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  • 自适应回波消除器研究及其FPGA实现

    回波消除器广泛应用于公用电话交换网(PSTN)、移动通信系统和视频电话会议系统等多种语音通信领域。在PSTN系统中,由于线路阻抗不匹配,远端语音信号通过混合线圈时产生一定泄漏,一部分信号又传回远端,产生线路回波,回波的存在会严重影响语音通信质量。本文主要针对线路回波进行研究,设计并实现了满足实用要求的基于FPGA平台的回波消除器。 首先,对回波产生原理和目前几种常用回波消除算法进行了分析,在研究自适应回波消除器的各个模块,特别是深入分析各种自适应滤波算法和双讲检测算法,综合考虑各种算法的运算复杂度和性能的情况下,这里采用NLMS算法实现自适应回波消除器。针对传统双讲检测算法在近端语音幅度较低情况下容易产生误判的情况,给出一种基于子带滤波器组的改进双讲检测算法。 本文首先使用C语言实现回波消除器的各个模块,其中包括自适应滤波器、远端检测、双讲检测、非线性处理和舒适噪声产生模块。经过仿真测试,相关模块算法能够有效提高回波消除器性能。在此基础上,本文使用硬件描述语言Veillog HDL,在QuartusⅡ和ModelSim软件平台上实现各功能模块,并通过模块级和系统级功能仿真以及时序仿真验证,最终在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrav,FPGA)平台上实现回波消除系统。本文详细阐述了基于FPGA的设计流程与设计方法,并描述了自适应滤波器、基于分布式算法FIR滤波器、除法器和有限状态机的设计过程。 根据ITU-T G.168标准提出的测试要求,本文埘基于FPGA设计实现的自适应回波消除系统进行大量主客观测试。经过测试,各项性能指标均达到或超过G.168标准的要求,具有良好的回波消除效果。

    标签: FPGA 回波 消除器

    上传时间: 2013-06-18

    上传用户:qwe1234

  • 基于FPGA的智能卡加密模块

    随着计算机和信息技术的飞速发展,信息的安全性越来越受到人们的重视。敏感信息的电子化在使用户得到便利的同时,数据、资源免泄漏也成为了人们必须注意的一个大隐患。在这个信息全球化的时代,病毒、黑客、电子窃听欺骗、网络攻击都是人们所必须面对的重大问题。出于这种需要,加密自然吸引了人们的注意力,而传统的软件加密技术已经越来越不能满足信息安全对运算速度和系统安全性的需求,硬件设施的开发显示出其重要性,硬件加密模块的地位也越来越重要。但其安全性仍存在着一定的问题,对安全性研究仍是不可放松的一个重要问题。 本文介绍了目前几种流行加密算法及标准,并对典型的公钥密码标准RSA进一步说明。RSA算法可以进行数字签名、数据加/解密,将其应用于数据安全领域具有很大的意义。针对于目前硬件加解密相对于软件加解密的种种优势,论文重点研究RSA算法的基于硬件FPGA的设计实现方案。FPGA是近几年的超大规模集成电路设计的焦点,其速度及成本等都占有一定的优势。对RSA算法的FPGA设计,论文主要研究两方面的内容:密钥生成部分中的素数检测问题和加/解密算法中关键瓶颈--大数模乘及模幂运算。并进行了软硬件的仿真、验证与测试。论文对RSA设计模块的可应用领域之一--智能卡及其安全性做了简单的介绍,并对论文所研究实现的模块在其中的应用进行了说明,从而体现了其实际应用价值。

    标签: FPGA 智能卡 加密模块

    上传时间: 2013-07-06

    上传用户:juyuantwo

  • OFDM发射机系统的FPGA设计

    无线局域网是计算机网络技术和无线通信技术相结合的产物,是利用无线媒介传输信息的计算机网络。在无线通信信道中,由于多径时延不可避免地存在符号间干扰,正交频分复用(OFDM)作为一种可以有效对抗符号间干扰(ISI)和提高频谱利用率的高速传输技术,引起了广泛关注。在无线局域网(WLAN)系统中,OFDM调制技术已经被采用作为其物理层标准,并且公认为是下一代无线通信系统中的核心技术。基于IEEE802.11a的无线局域网标准的物理层采用了OFDM技术,能有效的对抗多径信道衰落,达到54Mbps的速度,而未来而的IEEE802.11n将达到100Mbps的高速。因此,研发以OFDM为核心的原型机研究非常有必要。 本文在深入理解OFDM技术的同时,结合相应的EDA工具对系统进行建模并基于IEEE802.11a物理层标准给出了一种OFDM基带发射机系统的FPGA实现方案。整个设计采用目前主流的自顶向下的设计方法,由总体设计至详细设计逐步细化。在系统功能模块的FPGA实现过程中,针对Xilinx一款160万门的Spartan-3E XCS1600E芯片,依照:IEEE802.11a帧格式,对发射机系统各个模块进行了详细设计和仿真: (1)训练序列生成模块,包括长,短训练序列; (2)信令模块,包括卷积编码,交织,BPSK调制映射; (3)数据模块,包括加扰,卷积编码,删余,交织,BPSK/QPSK/16QAM/64QAM调制映射; (4)OFDM处理部分,包括导频插入,加循环前缀,IFFT处理; (5)对整个发射处理部分联调,并给出仿真结果另外,还完成了接收机部分模块的FPGA设计,并给出了相应的顶层结构与仿真波形。最后提出了改进和进一步开发的方向。

