由于移动环境的复杂性,无线信号在发送传输和接收过程中有很明显的衰落现象,特别是在高频无线通信中,多径衰落或频率选择性衰落对无线信号的干扰最为严重。通过分集接收技术,Rake接收机在CDMA移动通信系统中抗多径衰落效果尤为明显。作为一种新颖的多址接入方式,多载波CDMA充分利用了OFDM最优频率利用率以及CDMA的多址和频率分集,且系统容量和抗符号间干扰性能明显优于传统的单载波CDMA。这些特性使得多载波CDMA成为未来的宽带无线通信系统最有希望的候选。 @@ 本文研究了一种多载波扩频通信系统,介绍了其Rake接收机工作原理和设计思想,进行了理论仿真并用FPGA予以实现。 @@ 本文首先介绍了移动通信系统的发展历史以及OFDM和CDMA技术原理,并描述了OFDM和CDMA结合的三种系统(MC-DS-CDMA、MT-CDMA、MC-CDMA)的原理和系统模型;接着,介绍了目前影响移动通信的主要衰落以及Rake接收机基本原理及其作用。多径信号的每路信号都可能含有可以利用的信息,Rake接收机就是通过多个相关接收器接收多径信号中各路信号,通过信道估计和信道补偿消去信道因子的附加相位,并把他们合并在一起,以此来改善信号的信噪比和系统的可靠性;在此基础上,论文提出了一种多载波扩频通信系统的实现方案,并详细介绍了其Rake接收机实现原理,给出了最大比合并时各种分径数目下系统误码率的仿真图;最后介绍了此方案中Rake接收机的FPGA硬件实现设计方案及其系统 测试结果。@@ 仿真结果显示出随着分集径数的增加,系统的误码率显著降低。表明Rake接收机抗多径衰落效果显著,且在多载波CDMA系统中其分集效果更好,实现相对简单。最终Rake接收机的FPGA实现结果同理论仿真一致,时序通过,资源耗费不大,具有较大的实用价值。 @@关键词:多载波扩频通信,CDMA,Rake接收机,FPGA
上传时间: 2013-07-25
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现代通信系统对带宽和数据速率的要求越来越高,超宽带(ultra-wideband,UWB)通信以其传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低的优点,成为解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入的需求与越来越拥挤的频率资源分配之间的矛盾的技术手段。 论文主要围绕两方面展开分析:一是介绍用于UWB无载波脉冲调制及直接序列码分多址调制(DS-CDMA)的新型脉冲,即Hermite正交脉冲,并且分析了这种构建UWB多元通信和多用户通信的系统性能。二是分析了UWB的多带频分复用物理层提案(MBOA)的调制技术,并在FPGA上实现了调制模块。正交Hermite脉冲集被提出用于UWB的M元双正交调制系统,获得高数据速率。调整脉冲的脉宽因子和中心频率能使脉冲满足FCC的频谱要求。M元双正交调制的接收机需要M/2个相关器,远比M元正交调制所需的相关器数量少。误码率一定时,维数M的增加可获得高的比特率和低的信噪比。虽然高阶的Hermite脉冲易受抖动时延的影响,但当抖动时延范围小于0.02ns时,其影响较为不明显。本文认为1~8阶的Hermite脉冲皆可用,可构成16元双正交系统。 正交Hermite脉冲集也可以构造UWB多用户系统。各用户的信息用不同的Hermite脉冲同时传输,其多用户的误比特率上限低于高斯单脉冲构成的PPM多用户系统的误比特率,所以其系统性能更优。正交Hermite脉冲还可以用于UWB的DS-CDMA调制,在8个脉冲可用的情况下,最多可容64个用户同时通信。 基于MBOA提出的UWB物理层协议,本文用Verilog硬件语言实现了调制与解调结构,并用Modelsim做了时序验证。用Verilog编程实现的输出数据与Matlab生成的UWB建模的输出结果一致。为了达到UWBMB-OFDM系统的FFT处理器的要求,一个混和基多通道流水线的FFT算法结构被提出。其有效的实现方法也被提出。这种结构采用多通道以获得高的数据吞吐量。此外,它用于存储和复数乘法器的硬件损耗相比其他的FFT处理器是最少的。高基的FFT蝶算减少了复数乘法器的数量。在132MHz的工作频率下,整个128点FFT变换在此结构模式下只需要242.4ns,满足了MBOA的要求。
上传时间: 2013-07-29
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该文针对汽轮发电机定子在空冷及蒸发冷却条件下的温度分布进行了仿真计算和实验研究.在仿真方面,对仿真的数值分析方法进行了研究,建立了三维热传导模型,分析讨论了温度场计算过程中边界条件的计算和设置.对三种不同绝缘结构的定子试件,在不同的工况下,进行了温度场仿真计算.在空冷条件下,进行了三维温度场仿真,得到了多组曲线,获得了不同电流密度、不同绝缘结构、不同风速情况下,定子铁芯和绕组绝缘表面的温度分布.在蒸发冷却条件下,对定子进行了二维温度场的仿真计算,并分析了冷却介质F-113的不同液位高度对定子温度分布的影响.在实验方面,建立了不锈钢套筒模型,在空冷条件下,测得了不同风速时定子表面的温升数据,分析了风速、绝缘厚度、以及电流密度对定子温度场的影响.在蒸发冷却条件下,测得了定子的温度分布,并与空冷的数据进行了对比,可以看出在大电流密度条件下,蒸发冷却技术冷却效果的优势非常明显.通过该文的研究,更直接地了解了在空冷和蒸发冷却两种冷却方式下,定子的温度分布情况.在工程应用中,可作为选择电机冷却方式的参考.
