光纤水听器自问世以来,在巨大的军事价值和民用价值推动下得到了迅速发展,已逐渐从实验室研究阶段走向工程应用。同时随着光纤水听器的不断发展,对水声信号的检测技术以及数字处理能力也提出了新的要求。论文在此背景下开展了一系列研究工作,并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array,现场可编程门阵列)实现光纤3×3耦合器解调算法的新思路。 目前干涉型光纤水听器的解调一般采用PGC(Phase Generated Carrier,相位生成载波技术)技术和基于3×3光纤耦合器干涉的解调技术。PGC技术在解调过程中引入了载波信号,它对采样率,激光器等的要求都较高,因此我们把目光投向3×3耦合器解调技术,文中对其解调原理进行了阐述,对采样率的确定进行了讨论,并对3×3耦合器三路输出不对称的情况进行了分析,最后在本文的结论部分提出了基于3×3耦合器解调的改良方案。 目前,光纤信号数字化解调的硬件实现采用DSP(Digital Signal Process,可编程数字信号处理器)信号处理机,与之相比,FPGA解调具有速度快、资源占用少、易于扩展等优势。本文对FPGA与DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit,专用集成电路)实现方案进行了对比,分析了适合利用FPGA实现的算法所应具备的特征;介绍了3×3耦合器解调算法中各个模块的设计情况;分析了系统的工作情况,硬件的构造及芯片的选择,最后验证了利用FPGA可以实现3×3耦合器解调算法。
上传时间: 2013-07-03
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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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伪随机序列 (Pseudo-Random Sequence,PRS)广泛应用于密码学、扩频通信、雷达、导航等领域,其设计和分析一直是国际上的研究热点。混沌序列作为一种性能优良的伪随机序列,近年来受到越来越多的关注。寻找一种性能更为良好的混沌伪随机序列(ChaosPseudo Random Sequence,CPRS)并且完成其硬件实现,在理论研究与工程应用上都是十分有价值的。基于切延迟椭圆反射腔映射混沌系统(Tangent-Delay Ellipse Reflecting Cavity map System,TD-ERCS)已被理论分析和测试证明具有良好的密码学性质。本文介绍了一种基于TD-ERCS构造伪随机序列发生器 (Pseudo Random SequenceGenerator,PRSG)的新方法;并基于这种方法,提出了以现场可编程门阵列 (Field Programmable Gate Array,FPGA)为平台的硬件设计实现方案,采用硬件描述语言 (VHSIC Hardware DescriptionLanguage,VHDL )完成了整个系统的设计,通过了仿真与适配,完成了硬件调试;详细地论述了系统总体框架及内部模块设计,重点介绍了TD-ERCS算法实现单元的设计,并在系统中设计加入了异步串行接口,完善了整个系统的模块化,可使系统嵌入到现有的各类密码系统与设备中;基于FDELPHI编程环境,完成了计算机应用软件的设计,为使用基于TD-ERCS开发的PRSG硬件产品提供了人机交互界面,也为分析与测试硬件系统产生的CPRS提供了方便;同时依据美国国家标准与技术研究院 (National Institute of Standards andTechnology,NIST)提出的伪随机序列性能指标,对软件与硬件系统产生的CPRS进行了标准测试,软件方法所得序列各项性能指标完全合格,硬件FPGA所得序列仅三项测试未能通过,其原因有待进一步研究。
上传时间: 2013-06-20
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人邮出版社,DSP应用开发实用子程序,汪安民程昱编著。本书从工程应用的角度出发,介绍了数字信号处理算法在DSP上的实现,内容涉及数学运算、DSP硬件接口程序、经典数字信号处理算法和现代数字信号处理算法,以及DSP在语音、图像、控制和无线通信中的应用。
上传时间: 2013-06-03