    标签: OFDM FPGA 发射机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:李彦东

  • 一种求解单件车间调度问题的单亲遗传算法

    针对单件车间调度问题,设计一种基于整数编码的单亲遗传算法。该算法既具有单亲遗传算法运算量小、不存在“早熟收敛”现象等优点,在编码中又体现了单件车间调度的“保序性”等工艺约束条件,增强了调度算法的整体性

    标签: 车间调度 单亲遗传算法

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:笨小孩

  • 基于FPGA的16QAM调制解调系统的研究

    传统的频率调制和相位调制两种数字调制方式都存在频谱利用率低、抗多径衰落能力差、功率谱衰减慢、带外辐射严重等不足。正交振幅调制(QAM)是一种相位和振幅联合控制的数字调制技术,它不仅可以得到更高的频谱效率,而且可...

    标签: FPGA QAM 16 调制解调

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:embedtu

  • 基于FPGA的GPS定位信息处理系统设计

    随着GPS(Global Positioning System)技术的不断发展和成熟,其全球性、全天候、低成本等特点使得GPS接收机的用户数量大幅度增加,应用领域越来越广。但由于定位过程中各种误差源的存在,单机定位精度受到影响。目前常从两个方面考虑减小误差提高精度:①用高精度相位天线、差分技术等通过提高硬件成本获取高精度;②针对误差源用滤波算法从软件方面实现精度提高。两种方法中,后者相对于前者在满足精度要求的前提下节约成本,而且便于系统融合,是应用于GPS定位的系统中更有前景的方法。但由于在系统中实现定位滤波算法需要时间,传统CPU往往不能满足实时性的要求,而FPGA以其快速并行计算越来越受到青睐。    本文在FPGA平台上,根据“先时序后电路”的设计思想,由同步没计方法以及自顶向下和自下而上的混合设计方法实现系统的总体设计。从GPS-OEM板输出的定位信息的接收到定位结果的坐标变换,最终到kalman滤波递推计算减小定位误差,实现实时、快速、高精度的GPS定位信息采集处理系统,为GPS定位数据的处理方法做了新的尝试,为基于FPGA的GPS嵌入式系统的开发奠定了基础。具体工作如下:    基于FPGA设计了GPS定位数据的正确接收和显示,以及经纬度到平面坐标的投影变换。根掘GPS输出信息标准和格式,通过串口接收模块实现串口数掘的接收和经纬度信息提取,并通过LCD实时显示。在提取信息的同时将数据格式由ASCⅡ码转变为十进制整数型,实现利用移位和加法运算达到代替乘法运算的效果,从而减少资源的利用率。在坐标转换过程中,利用查找表的方法查找转化时需要的各个参数值,并将该参数先转为双精度浮点小数,再进行坐标转换。根据高斯转化公式的规律将公式简化成只涉及加法和乘法运算,以此简化公式运算量,达到节省资源的目的。    卡尔曼滤波器的实现。首先分析了影响定位精度的各种误差因素,将各种误差因素视为一阶马尔科夫过程的总误差,建立了系统状态方程、观测方程和滤波方程,并基于分散滤波的思想进行卡尔曼滤波设计,并通过Matlab进行仿真。结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器收敛性好,定位精度高、估计误差小。在仿真基础上,实现基于FPGA的卡尔曼滤波计算。在满足实时性的基础上,通过IP核、模块的分时复用和树状结构节省资源,实现数据卡尔曼滤波,达到提高数据精度的效果。    设计中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676为硬件平台,采用Verilog HDL硬件描述语言实现,利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布线,一共使用44438个逻辑资源,时钟频率达到100MHZ以上,满足实时性信号处理要求,在保证精度的前提下达到资源最优。Modelsim仿真验证了该设计的正确性。

    标签: FPGA GPS 定位 信息处理

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:二驱蚊器

  • 基于FPGA的全数字锁相环的设计

    随着现代集成电路技术的发展,锁相环已经成为集成电路设计中非常重要的一个部分,所以对锁相环的研究具有积极的现实意义。然而传统的锁相环大多是数模混合电路,在工艺上与系统芯片中的数字电路存在兼容问题。因此设计一...

