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局域

  • 基于FPGA的DMBT信道调制的设计研究

    随着科技的发展和社会的进步,数字电视已逐渐成为现代电视的主流。利用今年是奥运年的契机,研究和推广数字电视广播具有重大的意义。2006年8月底我国出台的数字多媒体/电视广播(DMB-T)标准,确立了中国自己的技术标准。以此来发展拥有自主知识产权的数字电视事业,不仅可以满足广大人民群众日益增长的物质、文化要求,还可以带动相关产业快速发展。 本课题在深入研究DMB-T国家标准的基础上,首先对系统的调制系统进行了设计规划,然后对信道调制的星座映射、系统信息插入、帧体数据处理、PN序列插入的帧形成模块和成形滤波模块进行了设计和仿真,并验证了其正确性。 3780个子载波的时域同步正交多载波技术(TDS-OFDM)是DMB-T调制系统的关键技术之一。由于载波数不是2的整数次幂,考虑到实现的有效性,不能采用现已成熟的基-2或基-4的快速傅立叶变换(FFT)算法。针对调制系统中特有的3780点IFFT,课题深入分析和比较了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三种离散快速傅立叶变换算法的特点和性能,综合利用了三种算法优势,考虑了算法的复杂度、运算的速度、资源的消耗,设计出一种新的算法,进行了Matlab验证和基于FPGA(现场可编程门阵列)的仿真。分析表明,该算法所需的加法、乘法次数已很逼近4096点FFT算法。 DMB-T发射端的基带成形滤波采用了平方根升余弦滚降滤波,由于其0.05的滚降系数在实现中比较苛刻,所以是设计的难点之一。本课题利用Matlab工具采用了等纹波最优滤波的方法设计了169阶数字滤波器,其阻带衰减达到了46.9dB,完全符合标准的要求;利用四倍插值的方法实现了I、Q合路的该滤波器的FPGA设计,并进行了设计优化,显著降低了滤波器的运算量,大大节约了实现该滤波器所需的乘法器资源。

    标签: FPGA DMBT 信道 调制

    上传时间: 2013-06-28

    上传用户:camelcamel690

  • 基于FPGA的红外图像预处理系统

    随着红外探测技术和超大规模专用集成电路的发展,实时红外成像系统得到了越来越广泛的应用。如何针对红外图像的特性对红外图像进行实时处理,得到能真实反映探测场景、适合观察分析的红外图像是目前红外成像技术的研究热点。针对红外图像在被采集后立即进行预处理,简化后级数字信号处理单元的繁重任务,在红外成像技术中具有重要意义。本论文主要工作如下: (1)对红外成像的原理、红外图像的形成过程、红外图像的特征以及红外图像与可见光图像的区别进行了阐述。 (2)简要介绍了频域中图像的增强算法,以及图像的灰度变换原理。 (3)通过对时域中各种算法的分析对比,以及时域处理与频域处理的对比,选择数种适合红外图像预处理的算法进行硬件实现,然后再根据硬件实现的难易程度和算法对硬件资源的占用率,以及最终对图像的处理效果,选择一种最佳的平滑和锐化方法。 (4)针对FPGA的特点,采用了模块化结构设计,方便构成并行运算,充分体现了实时处理的要求。 (5)分析了红外图像灰度变换的硬件构成,实现了对红外图像的直方图统计。 (6)阐述了I2C总线标准,使用I2C总线对SAA7115视频图像处理芯片的控制,对模拟的红外图像采集、量化成数字图像信号;由于采用SDRAM进行数据的存储,所以针对数据的存储及读取方式设计了SDRAM存储器的控制器,将量化后的数据存储到SDRAM存储器。 (7)详细阐述了图像频域处理的硬件实现方法,并特别说明了DFT的FPGA硬件构成方法及这种方法与DSP处理器构成方法的区别。然后针对整个系统的时序构成及时序要求,采用了PLL核构成了系统的时序部分,并对系统进行了优化,以提高运行速度及减少资源占用率。

