IEEE802旗下的无线网络协议引领了无线网络领域的新革命,其不断提升的速度优势满足了人们对于高速无线接入的迫切要求,在这其中,OFDM技术所起的作用不可小觑。随着FPGA、信号处理和通信技术的发展,OFDM的应用得到了长足的进步。在此情况下,以OFDM技术为核心实现数据传输的原型机系统显得应情应景而且必要。 本课题在深入理解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基带传输的系统实现方案。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XilinxVirtex-Ⅱ芯片对各个模块进行了详细设计,通过采用双端口RAM、流水、乒乓结构等处理实现高速的同步的信道编码的功能模块;通过比较符号定时的不同算法,给出了基于MultiplierlessCorrelator的实现结构并给出了仿真波形图,验证了采用该算法后符号定时模块的资源耗费大大降低而功能却依然和基于乘法器的符号定时模块相当;通过对Viterbi算法进行简化,给出了(2,1,6)卷积码的4比特软判决Viterbi解码器的设计和实现。最后根据系统所选芯片XC2V3000给出了具有较高配置灵活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理图设计和PCB设计。 本文首先以无线局域网和IEEE802无线网络家族引出OFDM技术发展、研究价值及OFDM的优缺点,接下来从OFDM原理入手,简要说明了OFDM的基本要素以及目前的研究热点,之后在介绍完IEEE802.11a物理层标准的同时给出了本原型机系统的总体设计方案,并从硬件语言设计和FPGA硬件原理设计两方面给出了该系统的详细设计。 随着OFDM技术的普及以及未来通信技术对OFDM的青睐,相信本论文的工作对OFDM基带传输系统的原型设计和实现具有一定的参考价值。
上传时间: 2013-07-13
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视频监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字视频技术于一体的综合系统。目前视频监控正向着数字化、网络化的方向发展。实现基于网络的视频监控系统的关键是一种嵌入式设备,它应该能够采集压缩视频数据并通过网络进行传输。 本文介绍了一种基于嵌入式Linux的网络视频监控系统的设计和实现方法。首先从整体上分析了网络视频监控系统的总体设计方案,给出了视频服务器的硬件框架和软件体系,并重点讨论了在ARM处理器上实现MPEG-4压缩编码的方法。其次在ARM硬件平台成功构建了armlinux嵌入式系统:包括引导程序Bootloader的设计、修改配置linux内核以及制作JFFS2文件系统。其中创新地提出了从nandflash启动U-BOOT具体设计方法。为了完成系统进一步的视频采集工作,系统实现了USB数码摄像头的驱动。在应用程序开发过程中,首先设计了基于Vide04Linux的视频采集程序,并采用mmap(内存映射)方式截取图片。其次重点分析了MPEG-4编码模型XVID程序中的运动估计部分,并研究了半像素快速搜索算法,从而减少了搜索点数提高了运算速度。最后利用开源JRTPLIB库实现视频数据流的RTP传送。 整个设计都是在深圳旋极公司研制的SUPER-ARM硬件平台上进行的,linux内核采用2.4.18。其中MPEG-4编码优化测试是在ARM DeveloperSuite(ADS)version 1.2中完成。 本课题为在ARM平台实现网络视频监控的设计做了有益的探索性尝试,对今后进一步完成远程嵌入式视频监控系统的设计有着积极的意义。
上传时间: 2013-07-21
