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高效能

  • 高吞吐量LDPC码编码构造及其FPGA实现

    低密度校验码(LDPC,Low Density Parity Check Code)是一种性能接近香农极限的信道编码,已被广泛地采用到各种无线通信领域标准中,包括我国的数字电视地面传输标准、欧洲第二代卫星数字视频广播标准(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite 2)、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至将来4G通信系统中的核心技术之一。 当今LDPC码构造的主流方向有两个,分别是结合准循环(QC,Quasi Cyclic)移位结构的单次扩展构造和类似重复累积(RA,Repeat Accumulate)码构造。相应地,主要的LDPC码编码算法有基于生成矩阵的算法和基于迭代译码的算法。基于生成矩阵的编码算法吞吐量高,但是需要较多的寄存器和ROM资源;基于迭代译码的编码算法实现简单,但是吞吐量不高,且不容易构造高性能的好码。 本文在研究了上述几种码构造和编码算法之后,结合编译码器综合实现的复杂度考虑,提出了一种切实可行的基于二次扩展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC码构造方法,以实现高吞吐量的LDPC码收发端;并且充分利用该类码校验矩阵准循环移位结构的特点,结合RU算法,提出了一种新编码器的设计方案。 基于二次扩展的QC-LDPC码构造方法,是通过对母矩阵先后进行乱序扩展(Pex,Permutation Expansion)和循环移位扩展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)实现的。在此基础上,为了实现可变码长、可变码率,一般编译码器需同时支持多个乱序扩展和循环移位扩展的扩展因子。本文所述二次扩展构造方法的特点在于,固定循环移位扩展的扩展因子大小不变,支持多个乱序扩展的扩展因子,使得译码器结构得以精简;构造得到的码字具有近似规则码的结构,便于硬件实现;(伪)随机生成的循环移位系数能够提高码字的误码性能,是对硬件实现和误码性能的一种折中。 新编码器在很大程度上考虑了资源的复用,使得实现复杂度近似与码长成正比。考虑到吞吐量的要求,新编码器结构完全抛弃了RU算法中串行的前向替换(FS,Forward Substitution)模块,同时简化了流水线结构,由原先RU算法的6级降低为4级;为了缩短编码延时,设计时安排每一级流水线计算所需的时钟数大致相同。 这种码字构造和编码联合设计方案具有以下优势:相比RU算法,新方案对可变码长、可变码率的支持更灵活,吞吐量也更大;相比基于生成矩阵的编码算法,新方案节省了50%以上的寄存器和ROM资源,单位资源下的吞吐量更大;相比类似重复累积码结构的基于迭代译码的编码算法,新方案使高性能LDPC码的构造更为方便。以上结果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到验证。 通过在实验板上实测表明,上述基于二次扩展的QC-LDPC码构造和相应的编码方案能够实现高吞吐量LDPC码收发端,在实际应用中具有很高的价值。 目前,LDPC码正向着非规则、自适应、信源信道及调制联合编码方向发展。跨层联合编码的构造方法,及其对应的编码算法,也必将成为信道编码理论未来的研究重点。

    标签: LDPC FPGA 吞吐量 编码

    上传时间: 2013-07-26

    上传用户:qoovoop

  • 高动态GPS接收机CA码的接收

    GPS(全球定位系统)是美国建立的高精度卫星定位导航系统,高动态GPS接收机可应用于卫星、飞机、高速列车等许多场合。高动态给GPS信号带来很大的多普勒频移和多普勒频移变化率,普通民用接收机无法正常工作。适用于高动态条件的接收机可以有效消除多普勒频移及其变化率对信号接收的影响,提高导航定位精度。 本文在深入研究GPS的系统组成、工作原理以及信号格式的基础上,重点研究高动态条件下C/A码和载波的捕获与跟踪方案。论文的主要工作如下: 1.深入研究扩频信号的各种捕获算法,提出了一种适用于高动态的基于FFT的C/A码快速捕获算法; 2.研究扩频码跟踪和载波跟踪技术,设计了载波辅助的码跟踪环路——数字延迟锁定环(DLL)及一种叉积自动频率跟踪环(CPAFC)与科斯塔斯(Costas)环相结合的载波跟踪方案,并在MATLAB环境下建立系统模型,对环路参数进行了详细的设计; 3.初步完成了GPS接收机基带处理模块核心单元的FPGA设计和功能仿真。