    标签: FPGA 红外图像 预处理

    上传时间: 2013-07-12

    上传用户:顶得柱

  • 基于FPGA的红外图像处理技术

    本文在深入分析红外焦平面阵列热成像系统工作原理的基础上,根据红外图像处理系统的实际应用,研究了相应的图像处理算法,为使其实时实现,本文对算法基于FPGA的高效硬件实现进行了深入研究。首先对IRFRA器件的工作原理和读出电路结构进行了分析,叙述了相应的驱动电路设计原理和相关模拟电路的处理技术。然后,以本文设计的基于FPGA高速红外图像处理硬件系统为运行平台,针对红外温差成像图像高背景、低对比度的特点和系统中主要存在的非均匀性图案噪声,研究了非均匀性校正和直方图投影增强算法的实时实现技术。还将基于FPGA的红外图像处理的实现技术,拓展到一些空域、频域及基于直方图的图像处理基本算法。其中以红外增强算法作为重点,引入了一种易于FPGA实现、基于双阈值调节、可有效改善系统成像质量的增强算法。并在FPGA硬件平台上成功地实现了该算法。最后,本系统还将处理后的图像数据转化成了全电视信号,实时地显示在监视器上。实验结果表明,本文设计的系统,能够很好地完成大容量数据流的实时处理,有效地改善了图像质量,显著提高了图像显示效果。

    标签: FPGA 红外图像 处理技术

    上传时间: 2013-07-02

    上传用户:AbuGe

  • 基于FPGA的脉冲涡流硬度无损检测

    涡流无损检测技术作为五大常规无损检测技术之一,不仅能够探测导体表面的涂层厚度,材料成分,组织状态以及某些物理量和机械量,还能检测材料或构件中是否有缺陷并判断缺陷的形状、大小、分布、走向。脉冲涡流无损检测技术因其激励信号的频域特点,具有有效率高,检测准确的特性,因而有着广泛的应用前景。 用无损检测方法进行钢铁材质检测的研究工作取得了大量成果,然而对于钢材及其制品的混料、硬度和裂纹质量检测还存在许多难题,如用传统检测方法检测齿轮毛坯的硬度效果不够理想,而且人工记录方法较慢。 本文以涡流检测技术理论为基础,系统地分析了脉冲涡流检测的基本理论。在此基础上设计了一套用于检测钢铁材硬度的脉冲涡流检测仪器。该脉冲涡流检测系统可分为硬件、软件两个子系统。整个系统由激励源、涡流传感器、数据处理、结果显示这四个主要部分组成。在涡流探伤中,影响涡流的因素很多,产生大量噪声使得信号分析相对困难。系统以FPGA为开发平台,使得信号激励和信号的采集可以在同一电路中实现,从而提高了信号处理的精确性,接着利用主成分分析方法去除噪音,提取信号的特征值,建立回归方程,利用最小二乘法实现对钢铁材质硬度的测量。实验结果表明,以FPGA为开发平台,采用脉冲涡流激励的方式及相关的脉冲涡流的主成分分析处理方法,使钢铁材质硬度的判别准确率有了很大提高。