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低密度校验码(LDPC,Low Density Parity Check Code)是一种性能接近香农极限的信道编码,已被广泛地采用到各种无线通信领域标准中,包括我国的数字电视地面传输标准、欧洲第二代卫星数字视频广播标准(DVB-S2,Digital Video Broadcasting-Satellite 2)、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至将来4G通信系统中的核心技术之一。 当今LDPC码构造的主流方向有两个,分别是结合准循环(QC,Quasi Cyclic)移位结构的单次扩展构造和类似重复累积(RA,Repeat Accumulate)码构造。相应地,主要的LDPC码编码算法有基于生成矩阵的算法和基于迭代译码的算法。基于生成矩阵的编码算法吞吐量高,但是需要较多的寄存器和ROM资源;基于迭代译码的编码算法实现简单,但是吞吐量不高,且不容易构造高性能的好码。 本文在研究了上述几种码构造和编码算法之后,结合编译码器综合实现的复杂度考虑,提出了一种切实可行的基于二次扩展(Dex,Duplex Expansion)的QC-LDPC码构造方法,以实现高吞吐量的LDPC码收发端;并且充分利用该类码校验矩阵准循环移位结构的特点,结合RU算法,提出了一种新编码器的设计方案。 基于二次扩展的QC-LDPC码构造方法,是通过对母矩阵先后进行乱序扩展(Pex,Permutation Expansion)和循环移位扩展(CSEx,Cyclic Shift Expansion)实现的。在此基础上,为了实现可变码长、可变码率,一般编译码器需同时支持多个乱序扩展和循环移位扩展的扩展因子。本文所述二次扩展构造方法的特点在于,固定循环移位扩展的扩展因子大小不变,支持多个乱序扩展的扩展因子,使得译码器结构得以精简;构造得到的码字具有近似规则码的结构,便于硬件实现;(伪)随机生成的循环移位系数能够提高码字的误码性能,是对硬件实现和误码性能的一种折中。 新编码器在很大程度上考虑了资源的复用,使得实现复杂度近似与码长成正比。考虑到吞吐量的要求,新编码器结构完全抛弃了RU算法中串行的前向替换(FS,Forward Substitution)模块,同时简化了流水线结构,由原先RU算法的6级降低为4级;为了缩短编码延时,设计时安排每一级流水线计算所需的时钟数大致相同。 这种码字构造和编码联合设计方案具有以下优势:相比RU算法,新方案对可变码长、可变码率的支持更灵活,吞吐量也更大;相比基于生成矩阵的编码算法,新方案节省了50%以上的寄存器和ROM资源,单位资源下的吞吐量更大;相比类似重复累积码结构的基于迭代译码的编码算法,新方案使高性能LDPC码的构造更为方便。以上结果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到验证。 通过在实验板上实测表明,上述基于二次扩展的QC-LDPC码构造和相应的编码方案能够实现高吞吐量LDPC码收发端,在实际应用中具有很高的价值。 目前,LDPC码正向着非规则、自适应、信源信道及调制联合编码方向发展。跨层联合编码的构造方法,及其对应的编码算法,也必将成为信道编码理论未来的研究重点。
上传时间: 2013-07-26
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随着电子科学、图像传输处理技术与理论的迅速发展,机器人视频监控技术的实际研究与应用曰益得到重视,并不断地在许多领域取得骄人的成果。特别是近年来,机器人视频监控技术已成为高技术领域一个重要的研究课题。 本论文详细介绍了一种机器人视频监视系统的设计方案,实现了具有前端视频采集、图像传输处理功能的FPGA系统。该系统采用Altera公司的FPGA芯片作为中央处理器,由视频采集模块、异步FIFO模块、I
上传时间: 2013-07-21
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在图像处理及检测系统中,实时性要求往往影响着系统处理速度的性能。本文在分析研究视频检测技术及方法的基础上,应用嵌入式系统设计和图像处理技术,以交通信息视频检测系统为研究背景,展开了基于FPGA视频图像检测技术的研究与应用,通过系统仿真验证了基于FPGA架构的图像并行处理和检测系统具有较高的实时处理能力,能够准确并稳定地检测出运动目标的信息。可见FPGA对提高视频检测及处理的实时性是一个较好的选择。 本文主要研究的内容有: 1.分析研究了视频图像检测技术,针对传统基于PC构架和DSP处理器的视频检测系统的弊端,并从可靠性、稳定性、实时性和开发成本等因素考虑,提出了以FPGA芯片作为中央处理器的嵌入式并行数据处理系统的设计方案。 2.应用模块化的硬件设计方法,构建了新一代嵌入式视频检测系统的硬件平台。