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人邮出版社,DSP应用开发实用子程序,汪安民程昱编著。本书从工程应用的角度出发,介绍了数字信号处理算法在DSP上的实现,内容涉及数学运算、DSP硬件接口程序、经典数字信号处理算法和现代数字信号处理算法,以及DSP在语音、图像、控制和无线通信中的应用。
上传时间: 2013-08-05
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人邮出版社,DSP应用开发实用子程序,汪安民程昱编著。本书从工程应用的角度出发,介绍了数字信号处理算法在DSP上的实现,内容涉及数学运算、DSP硬件接口程序、经典数字信号处理算法和现代数字信号处理算法,以及DSP在语音、图像、控制和无线通信中的应用。
上传时间: 2013-07-30
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人邮出版社,DSP应用开发实用子程序,汪安民程昱编著。本书从工程应用的角度出发,介绍了数字信号处理算法在DSP上的实现,内容涉及数学运算、DSP硬件接口程序、经典数字信号处理算法和现代数字信号处理算法,以及DSP在语音、图像、控制和无线通信中的应用。
上传时间: 2013-04-24
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人邮出版社,DSP应用开发实用子程序,汪安民程昱编著。本书从工程应用的角度出发,介绍了数字信号处理算法在DSP上的实现,内容涉及数学运算、DSP硬件接口程序、经典数字信号处理算法和现代数字信号处理算法,以及DSP在语音、图像、控制和无线通信中的应用。
上传时间: 2013-07-15
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人邮出版社,DSP应用开发实用子程序,汪安民程昱编著。本书从工程应用的角度出发,介绍了数字信号处理算法在DSP上的实现,内容涉及数学运算、DSP硬件接口程序、经典数字信号处理算法和现代数字信号处理算法,以及DSP在语音、图像、控制和无线通信中的应用。
上传时间: 2013-04-24
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软件通信体系架构(SCA)可以实现一个具有开放性、标准化、模块化的通用软件无线电平台,从而使软件无线电平台的成本得到显著降低,应用灵活性得到极大增强。虽然SCA通过CORBA机制很好地解决了通用处理器设备波形组件的互连互通和可移植问题,但是这种机制不能很好地适用于FPGA这种专用处理器。随着FPGA处理性能的不断提升,它在SCA系统中的作用越来越突出。因此,如何在SCA系统中很好地集成FPGA波形,如何提高FPGA波形的可移植性就成为当前软件无线电研究领域中一个非常重要的研究课题。 论文首先通过对现有的旨在解决FPGA波形可移植性的协议和规范进行了研究,深入分析了它们的优缺点。接下来对MHAL规范、CP289协议、OCP接口规范中的方法加以融合和优化,提出了新的FPGA可移植波形结构。这个结构既为FPGA波形设计了标准的通信接口,又实现了波形应用的分离,同时还通过OCP接口实现了波形组件运行环境的标准化,真正实现了波形的可移植。 其次,论文根据提出的波形结构,结合CP289协议中的操作要求,在原本过于简单的MHAL消息格式的基础上进行了细化,同时具体给出了MHAL消息封装结构和MHAL消息解析结构的处理流程,实现了FPGA波形在SCA系统中的标准通信。论文通过对CP289协议的深入研究,结合实际工程应用,提出了具体化的容器结构,并进一步进行了容器中组件控制模块、互连模块和本地服务模块的设计,实现了波形应用的分离。论文以OCP规范为基础,依据CP289协议中对组件接口的约束,设计了几种典型的组件OCP接口,使得波形组件设计与系统实现相分离,并真正实现了波形运行环境的标准化。 最后,论文根据所设计的波形结构和组件接口设计了一个FPGA验证波形,通过波形的实现,证明FPGA波形组件可以像GPP波形组件一样可加载、可装配、可部署、可装配,验证了论文所设计的FPGA波形是与SCA兼容的。另外,通过对波形组件移植试验,验证了所设计的波形结构和组件接口能够为波形组件提供很好的可移植性。
上传时间: 2013-04-24
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