    标签: FPGA 全数字 锁相环

    上传时间: 2013-06-09

    上传用户:mosliu

  • OFDM在中压电力线通信中的应用

    论文讨论了中压电力线载波通信(MV-PLC)的现状和应用前景,介绍了其技术特点和所面临的问题。针对当前中压电力线载波芯片的开发状况,提出了基于OFDM(正交频分复用)技术的中压电力线载波通信的技术优势和其Modem芯片开发的重要性。 针对国内中压电网的结构,根据现有的研究成果,分析了中压电力线信道的传输特性,包括阻抗特性,噪声特性和衰减特性。阐述了OFDM的基本原理、优缺点和其中的关键技术,分析了OFDM系统组成模型及参数选取原则。针对中压电力线信道噪声特点,提出了基于OFDM的中压电力线载波Modem芯片的FPGA(现场可编程门阵列)实现方案,并建立了系统MATLAB定点仿真模型。通过分析定点仿真结果,给出了该OFDM系统的设计参数,并详细介绍了系统中部分模块(主要包括IFFT/FFT模块、数字上变频模块和同步模块)的FPGA实现结构(用Verilog硬件描述语言设计),并对这些模块进行了功能验证。 最后,搭建仿真平台,对整个系统进行了前端EDA仿真验证。利用低压电力线环境,对所设计的系统进行了FPGA板级的调试,并对测试的结果进行了分析。验证了系统的FPGA设计,并提出了MV-PLC OFDM系统中存在一些问题及系统需要改进之处。

    标签: OFDM 中压 电力线通信 中的应用

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:yezhihao

  • 直流电机的pwm控制

    随着时代的发展,数字电子技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,此文将介绍一种直流电机,详细阐述了用单片机输出口所给占空比的不同实现电机的调速的设计方法;着重讨论L298用于电机驱动时特有的优势。直流电机调速具有相当的实际意义。依据其调速的基本理论,本电路由模拟电源、控制电路、显示电路、驱动电路四部分组成。准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、驱动L298所需电压;显示电路用于显示电动机转动时的速度大小及正反转所表示的代码。与传统的电动机调速相比具有操作方便,以及其输出速度大小采用数码显示的特点。文章中介绍了Protel 99发展及特点。直流电动机的工作原理、基本组成环节,电路分析、特殊元器件简介,设计方案的提出,更进一步说明了这类电机的好处。着重利用软件Protel绘制出电路原理图。讨论了目前研究工作中存在的问题,并对其发展的方向进行了展望,给出了一些个人的观点。

    标签: pwm 直流电机 控制

    上传时间: 2013-06-30

    上传用户:change0329

  • 可重构24bit音频过采样DAC的FPGA

    基于过采样和∑-△噪声整形技术的DAC能够可靠地把数字信号转换为高精度的模拟信号(大于等于16位)。采用这一架构进行数模转换具有诸多优点,例如极低的失配噪声和更高的可靠性,便于实现嵌入式集成等,最重要的是可以得到其他DAC结构所无法达到的精度和动态范围。在高精度测量,音频转换,汽车电子等领域有着广泛的应用价值。 本文采用∑-△结构以FPGA方式实现了一个具有高精度的数模转换器,在24比特的输入信号下,达到了约150dB的信噪比。作为一个灵活的音频DAC实现方案。该DAC可以对CD/DVD/HDCD/SACD等多种制式下的音频信号进行处理,接受并转换采样率为32/44.1/48/88.2/96/192kHz,字长为16/18/20/24比特的PCM数据,具备良好的兼容性和通用性。 由于非线性和不稳定性的存在,高阶∑-△调制器的设计与实现存在较大的难度。本文综合大量文献中的经验原则和方法,阐述了稳定的高阶高精度调制器的设计流程;并据此设计了达到24bit精度和满量程输入范围的的5阶128倍调制器。本文创新性地提出了∑-△调制器的一种高效率流水线实现结构。分析表明,与其他常见的∑-△调制器实现结构相比,本方案具有结构简单、运算单元少等优点;此外在同样信号采样率下,调制器所需的时钟频率大大降低。 文中的过采样滤波模块采用三级半带滤波器和一个可变CIC滤波器级联组成,可以达到最高128倍的过采样比,同时具有良好的通带和阻带特性。在半带滤波器的设计中采用了CSD编码,使结构得到了充分的简化。 本文提出的过采样DAC方案具有可重配置结构,让使用者能够方便地控制过采样比和调制器阶数。通过积分梳状滤波器的配置,能够获得32/64/128倍的不同过采样比,从而实现对于32~192kHz多种采样率输入的处理。在不同输入字长情况下,通过调制器的重构,则可以将调制器由高精度的5阶模式改变为功耗更低的3阶模式,满足不同分辨率信号输入时的不同精度要求。这是本文的另一创新之处。 目前,该过采样DAC已经在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件实现和验证。测试表明,对于从32kHz到192kHz的不同输入信号,该DAC模块输出1比特码流的带内信噪比均能满足24比特数据转换应用的分辨率要求。

    标签: FPGA bit DAC 24

    上传时间: 2013-07-08

    上传用户:从此走出阴霾