    标签: FPGA 脉冲 涡流 无损检测

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:327000306

  • 基于FPGA的频率域MPEG2码率转换

    近年来,随着网络技术的发展和视频编码标准受到广泛接受,视频点播、视频流和远程教育等基于网络的多媒体业务逐渐普及。为了对拥有不同终端资源,不同接入网络以及不同兴趣的用户提供灵活的多媒体数据访问服务,多媒体数据的内容需要根据应用环境动态调整,转码正是实现这一挑战性任务的关键技术之一。 视频转码对时间的要求非常苛刻,以至于用高速的通用微处理器芯片也无法在规定的时间内完成必要的运算。因此,必须为这样的运算设计一个专用的高速硬线逻辑电路,在高速FPGA器件上实现或制成高速专用集成电路。用高密度的FPGA来构成完成转码算法所需的电路系统,实现专用集成电路的功能,因其成本低、设计周期短、功耗小、可靠性高、使用灵活等优点而成为适合本课题的最佳选择。 本文根据MPEG-2中可变长编码(VLC)理论,采用了两级查找表减少了VLC存储空间的使用,完成VLC编码的实现。根据MPEG-2中关于System Packet的定义,针对FPGA可实现性,以空间换取复杂度的减少,实现了PES包的打包模块。根据MPEG-2相应的转码理论,完成了对系统解码模块相应的连接和调试,对解码模块以真实的bit流进行了贴近板级的情况的仿真。根据MPEG-2中TM5的算法的局限性,分析得出只需要对P帧进行相应处理即可改进场景变换对视频质量的影响,完成对TM5的算法的改进。通过性能估算和电路仿真,各模块的吞吐率能够满足转码系统的要求。

    标签: MPEG2 FPGA 频率 码率

    上传时间: 2013-07-22

    上传用户:shinesyh

  • 基于FPGA的图像增强技术研究

    图像增强技术是数字图像处理领域中的一项重要内容,随着数字图像处理应用领域的不断扩大,快速、实时图像处理技术成为研究的热点。超大规模集成电路技术的飞速发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础,尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)凭借其高速并行、可重配置的架构和基于查找表的独特结构等优点使得在数字信号处理领域的应用持续上升。国内外,越来越多的实时图像处理应用逐渐转向FPGA平台。 本文基于FPGA的图像增强技术研究主要是针对空间域方法,这种方法是指在空间域内直接对像素灰度值进行运算处理,算法简单并且存在并行性,非常适合于用硬件实现。FPGA可以灵活地实现并行、实时处理图像数据,正是利用这一特点,本文提出了一种基于FPGA的图像增强处理系统设计。该系统采用SOPC技术,完成图像增强处理。文中给出了系统设计思路,并分析了该系统的结构及功能实现,说明了系统实现过程。其硬件平台的核心部分是Altera公司Stratix系列的.FPGA EPlS40芯片,采用自顶向下的设计方法构造图像增强处理功能模块,利用硬件描述语言vHDL对图像增强模块进行电路描述,并进行设计优化、仿真,在生成系统配置文件后加载到FPGA上进行板级调试。完成了基于FPGA的图像增强算法模块的设计,重点设计实现了点运算增强处理模块、中值滤波器模块,并对中值滤波器进行了改进设计实现,采用FPGA完成了对图像增强算法的硬件加速。

    标签: FPGA 图像增强 技术研究

    上传时间: 2013-06-16

    上传用户:songrui

  • 基于FPGA实现OFDM基带调制系统

    本文对OFDM基带调制解调系统的:FPGA设计进行了研究和论述,重点实现其中的RS码编、译码模块和基带成形滤波器模块。本文首先介绍了OFDM调制的原理和OFDM基带调制解调系统的总体设计,以及FPGA设计的基本原则。接着介绍了RS码的编码原理和时域迭代译码算法,在此基础上设计实现RS码编码器和译码器。然后介绍了成形滤波的原理和多种实现成形滤波器的结构,采用多相结构设计实现了平方根升余弦滚降滤波器。

    标签: FPGA OFDM 基带 调制系统

    上传时间: 2013-06-11

    上传用户:TF2015

  • 可变点流水线结构FFT处理器

    随着电子技术和集成电路技术的飞速发展,数字信号处理已经广泛地应用于通信、信号处理、生物医学以及自动控制等领域中。离散傅立叶变换(DFT)及其快速算法FFT作为数字信号处理中的基本变换,有着广泛的应用。特别是近年来,基于FFT的ODFM技术的兴起,进一步推动了对高速FFT处理器的研究。 FFT 算法从出现到现在已有四十多年代历史,算法理论已经趋于成熟,但是其具体实现方法却值得研究。面向高速、大容量数据流的FFT实时处理,可以通过数据并行处理或者采用多级流水线结构来实现。特别是流水线结构使得FFT处理器在进行不同点数的FFT计算时可以通过对模块级数的控制很容易的实现。 本文在分析和比较了各种FFT算法后,选择了基2和基4混合频域抽取算法作为FFr处理器的实现算法,并提出了一种高速、处理点数可变的流水线结构FFT处理器的实现方法。利用这种方法实现的FFT处理器成功的应用到DAB接收机中,RTL级仿真结果表明FFT输出结果与C模型输出一致,在FPGA环境下仿真波形正确,用Ouaaus Ⅱ软件综合的最高工作频率达到133MHz,满足了高速处理的设计要求。