该系统由异步FIFO模块、图像空间转换模块、SRAM帧存控制模块、图像预处理模块和图像检测模块等组成,较好地解决了图像采样存储、处理和传输的问题,并为以后系统功能的扩展奠定了良好的基础。 3.在深入研究了线性与非线性滤波几种图像处理算法,分析比较了各自的优缺点的基础上,本文提出一种适合于FPGA的快速图像中值滤波算法,并给出该算法的硬件实现结构图,应用VHDL硬件描述语言编程、实现,仿真结果表明,快速中值滤波算法的处理速度较传统算法提高了50%,更有效地降低了系统资源占用率和提高了系统运算速度,增强了检测系统的实时性能。 4.研究了基于视频的交通车流量检测算法,重点讨论背景差分法,图像二值化以及利用直方图分析方法确定二值化的阈值,并对图像进行了直方图均衡处理,提高图像检测精度。并结合嵌入式系统处理技术,在FPGA系统上研究设计了这些算法的硬件实现结构,用VHDL语言实现,并对各个模块及相应算法做出了功能仿真和性能分析。 5.系统仿真与验证是整个FPGA设计流程中最重要的步骤,针对现有仿真工具用手动设置输入波形工作量大等弊病,本文提出了一种VHDL测试基准(TestBench)方法解决系统输入源仿真问题,用TEXTIO程序包设计了MATLAB与FPGA仿真软件的接口,很好地解决了仿真测试中因测试向量庞大而难以手动输入的问题。并将系统的仿真结果数据在MATLAB上还原为图像,方便了系统测试结果的分析与调试。系统测试的结果表明,运动目标的检测基本符合要求,可以排除行走路人等移动物体(除车辆外)的噪声干扰,有效地检测出正确的目标。 本文主要研究了基于FPGA片上系统的图像处理及检测技术,针对FPGA技术的特点对某些算法提出了改进,并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim软件开发平台上仿真实现,仿真结果达到预期目标。本文的研究对智能化交通监控系统的车流量检测做了有益探索,对其他场合的图像高速处理及检测也具有一定的参考价值。
上传时间: 2013-07-13
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随着人们对无线通信需求和质量的要求越来越高,无线通信设备的研发也变得越来越复杂,系统测试在整个设备研发过程中所占的比重也越来越大。为了能够尽快缩短研发周期,测试人员需要在实验室模拟出无线信道的各种传播特性,以便对所设计的系统进行调试与测试。无线信道仿真器是进行无线通信系统硬件调试与测试不可或缺的仪器之一。 本文设计的无线信道仿真器是以Clarke信道模型为参考,采用基于Jakes模型的改进算法,使用Altera公司的StratixⅡ EP2S180模拟实现了频率选择性衰落信道。信道仿真器实现了四根天线数据的上行接收,每根天线由八条可分辨路径,每条可分辨路径由64个反射体构成,每根天线可分辨路径和反射体的数目可以独立配置。通过对每个反射体初始角度和初始相位的设置,并且保证反射体的角度和相位是均匀分布的随机数,可以使得同一条路径不同反射体之间的非相关特性,得到的多径传播信道是一个离散的广义平稳非相关散射模型(WSSUS)。无线信道仿真器模拟了上行数据传输环境,上行数据由后台产生后储存在单板上的SDRAM中。启动测试之后,上行数据在CPU的控制下通过信道仿真器,然后送达基带处理板解调,最后测试数据的误码率和误块率,从而分析基站的上行接收性能。 首先,本文研究了3GPP TS 25.141协议中对通信设备测试的要求和无线信道自身的特点,完成了对无线信道仿真器系统设计方案的吸收和修改。 其次,针对FPGA内部资源结构,研究了信道仿真器FPGA实现过程中的困难和资源的消耗,进行了模块划分。主要完成了时延模块、瑞利衰落模块、背板接口模块等的RTL级代码的开发、仿真、综合和板上调试;完成了FPGA和后台软件的联合调试;完成了两天线到四天线的改版工作,使FPGA内部的工作频率翻了一倍,大幅降低了FPGA资源的消耗。 最后,在完成无线信道仿真器的硬件设计之后,对无线信道仿真器的测试根据3GPP TS 25.141 V6.13.0协议中的要求进行,即在数据误块率(BLER)一定的情况下,对不同信道传播环境和不同传输业务下的信噪比(Eb/No)进行测试,单天线和多天线的测试结果符合协议中规定的信噪比(Eb/No)的要求。
上传时间: 2013-04-24