上传时间: 2013-04-24
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数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位,数字通信技术与FPGA的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。文中介绍了QPSK调制解调的原理,并基于FPGA实现了QPSK调制解调电路。
标签: QPSK andDemodulation Realization Modulation
上传时间: 2013-07-03
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上传时间: 2013-06-12
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光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating)传感器是近几年光纤传感技术领域的研究热点,光纤光栅传感器可以工作在强电磁场、高温有腐蚀性的以及有爆炸危险性的恶劣环境中,且易于将多个光纤光栅串联在一起构成光纤光栅阵列,实现分布式传感,这是其他传感元件所不及的。 本文设计了光纤光栅传感网络可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔解调测试系统。系统主要分光路和电路两部分,在光路部分,研究了光纤光栅解调技术,分析和比较了几种常见的波长解调方法,由于F-P腔调谐范围宽,可以实现多点测量,因此决定采用可调谐F.P腔法进行信号解调。对可调谐 F-P腔解调法做了理论分析和研究,并通过Matlab仿真对影响F-P滤波效果的腔长和反射率两个参数进行了优化设计。在电路部分,首先设计整形电路将光电探测器的输出信号整形成矩形脉冲信号,设计了计算中心波长的方法,最后搭建了硬件电路来验证中心波长的计算方法。硬件电路以 Philips公司的 LPC2214 为核心处理器。该硬件电路包括电源电路,复位电路,串口电路,JTAG 调试接口,数码管显示等。软件方面,设计了相关的软件程序和模拟信号源,最后利用模拟信号源作为该解调测试系统的信号进行实验验证,得出实验数据,经过分析验证了该解调测试系统的可行性。
上传时间: 2013-05-26
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在利益的驱使下,超限运输在世界各地已成为了普遍现象。这给国家带来了诸多经济和社会问题。实践证明动态称重系统(WIM)能有效地抑制超限运输,但同时也存在部分问题,这些问题的解决有赖于国家相关法规的出台,也有赖于关键测量设备(WIM系统)性能的提高。 由于应变式称重传感器容易受到各种环境干扰,对环境适应性差,课题采用光纤Bragg光栅传感器(FBG)作为称重传感器,它具有很强的抗干扰性,利于提高系统测量精度。使用光纤传感器的关键是波长解调技术,本文在比较了几种常见解调技术的前提下,结合课题的实际情况选用了基于F-P腔可调谐滤波解调方法,文章在分析该解调方法原理的基础上,设计了解调器中的各个硬件电路模块;此外,为了提高数据采集、传输的效率,文章还对数据缓冲电路进行了设计,在电路中引入了换体存储及DMA传输技术。 鉴于动态称重信号为短历程信号并且包含各种各样的噪声,称重算法的研究也是本课题要解决的重要内容。本文在分析了称台振动及已有先验知识的基础上,将小波分析、LM非线性拟合算法及残差分析相结合应用在动态称重系统中,为了验证算法的有效性,利用MATLAB对实测数据进行了仿真分析,结果表明该算法能够提高测量精度。 提高动态称重系统性能指标的另一方面是提高系统运行的软硬件平台。课题采用的核心硬件为Xscale ARM平台,处理器时钟可高达400MHz;软件上采用了多用户、多任务的Linux操作系统平台。文章对操作系统linux2.6进行了合适的配置,成功地将它移植到了课题的ARM平台上,并且在此操作系统上设计了基于MiniGUI的人机交互界面及波长解调和数据缓冲电路的驱动程序。
上传时间: 2013-07-26