    标签: GPS 动态 接收机 接收

    上传时间: 2013-07-10

    上传用户:suxuan110425

  • 高清视频编解码系统控制模块设计

    在航空航天,遥感测量,安全防卫以及家用影视娱乐等领域,要求能及时保存高清晰度的视频信号供后期分析、处理、研究和欣赏。因此,研究一套处理速度快,性能可靠,使用方便,符合行业相关规范的高清视频编解码系统是十分必要的。 本文首先介绍了高清视频的发展历史。并就当前相关领域的发展阐述了高清视频编解码系统的设计思路,提出了可行的系统设计方案。基于H.264的高清视频编码系统对处理器的要求非常高,一般的DSP和通用处理器难以达到性能要求。本系统选择富士通公司最新的专用视频编解码芯片MB86H51,实时编解码分辨率达到1080p的高清视频。芯片具有压缩率高,功耗低,体积小等优点。系统的控制设备由三块FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分别负责视频输入输出,码流输入输出和主编解码芯片的控制。ARM作为上层人机交互的控制器,向系统使用者提供操作界面,并与主控FPGA相连。方案实现了高清视频的输入,实时编码和码流存储输出等功能于一体,能够编码1080p的高清视频并存储在硬盘中。系统开发的工作难点在于FPGA的程序设计与调试工作。其次,详细介绍了FPGA在系统中的功能实现,使用的方法和程序设计。使用VHDL语言编程实现I2C总线接口和接口控制功能,利用stratix系列FPGA内置的M4K快速存储单元实现128K的命令存储ROM,并对设计元件模块化,方便今后的功能扩展。编程实现了PIO模式的硬盘读写和SDRAM接口控制功能,实现高速的数据存储功能。利用时序状态机编程实现主芯片编解码控制功能,完成编解码命令的发送和状态读取,并对设计思路,调试结果和FPGA资源使用情况进行分析。着重介绍设计中用到的最新芯片及其工作方式,分析设计过程中使用的最新技术和方法。有很强的实用价值。最后,论文对系统就不同的使用情况提出了可供改进的方案,并对与高清视频相关的关键技术作了分析和展望。

    标签: 高清视频 编解码 系统控制 模块设计

    上传时间: 2013-07-26

    上传用户:shanml

  • 基于AD9833的高精度可编程波形发生器系统设计

    基于AD9833的高精度可编程波形发生器系统设计:介绍一种基于AD9833的高精度可编程波形发生器系统解决方案,该系统具有可编程设置、波形频率和峰峰值等功能,从而解决DDS输出波形峰峰值不能直接

    标签: 9833 AD 高精度 可编程

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:ecooo

  • 基于FPGA的高分辨率图像采集卡

    随着计算机科学和视频技术的广泛发展,数字图像采集在电子通信与信息处理领域得到了广泛的应用,例如广播电视的数字化、网络视频、监视监控系统等. 视频图像采集卡作为计算机视频应用的前端设备,承担着模拟视频信号向数字视频信号转换的任务,在多媒体时代占据着重要的位置.设计一种功能灵活,使用方便,便于嵌入到系统中的视频信号采集电路具有重要的实用意义. 本文首先介绍数字图像采集系统的发展现状和前景,提出了本次设计的目标: 完成基于PCI总线的高分辨率图像采集卡设计.然后简单介绍了本次设计用到的基本理论:数据采集理论,特别说明了采样和量化的定义与区别,以及量化的几种方式和量化与AD技术之间的关系. 图像采集系统的基本构成,是以数字信号处理器为核心,控制外围的A/D、D/A转换器和外围存储器.本文对比了当下流行的DSP芯片和IFPGA芯片作为数字处理核心的优缺点,并根据系统实际需要,选用FPGA作为数字信号处理器.然后列举了几款常用A/D视频芯片,还介绍了SDRAM控制的基本流程,最后提出了系统的整体设计方案. 图像采集卡的硬件设计分为A/D前端模拟通道设计和FPGA数字信号传输及外围电路设计.本文重点介绍了A/D芯片外围电路连接和使用方法,对PCI总线和它的控制电路也做了详细阐述.对图像采集卡的PCB布局布线也有详细说明. 图像采集卡FPGA内部程序构成也是本文的一个重点.本次的程序设计主要分为数据采集模块,即与A/D接口模块,数据暂存模块,即SDRAM读写控制模块,数据处理模块和数据传输模块,即PCI控制模块.重点在于对的SDRAM的连续读写控制和各个模块间的协调工作.说明了.A/D采集数据从接收到存储详细过程,以及对SDRAM读写状态机和PCI总线的操控. 最后介绍了硬件调试和FPGA程序验证结果.详细说明了以Modelsim为平台的前端功能仿真和后端时序仿真,以及以SignalTapⅡ为平台,程序下载到FPGA中进行的实时验证.结果表明整个图像采集系统基本达到了系统设计中所给出的性能指标,证明了整个系统设计的正确性和合理性.

