傅里叶变换是信号处理领域中较完善、应用较广泛的一种分析手段.但傅里叶变换只是一种时域或频域的分析方法,它要求信号具有统计平稳,即时不变的特性.但是实际应用中存在很多非平稳信号,它们并不能很好的用傅立叶变换来处理.小波变换的出现解决了这个问题,它在处理非平稳信号方面具有傅立叶变换无法比拟的优越性.小波变换在通信技术、信号处理、地球物理、水利电力、医疗等领域中获得了日益广泛的应用.小波变换的研究成为了当今学术界的一个热点.随着现代数字信号处理朝着高速实时的方向发展,纯软件的程序式信号处理方法越来越不能满足实际应用的需求,因此人们希望用硬件电路来实现高速信号处理问题.基于以上原因,该文在研究了小波变换的基本理论和特点的基础上,重点研究了小波变换的VLSI电路构架,并用FPGA实现了它的功能.毫无疑问,该文所做的具体工作在理论和实践上都有参考价值.论文中,在简单介绍了小波变换的基本理论、特点和应用;对信号小波变换分解,重构的MATLAB算法进行了分析,为硬件实现奠定了理论基础.论文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基础上,以直观的图形方式描述了算法的流程图;并由此提出了基于VLSI的电路模块架构.根据上述模块结构,对相关模块进行了硬件描述语言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平台上(ACTIVE-HDL)进行了仿真.在仿真正确的前提下,该文选用了EP20K100BC356-1V芯片作为目标器件进行了综合和后仿真,并且将仿真结果通过MATLAB与理论参数进行了比较,结果表明设计是正确的.对设计中存在的误差和部分模块的进一步优化,该文也作了分析和说明,为下一步实现通用IP核设计奠定了基础.
上传时间: 2013-06-27
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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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LDPC(低密度奇偶校验码)编码是提高通信质量和数据传输速率的关键技术。LDPC码应用于实际通信系统是本课题的研究重点。实际通信要求在LDPC码长尽量短、码率尽量高及硬件可实现的前提下,结合连续相位MSK调制,满足归一化信噪比SNR=2dB时,系统误码率低于10-4。根据课题背景,本文主要研究基于FPGA的LDPC编码器设计与实现。 LDPC码的编码复杂度往往与其帧长的平方成正比,编码复杂度大,成为编码硬件实现的一个障碍;论文针对实际系统的预期指标,通过对多种矩阵构造算法的预选方案及影响LDPC码性能参数仿真分析,基于1/2码率,1024和2048两种帧长,设计了三种编码器的备选方案,分别为直接下三角编码器,串行准循环编码器和二阶准循环编码器。 对于每种编码器,分别设计了其整体结构,并对每种编码器的功能模块进行深入研究,设计完成后利用第3方软件MODELSIM对编码器进行了时序仿真;根据时序仿真结果和综合报告对三种编码方案进行比较,最终选择串行准循环编码器作为硬件实现的编码方案。 最后,在FPGA中硬件实现了串行准循环编码器并对其进行测试,利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最终验证了这种编码器的正确性和硬件可实现性。
上传时间: 2013-08-02
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LDPC码以其接近Shannon极限的优异性能在编码界引起了轰动,成为研究的热点。随着研究的不断深入和技术的发展,目前,LDPC码已经被多个通信系统定为信道编码方案,并被应用到第二代数字视频广播卫星(DVB—S2)通信系统中。由于LDPC码译码过程中所涉及的数据量庞大,译码时序控制复杂,如何实现LDPC码译码器成为了人们研究的重点。 论文以基于FPGA实现LDPC码译码器为研究目标,主要对译码算法选择、译码数据量化、定点数据表示方式、译码算法关键运算单元的FPGA设计和译码的时序控制进行了深入研究。首先分析了LDPC码的基本译码原理和常用译码算法。然后重点分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和归一化最小和算法,并对四种译码算法的纠错性能和译码复杂度进行比较论证,选出适合硬件实现的译码方案。结合通信系统,对译码算法进行仿真分析,确定了译码算法的各个参数值和译码量化方案。 在系统仿真分析论证的基础之上,以归一化最小和译码算法为理论方案,利用硬件描述语言编写译码功能模块,并基于FPGA实现了固定译码长度的LDPC码译码器,利用MATLAB和Modelsim分别对译码器进行了功能验证和时序验证,最后模拟通信系统完成了译码器的硬件测试。