    标签: FFT 流水线结构 处理器

    上传时间: 2013-05-29

    上传用户:GavinNeko

  • GPS信号CA码跟踪的FPGA实现

    GPS全球定位系统是美国国防部为军事目的而建立的卫星导航系统,其主要目的是解决海上、陆地和空中运载工具的导航定位问题。GPS作为新一代卫星导航系统,不仅具有全球、全天候、连续、高精度导航与定位能力,而且具有优良的抗干扰性和保密性。因此,发展全球定位系统是当今导航技术现代化的一个重要标志。在GPS接收机中,为了得到导航电文并对其进行解算,要完成复杂的信号处理过程。其中,怎样捕获到卫星信号,并对C/A码进行跟踪是研制GPS接收机的重要问题之一。本文在对GPS信号的结构进行深入的分析后,结合FPGA的特点,对算法进行设计及优化后,给出了相应的仿真。内容主要包括以下几个方面: 1.对GPS信号结构的产生原理进行了深入地分析,并对GPS信号的调制机理进行详细地阐述。 2.在GPS信号的捕获方面,采用了基于FFT频域的快速捕获的方法,即将接收到的GPS信号先利用快速傅立叶变换(FFT)变换到频域,在频域完成相应的运算后,再利用傅立叶反变换(IFFT)变换到时域。从而大大减少了计算量,加快了信号捕获的速度,提高了捕获性能。 3.在C/A码跟踪部分,本文采用了非相干延迟锁定环对C/A码进行跟踪。来自载波跟踪环路的本地载波将输入的信号变成基带信号,然后分别和本地码的三个不同相位序列进行相乘,将相乘结果进行累加,经过处理将得到码相位和当前的载波频率送到载波跟踪环路。 4.载波跟踪环,本文采用的是科斯塔斯环。载波跟踪环和码跟踪环在结构上相似,故本文只对关键的载波NCO进行了仿真。 本文的创新点主要是使用FPGA对整个GPS信号的捕获及C/A码的跟踪进行设计。此外,根据FPGA的特点,在不改变外部硬件设计的前提下,改变相应的IP核或相关的VHDL程序就可对系统进行各种优化设计,以适应不同类型的GPS接收机的不同功能。

    标签: FPGA GPS 信号

    上传时间: 2013-06-27

    上传用户:哇哇哇哇哇

  • Morlet小波分析的BOTDR信号处理

    基于布里渊散射的分布式光纤传感器是当前国内外研究的热点。本文介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感器的的原理、应用;布里渊时域反射技术(BOTDR)和布里渊时域分析技术(BOTDA)的原理。 受激布里渊散射(SBS)的过程中,入射光和散射光满足耦合振幅方程组。我们对该方程组采用有限差分法进行数值计算,并用Matlab模拟计算过程,对布里渊散射信号进行分析。 根据布里渊散射信号的特点,我们采用基于Morlet小波变换的DSP信号算法来处理 BOTDR传感信号。通过对该算法的核心单元——快速傅立叶变换(FFT)的硬件实现,我们在Stratix FPGA上实现了基于Morlet小波变换的DSP算法的硬件电路设计。 最后,在此基础上,我们对电路功能进行实际的仿真和验证,并和Matlab得到结果进行比较和分析。

    标签: Morlet BOTDR 小波分析 信号处理

    上传时间: 2013-07-22

    上传用户:牛布牛