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扩频通信是一种性能优异的通信方式,自其诞生之日起就受到了业内人士的广泛关注。本文以DS/SS接收机为基础,围绕相关的理论和技术,开展了载波跟踪技术FPGA实现的研究。 论文首先综述了课题的来源、背景和意义,阐述了DS/SS接收系统前端处理模块和信号处理模块的结构,指出了本课题的关键技术。与此同时,作者在参考了大量国内外有关文献的基础上,深入研究了四相鉴频、自动频率跟踪鉴频以及反正切鉴相等载波跟踪鉴频、鉴相算法,并根据这些理论设计了FLL与PLL相结合的载波跟踪策略,完成了CPAFC和Costas环路仿真和性能分析。 其次,论文对载波跟踪环路的硬件电路进行了设计,其中包括基带信号处理的混频、相关和积分清洗模块,误差量的提取和控制模块,以及本地载波的产生模块等,并在Altera公司的Stratix系列芯片----EP1S808956C6上对每个组成模块进行了功能和时序上的仿真与实现,之后对系统各模块进行了集成,解决了系统实现的同步问题。 最后,论文对系统作了实验总结与分析,包括板级验证总结与分析、接收机载波跟踪性能分析,以及对载波同步技术的总结和展望。
上传时间: 2013-04-24
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本文从工程设计和应用出发,根据某机载设备直接序列扩频(DS-SS)接收机声表面波可编程抽头延迟线(SAW.P.TDL)中频相关解扩电路的指标要求,提出了基于FPGA器件的中频数字相关解扩器的替代设计方案,通过理论分析、软件仿真、数学计算、电路设计等方法和手段,研制出了满足使用环境要求的工程化的中频数字相关器,经过主要性能参数的测试和环境温度验证试验,并在整机上进行了试验和试用,结果表明电路性能指标达到了设计要求。对工程应用中的部分问题进行了初步研究和分析,其中较详细地分析了SAW卷积器、SAW.P.TDL以及中频数字相关器在BPSK直扩信号相关解扩时的频率响应特性。 论文的主要工作在于: (1)根据某机载设备扩频接收机基于SAW.P.TDL的中频解扩电路要求,进行理论分析、电路设计、软件编程,研制基于FPGA器件的中频数字相关器,要求可在扩频接收机中原位替代原SAW相关解扩电路; (2)对中频数字相关器的主要性能参数进行测试,进行了必要的高低温等环境试验,确定电路是否达到设计指标和是否满足高低温等环境条件要求; (3)将基于FPGA的中频数字相关器装入扩频接收机,与原SAW.P.TDL中频解扩电路置换,确定与接收机的电磁兼容性、与中放电路的匹配和适应性,测试整个扩频接收机的灵敏度、动态范围、解码概率等指标是否满足接收机模块技术规范要求; (4)将改进后的扩频接收机装入某机载设备,测试与接收机相关的性能参数,整机进行高低温等主要环境试验,确定电路变化后的整机设备各项指标是否满足其技术规范要求; (5)通过对基于FPGA的中频数字相关器与SAW.P.TDL的主要性能参数进行对比测试和分析,特别是电路对频率偏移响应特性的对比分析,从而得出初步的结论。
上传时间: 2013-06-22
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采用现场可编程门阵列(FPGA)可以快速实现数字电路,但是用于生成FPGA编程的比特流文件的CAD工具在编制大规模电路时常常需要数小时的时间,以至于许多设计者甚至通过在给定FPGA上采用更多的资源,或者以牺牲电路速度为代价来提高编制速度。电路编制过程中大部分时间花费在布线阶段,因此有效的布线算法能极大地减少布线时间。 许多布线算法已经被开发并获得应用,其中布尔可满足性(SAT)布线算法及几何查找布线算法是当前最为流行的两种。然而它们各有缺点:基于SAT的布线算法在可扩展性上有很大缺陷;几何查找布线算法虽然具有广泛的拆线重布线能力,但当实际问题具有严格的布线约束条件时,它在布线方案的收敛方面存在很大困难。基于此,本文致力于探索一种能有效解决以上问题的新型算法,具体研究工作和结果可归纳如下。 1、在全面调查FPGA结构的最新研究动态的基础上,确定了一种FPGA布线结构模型,即一个基于SRAM的对称阵列(岛状)FPGA结构作为研究对象,该模型仅需3个适合的参数即能表示布线结构。为使所有布线算法可在相同平台上运行,选择了美国北卡罗来纳州微电子中心的20个大规模电路作为基准,并在布线前采用VPR399对每个电路都生成30个布局,从而使所有的布线算法都能够直接在这些预制电路上运行。 2、详细研究了四种几何查找布线算法,即一种基本迷宫布线算法Lee,一种基于协商的性能驱动的布线算法PathFinder,一种快速的时延驱动的布线算法VPR430和一种协商A
上传时间: 2013-05-18
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