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H.264视频编解码标准以其高压缩比、高图像质量、良好的网络适应性等优点在数字电视广播、网络视频流媒体传输、视频实时通信等许多方面得到了广泛应用。提高H.264帧内预测的速度,对于实时性要求较高的场合具有重大的意义。为此,论文在总结国内外相关研究的基础上,针对H.264帧内预测的软件实现具有运算量大、实时性差等缺点,提出了一种基于FPGA的高并行、多流水线结构的帧内预测算法的硬件实现。 论文在详细阐述H.264帧内预测编码技术的基础上,分析了17种预测模式算法,通过Matlab仿真建模,直观地给出了预测模式的预测效果,并在JM12.2官方验证平台上测试比较各种预测模式对编码性能的影响,以此为根据对帧内预测模式进行裁剪。接着论文提出了基于FPGA的帧内预测系统的设计方案,将前段采集剑的RGB图像通过色度转换模块转换成YCbCr图像,存入片外SDRAM中,控制模块负责读写数掘送入帧内预测模块进行处理。帧内预测模块中,采用一种并行结构的可配置处理单元,即先求和再移位最后限幅的电路结构,来计算各预测模式下的预测值,极大地减小了预测电路的复杂度。针对预测模式选择算法,论文采用多模式并行运算的方法,即多个结构相同的残差计算模块,同时计算各种预测模式对应的SATD值,充分发挥FPGA高速并行处理的能力。其中Hadamard变换使用行列分离的变换方法,采用蝶形快速变换、流水线设计提高硬件的工作效率。最后,论文设计了LCD显示模块直观地显示所得到的最佳预测模式。 整个帧内预测系统被划分成多个功能模块,采用层次化、模块化的设计思想,并采用流水线结构和乒乓操作来提高系统的并行性、运行速度和总线利用率。所有模块用Verilog语言设计,由Modelsim仿真和集成开发环境ISE9.1综合。仿真与综合结果表明,系统时钟频率最高达到106.7MHz。该设计在完成功能的基础上,能够较好地满足实时性要求。论文对于研究基于FPGA的H.264视频压缩编码系统进行了有益的探索,具有一定的实用价值。
上传时间: 2013-07-21
上传用户:ABCD_ABCD
基于FPGA的实时视频采集与远程传输系统的研究
上传时间: 2013-04-24
上传用户:liuwei6419
随着社会、科技、经济的不断发展,视频监控技术因其具有直观、方便、信息内容丰富等特点以及广阔的应用范围,一直受到业界的广泛关注。而随着光纤通信技术的迅速发展,利用光纤通信技术实现视频监控系统的设计已成为视频监控技术发展的一个潮流。 本课题探究的数字视频监控系统支持八路视频信号和反向数据信号的实时传输,系统主要分为视频发送端和视频接收端两部分。系统视频发送端主要包括视频处理模块、反向数据处理模块、FPGA主控处理模块、光收发一体模块,其中FPGA主控处理模块实现的主要功能是系统视频信号传输中视频一次复接处理以及反向数据传输中数据接收和线路解码处理等。系统视频接收端与视频发送端的结构是对应的,主要功能模块同样包括视频处理模块、反向数据处理模块、FPGA主控处理模块、光收发一体模块,其中FPGA主控处理模块实现的主要功能是系统视频信号传输中视频二次分接处理以及反向数据传输中数据线路编码和发送处理等。 本论文的研究重点是八路视频信号传输中数字复分接的设计和反向数据信号传输中线路码的编解码设计。论文首先对课题研究的数字视频监控系统的总体设计进行了详细的介绍,给出了各个功能模块电路的具体实现设计方案;其次认真分析了视频监控系统八路视频信号传输中数字复分接的基本原理和实现方式,讨论了系统视频信号传输中数字复分接的设计思想及实现方案,给出了视频信号复分接的程序设计与仿真验证;最后详细阐述了视频监控系统反向数据信号传输中线路码的选择及实现方式,结合数据光纤传输的性能特点,选用CMI码作为反向数据传输的线路码型,讨论了系统反向数据信号传输中CMI编解码的设计思路及实现方案,给出了数据信号CMI编解码的程序设计与仿真验证。 论文的关键部分主要是FPGA主控处理模块的程序设计,利用VHDL硬件描述语言完成视频数字复分接和反向数据CMI编解码的程序设计,并在QuanusII软件开发平台下完成了系统的程序设计与仿真验证。
上传时间: 2013-05-31
上传用户:fudong911
·基于H.264的嵌入式实时视频采集与传输系统的设计与实现
上传时间: 2013-07-09
上传用户:zjt20011220