上传时间: 2013-04-24
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本论文是以GSM基站系统为对象研究了软件无线电思想在移动通信中应用的可行性,通过构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,用软件来完成各种功能。 本文首先从整体上介绍了GSM移动通信系统及其实现过程,通过大量的Matlab仿真详细论述了GSM蜂窝通信系统中的语音编码、信道编码、交织、加密、调制等技术。 其次,文中介绍了GSM信道编码规则,其中重点阐述了CRC、卷积码和交织码的基本原理和算法实现,并完成了三者编码译码的软件设计,采用FPGA技术实现并验证了设计的正确性。 最后,对GMSK调制和解调的原理及特点进行论述,并提出了软件实现的可行性方案,为下一步的软件设计打下了坚实的基础。硬件试验平台是软件实现的基础,因此,文中进行了详细的分析与设计,并给出了部分电路设计图,对相关课题的研究具有一定的指导意义和参考价值。
上传时间: 2013-07-11
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第三代移动通信系统及技术是目前通信领域的研究热点。本系统采用了第三代移动通信系统的部分关键技术,采用直接序列扩频方式实现多路宽带信号的码分复用传输。在系统设计中,我们综合考虑了系统性能要求,功能实现复杂度与系统资源利用率,选择了并行导频体制、串行滑动相关捕获方式、延迟锁相环跟踪机制、导频信道估计方案和相干解扩方式,并在Quartus软件平台上采用VHDL语言,在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系统设计。通过对硬件测试板的测试表明文中介绍的方案和设计方法是可行和有效的。并在测试的基础上对系统提出了改进意见。
上传时间: 2013-06-27
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1993年,Turbo码的提出,以其接近Shannon极限的优异的性能在编码界引起了轰动,并成为研究的热点。随着研究的不断深入和技术的发展,目前,Turbo码已经应用到很多实际通信系统中。同时,如何实现Turbo码编译码器成为了人们研究的重点。 论文以基于FPGA实现Turbo码编译码器为研究目标,首先分析了Turbo码的基本编译码原理和3GPP标准的Turbo码编码结构。然后分析了MAP译码算法,Log-MAP译码算法和Max-Log-MAP译码算法,接着仔细分析了对系统性能影响的各个参数并逐一进行选择,最后对各个选择的系统进行仿真,对仿真的结果进行比较论证,确定满足系统性能要求的各个参数。 论文在系统仿真分析论证的基础之上,进行了Turbo码编码器的设计实现和硬件测试,选择Max-Log-MAP译码算法进行了Turbo码译码器的FPGA设计实现和硬件测试。最后完成整个通信系统的搭建和调试。主要针对FPGA实现的数据量化、定点数据表示方式、Max-Log-MAP算法子译码器关键运算单元的FPGA设计和译码的时序控制进行了深入研究,完成了固定译码长度的Turbo码译码器的FPGA设计实现,并利用ModelSim和MATLAB分别对译码器进行了时序功能验证和FPGA定点仿真测试。
上传时间: 2013-05-30
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PWM(脉冲宽度调制)是一种利用数字信号来控制模拟电路的控制技术,广泛应用于电源、电机、伺服系统、通信系统、电子控制器、功率控制等电力电子设备。PWM技术在逆变电路中的应用最为广泛,也是变频技术的核心,同时在机床,液压位置控制系统等机械装置中也发挥着重要的作用。PWM技术已经成为控制领域的一个热点,因此研究PWM发生器对于基础理论的发展和技术的改进都有十分重要的意义。 论文研究的主要内容是用任意波形作为调制信号通过特定的方法来产生所需要的PWM波形,任意波形的合成和PWM波形的生成是两个主要任务。任意波形的合成是课题设计的一个难点,也是影响系统性能的关键因素之一。论文中波形合成采用直接数字频率合成(DDS)技术来实现。