    标签: FPGA 高分辨率 图像采集卡

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:amandacool

  • 一种高分辨率的单相交流调压电源设计

    摘要院提出了一种采用IPM大功率模块实现的高分辨率调压电源的设计方法。该方法采用粗尧细调节的方式实现了高分辨率的电压调节。重点介绍了逆变方式下粗细调节部分相位一致问题,验结果表明这种方法切实可行。

    标签: 高分辨率 单相交流 调压 电源设计

    上传时间: 2013-07-01

    上传用户:linlin

  • 高精度地震勘探数据采集系统

    本文分析了当代高精度地震勘探数据采集系统的发展现状,研究了数据采集的A/D方法及理论、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA)技术的发展及原理,串口通信的原理及实现。在此基础上,探讨了采用FPGA控制24位△∑模数转换器来实现高精度地震勘探数据采集系统的实现思路,对探测传感器或检波器后端数据采集系统的信号A/D转换、FPGA与外部接口设计、串口数据通信做了详细的研究,尤其是在用FPGA来完成与外部ADC的接口控制上做了深入的开发和设计,整个接口控制模块采用VHDL语言编写,并同时将ROM、FIFO等数字逻辑模块一起集成到一片FPGA芯片当中,并在Quartus Ⅱ6.0的开发平台上通过了软件仿真,时序仿真结果达到了系统要求。

    标签: 高精度 地震勘探 数据采集系统

    上传时间: 2013-05-21

    上传用户:yuele0123

  • 高精度智能测时仪的设计

    区截装置测速法是现代靶场中弹丸测速的普遍方法,测时仪作为区截装置测速系统的主要组成部分,其性能直接影响弹丸测速的可靠性和精度。本文根据测时仪的发展现状,按照设计要求,设计了一种基于单片机和FPGA的高精度智能测时仪,系统工作稳定、操作方便、测时精度可达25ns。 本文详细给出了系统的设计方案。该方案提出了一种在后端用单片机处理干扰信号的新方法,简化了系统硬件电路的设计,提高了测时精度;提出了一种基于系统基准时间的测时方案,相对于传统的测时方法,该方案为分析试验过程提供了有效数据,进一步提高了系统工作的可靠性;给出了一种输入信息处理的有效方法,保证了系统工作的稳定性。 本文设计了系统FPGA逻辑电路,包括输入信号的整形滤波、输入信号的捕捉、时基模块、异步时钟域间数据传递、与单片机通信、单片机I/O总线扩展等;实现了系统单片机程序,包括单片机和。FPGA的数据交换、干扰信号排除和弹丸测速测频算法的实现、LCD液晶菜单的设计和打印机的控制、FLASH的读写、上电后对FPGA的配置、与上位机的通信等;分析了系统的误差因素,给出了系统的误差和相对误差的计算公式;通过实验室模拟测试以及靶场现场测试,结果表明系统工作可靠、精度满足设计要求、人机界面友好。

    标签: 高精度 仪的设计

    上传时间: 2013-07-25

    上传用户:pwcsoft

  • 基于FPGA高分辨率短时间间隔测量

    时间间隔测量在导航定位、航空航天、通讯、电子仪器、天文、计量、电子技术等众多领域有着广泛的应用。随着这些领域技术的发展,对时间间隔测量的精度提出了更高的要求。   本文基于脉冲计数法的基础上提出了等效脉冲计数...

    标签: FPGA 高分辨率 时间间隔测量

    上传时间: 2013-05-26

    上传用户:iswlkje

  • 基于FPGA的高光谱图像实时端元提取

    由于遥感器的空间分辨力的限制以及自然界地物的复杂性,混合像元普遍存在于遥感图像中,为了提高遥感应用的精度,就必须解决混合像元的分解问题。而端元提取,则是光谱解混合的重要组成部分。然而,高光谱图像巨大的数据量和...

    标签: FPGA 高光谱图像

    上传时间: 2013-06-07

    上传用户:维子哥哥