状，然后论述了软件无线电的基本理论和数学模型。在此理论和模型的基础上，设计了软件无线电接收机的硬件平台。该平台包括射频部分、中频处理部分和基带处理部分。射频部分由天线和无线接收机组成；中频部分先将接收机输出的模拟信号数字化，然后再通过FPGA实现下变频；基带部分主要由DSP和嵌入式系统组成，完成解调、同步等处理并可以进行一些其他的应用。其中的嵌入式系统的主处理器是基于ARM7-TDMI内核的LPC2200芯片，为了实现开发的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式时实内核。 软件无线电接收机是一个很庞大的体系，其中的数字下变频器DDC是一个非常关键的组成部分，在这部分中可方便的对接收频段、滤波器特性等进行编程控制，极大的提高了通信设备的性能和灵活性，因此本文的重点在于数字下变频器的设计与实现。实现下变频的方法有很多种，由于FPGA在速度和灵活性上的优势，其应用也越来越广泛，因此主要采用了居于领导地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片来实现数字下变频的功能。
上传时间： 2013-04-24
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卷积码是无线通信系统中广泛使用的一种信道编码方式。Viterbi译码算法是一种卷积码的最大似然译码算法，它具有译码效率高、速度快等特点，被认为是卷积码的最佳译码算法。本文的主要内容是在FPGA上实现约束长度为9，码率为1/2，采用软判决方式的Viterbi译码器。 本文首先介绍了卷积码的基本概念，阐述了Viterbi算法的原理，重点讨论了决定Viterbi算法复杂度和译码性能的关键因素，在此基础上设计了采用“串-并”结合运算方式的Viterbi译码器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上测试通过。本文的主要工作如下： 1.对输入数据采用了二比特四电平量化的软判决方式，对欧氏距离的计算方法进行了简化，以便于用硬件电路方式实现。 2.对ACS运算单元采用了“串-并”结合的运算方式，和全并行的设计相比，在满足译码速度的同时，节约了芯片资源。本文中提出了一种路径度量值存储器的组织方式，简化了控制模块的逻辑电路，优化了系统的时序。 3.在幸存路径的选择输出上采用了回溯译码方法，与传统的寄存器交换法相比，减少了寄存器的使用，大大降低了功耗和设计的复杂度。 4.本文中设计了一个仿真平台，采用Modelsim仿真器对设计进行了功能仿真，结果完全正确。同时提出了一种在被测设计内部插入监视器的调试方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的输出结果，提高了追踪错误的效率。 5.该设计在Altera EP1C20 FPGA芯片上通过测试，最大运行时钟频率110MHz，最大译码输出速率10.3Mbps。 本文对译码器的综合结果和Altera设计的Viterbi译码器IP核进行了性能比较，比较结果证明本文中设计的Viterbi译码器具有很高的工程实用价值。
上传时间： 2013-07-23
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本文研制的数据采集器，用于采集导弹过载模拟试车台的各种参数,来评价导弹在飞行过程中的性能，由于试车台是高速旋转体，其工作环境恶劣，受电磁干扰大，而且设备要求高，如果遇到设备故障或设备事故，其损失相当巨大，保证设备的安全性和可靠性较为困难。 本文在分析数字通信技术的基础上，选用了基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)采用脉冲编码调制(PCM)通信实现多路数据采集器的设计，其优点是FPGA技术在数据采集器中可以进行模块化设计，增加了系统的抗干扰性、灵活性和适应性，并且可以将整个PCM通信系统设计成可编程序系统，用户只要稍加变更程序，则系统的被测路数、帧结构、码速率、标度等均可改变以适应任何场合。并且采用合理的纠错和加密编码能够实现数据在传输工程中的完整性和安全性。 通过对PCM通信的特点研究，研制了一套集采集与传输的系统。文章给出了各个模块的具体建模与设计，系统采用的是FPGA技术来实现数据采集和信号处理，采用VHDL实现了数字复接器和分接器、编解码器、调制与解调模块的建模与设计。采用基于NiosII实现串口通讯，构建了实时性和准确性通信网络，实现了数据的采集。 测试数据和数据采集的实验结果证明，采用FPGA技术实现PCM信号的编码、传输、解码，能够有较强的抗干扰性、抗噪声性能好、差错可控、易加密、易与现代技术结合，并且误码率较低，要远远优于传统的方法。