DDS技术以相位为地址,通过查找离散幅度数据进行波形合成,具有输出波形相位变化连续、分辨率高、频率转换速率快的优点,而且通过设置控制字可灵活方便地改变输出频率,是目前波形合成的主流方法。 实现PWM发生器的设计方法有多种。在综合比较了单片机、DSP、ARM等常用开发工具特点的基础上,本文提出了一种以可编程逻辑器件(PLD)为主体,单片机辅助配合的设计方法。随着计算机技术和微电了技术的迅速发展,可编程逻辑器件的集成度和容量越来越大,基于PLD的设计方法正逐步成为一种主流于段,是近些年来电子系统设计的一个热点。整个系统分为模拟波形产生、单片机控制电路、FPGA内部功能模块三大部分。FPGA部分的设计是以Altera公司的Quartus Ⅱ软件为开发平台,采用VHDL语言为主要输入手段来完成内部各功能模块的设计输入、编译、仿真等调试工作,目标载体选用性价比比较高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件;单片机控制电路主要负责控制字的设置和显示,波形数据的接受与发送;用MATLAB软件完成仟意波形的绘制和模拟任务。 论文共分五章,详细介绍了课题的背景、PWM发生器的发展和应用以及选题的目的和意义等,论述了系统设计方案的可行性,对外围电路和FPAG内部功能模块的设计方法进行了具体说明,并对仿真结果、系统的性能、存在的问题和改进方法等进行了分析和阐述。整个设计满足PWM发生器的任务和功能要求,设计方法可行。
上传时间: 2013-06-03
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扩频通信技术是信息时代的三大高技术通信传输方式之一,与常规的通信技术相比。具有低截获率、强抗噪声、抗干扰性,具有信息隐蔽和多址通信等特点,目前已从军事领域向民用领域迅速发展。在民用化之后,它被迅速推广到各种公用和专用通信网络之中,如卫星通信、数据传输、定位、测距等系统中。 扩频通信技术中,最常见的是直接序列扩频通信(DSSS)系统,然而目前专用扩频芯片大部分功能都已固化。缺少产品开发的灵活性。其次,目前用FPGA与DSP相结合实现的直接序列扩频的收发系统比较多,系统复杂且成本高。另外,现代扩频通信系统在接收和发送端需要完成许多快速复杂的信号处理,这对电路的可靠性和处理速度提出了更高的要求。因此,设计一个全部用FPGA技术实现的扩频通信收、发系统具有较强的实际应用价值。 根据FPGA的高速并行处理能力和全硬件实现的特点,采用直接序列扩频技术,借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具,完成了系统的软件仿真和硬件电路设计。实验结果表明,比用传统的FPGA与DSP相结合实现方式,提高了处理速度,减少了硬件延时。同时采用了流水线技术,提高了系统并行处理的能力。并且系统功能可以通过程序来修改和升级,与专用扩频芯片相比,具有很大的灵活性。所有模块都集成在一个芯片中,提高了系统的稳定性和可靠性。
上传时间: 2013-05-18
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随着网络技术和通信技术的突飞猛进,人们对通信的保密性能,抗干扰能力的要求越来越高,而且对信息隐蔽、多址保密通信等特性提出了更高的要求。这些要求的实现都离不开扩频通信技术的应用,而扩频通信芯片作为扩频通信网络的核心器件,自然也成了研究的重点。本论文旨在借鉴国内外相关研究成果,并以家庭电力线通信环境为背景,验证了一种CDMA码分多址通信的实现方案,并通过智能家庭系统展示了其应用效果。 本课题以构建家庭电力载波通信网络为目标,首先,以两块Cyclone系列FPGA开发板为基础,分别作为发送单元和接收单元,构建了系统的硬件开发平台;以QuartusⅡ 7.2为开发环境,运用Verilog硬件描述语言,编写扩频模块和解扩模块,并且进行了测试、仿真和综合,验证了通过专用芯片实现扩频通信系统的可行性。应用方面,采用电力线载波通信芯片,提出了一种由智能插线板和嵌入式网关构成的家电控制系统。用户通过WEB方式登陆嵌入式网关,智能插线板能够在嵌入式网关的控制下控制电器的电源、发送红外遥控指令,实现对家电的远程遥控。使用两块FPGA开发板,实现了扩频通信基本收发是本设计得主要成果;将扩频通讯技术、嵌入式Web技术引入到智能家庭系统的设计当中是本文的一个特点。 仿真和实验表明:采用电力线载波通信芯片组建家庭网络的方案可行,由智能插线板和嵌入式网关构成的家电控制系统能灵活、便捷地实施家电控制,并具有一定的节能效果。
上传时间: 2013-06-17
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