上传时间： 2013-04-24
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当代科学技术突飞猛进，极大促进了自动识别技术的发展——条形码、光学字符识别、磁条(卡)、工C卡、语音识别、视觉识别、RFID等，其中，RFID无疑是最为前沿的自动识别技术，是一种非接触式的识别技术；同时，随着另外一项技术——嵌入式技术的飞速发展，机构小巧、性能优越、价格便宜、操作简便的手持式数据自动读写设备发展尤为迅速。具体说来，一款好的手持式RFID读写器适用于工作现场，可以供工作人员对现场物品信息进行自动收集，而随着嵌入式操作系统和网络技术的应用，使读写器不仅有数据采集功能，而且可以对数据进行分析以供管理决策。在这其中，操作系统、芯片、总线、接口技术成为读写器的内核，嵌入式系统成为技术的代表。 随着嵌入式操作系统(如linux、wirice.net)的出现，使得软件开发人员在嵌入式系统和普通pc机上进行应用软件开发不会感到太大的差别(借助于交叉开发环境，即在pc机上编译连接，但生成的是目标机代码)。但是，对于那些应用软件开发者，往往对某一行业软件开发比较熟悉却对硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式处理器架构、部件工作原理等)恰恰是构建一个嵌入式系统所必须的。因此，构建一个性能稳定、持续工作时间长、完善数据接口、方便读写器接口的手持式设备成为了当今一个比较热门的技术领域。本项目就是根据以上事实，先分析了国内外研究现状，再根据项目需求、生产成本以及RFID应用开发者的要求，决定采用以ARM920T为内核的$3C2410为嵌入式处理器、微软公司力推的wiIice.net为嵌入式操作系统，设计开发了供RFID应用软件开发者使用的手持式RFID读写器。针对手持式设备的特点和实际要求，对读写器软硬件系统整体结构进行了规划，完成了时钟电路、nand flash存储器接口电路、SDRAM电路、串行接口电路、RFID读写模块接口电路、USB接口电路、无线通信模块接口电路、LCD/触摸屏接口电路的设计，并开发了读写器的二次发API;在wince.net平台下，利用platform builder工具定制了适于读写器的操作系统，实现了嵌入式操作系统的设计，最后对整个系统进行了测试。
上传时间： 2013-06-21
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按照公安部规定，我国从 2004 年开始换发第二代居民身份证，预计到 2008 年基本完成第二代居民身份证的换发工作。第二代身份证与第一代身份证最大的区别在于：它的内部嵌入了一枚指甲盖大小的非接触式 IC 芯片，该芯片内存储有姓名、性别等9项信息。本课题设计出一款基于 ARM 和 GPRS 技术的第二代身份证无线手持阅读器，该阅读器能读出第二代身份证内 IC 卡信息，并可通过 GPRS 网络将信息进行无线传输。 本文以该阅读器的设计为主线，论述的主要内容如下： 1．介绍了课题背景及意义。全国 9 亿第二代身份证的换发，必然带来各行业对阅读器的大量需求，而现有阅读器的弊端促使了对阅读器做更深入的研究。 2．介绍了相关概念及技术，包括：无线射频识别技术、ISO/IEC14443 协议、嵌入式系统、ARM、GPRS技术等。 3．详细介绍了该阅读器的硬件设计方法，并给出主要硬件模块电路原理图及其 PCB 板设计方法，同时也简单介绍了硬件的焊接和调试过程。 4．详细介绍了该阅读器的软件设计方法，包括：读卡模块驱动程序、GPRS 模块驱动程序、人机对话模块驱动程序、I/O 口驱动程序的流程图和部分代码。 5．为使该阅读器安全可靠地运行，对阅读器进行了各种功能测试，包括：读卡功能、GPRS 数据传输功能、人机接口功能。 通过功能测试，该阅读器能准确读取第二代身份证内信息并通过GPRS 网络成功将信息发送出去。该阅读器与市面上现有的阅读器相比，具有可脱机操作、无线传输、小巧灵便的优点。由于该阅读器软件采用模块化的设计方法，可以方便移植到其他非接触卡阅读器中，因此本阅读器具有非常广泛的应用前景。
上传时间： 2013-06-10
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