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移动无线通信

  • 突发OFDM系统接收机同步算法设计及其FPGA实现

    目前,以互联网业务为代表的网络应用,正快速地向包括数据、语音、图像的综合宽带多媒体方向发展,构建宽带化、大容量、全业务、智能化的现代通信网络已成为大势所趋.宽带无线接入(BWA)凭借其组网快速灵活、运营维护方便及成本较低等竞争优势,迅速成为市场热点,各种微波、无线通信领域的先进手段和方法不断引入,各种宽带无线接入技术迅速涌现.由于BWA要用于非视距传输,所以必须考虑无线信道的多经效应.而OFDM技术凭借着鲁棒的对抗频率选择性衰落能力和极高频谱效率引起了学术界和工业界的高度重视.其基本思想是把调制在单载波上的高速串行数据流,分成多路低速的数据流,调制到多个正交载波上并行传输,这样在传输时,虽然整个信道是频率选择性衰落,但是各个子信道却是平坦衰落,有效对抗了多经效应,同时由于各个子载波是正交的,极大提高了频谱效率.可以预料的是,随着通信系统将向基于IPv6核心网的全IP包的传输方向发展,越来越多的通信系统将具有"突发模式"的特征.本文关注的正是突发OFDM系统接收机设计和实现.由于IEEE 802.11a无线局域网是OFDM技术第一次真正的应用于突发系统,实现了面向IP的无线宽带传输,所以基于IEEE 802.11a的突发OFDM系统有着重要的借鉴和研究价值,本文也正是围绕着这个中心而展开.本文的各章节安排如下:在第一章中主要介绍OFDM的技术原理和在宽带无线接入中的应用,同时引出本文所关注的突发OFDM接收机设计.在第二章中先介绍了相干接收和信道估计的概念,重点分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估计算法,然后在得到同步误差表达式的基础上,先用星座图直观的表现OFDM系统中各种同步误差的影响,再从信噪比损失的角度对符种同步误差进行分析.第三章是本文的重点之一,在本章中对基于IEEE 802.11a的各种同步算法包括帧检测和符号定时、载波同步和采样时钟同步进行仿真和比较,并针对适合FPGA实现的同步算法进行了重点的分析.第四章也是本文的重点之一,提出了整个OFDM系统平台的硬件结构和基于IEEE 802.11a的接收机FPGA设计方案,然后从整体上介绍了接收机的实现结构,并给出了接收机各个模块的具体设计,最后对整个系统调试过程和测试结果进行了分析.

    标签: OFDM FPGA 接收机

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:zhoujunzhen

  • 基于ARM的手持式RFID读写器的研究与实现

    当代科学技术突飞猛进,极大促进了自动识别技术的发展——条形码、光学字符识别、磁条(卡)、工C卡、语音识别、视觉识别、RFID等,其中,RFID无疑是最为前沿的自动识别技术,是一种非接触式的识别技术;同时,随着另外一项技术——嵌入式技术的飞速发展,机构小巧、性能优越、价格便宜、操作简便的手持式数据自动读写设备发展尤为迅速。具体说来,一款好的手持式RFID读写器适用于工作现场,可以供工作人员对现场物品信息进行自动收集,而随着嵌入式操作系统和网络技术的应用,使读写器不仅有数据采集功能,而且可以对数据进行分析以供管理决策。在这其中,操作系统、芯片、总线、接口技术成为读写器的内核,嵌入式系统成为技术的代表。 随着嵌入式操作系统(如linux、wirice.net)的出现,使得软件开发人员在嵌入式系统和普通pc机上进行应用软件开发不会感到太大的差别(借助于交叉开发环境,即在pc机上编译连接,但生成的是目标机代码)。但是,对于那些应用软件开发者,往往对某一行业软件开发比较熟悉却对硬件有些陌生,熟悉硬件原理(嵌入式处理器架构、部件工作原理等)恰恰是构建一个嵌入式系统所必须的。因此,构建一个性能稳定、持续工作时间长、完善数据接口、方便读写器接口的手持式设备成为了当今一个比较热门的技术领域。本项目就是根据以上事实,先分析了国内外研究现状,再根据项目需求、生产成本以及RFID应用开发者的要求,决定采用以ARM920T为内核的$3C2410为嵌入式处理器、微软公司力推的wiIice.net为嵌入式操作系统,设计开发了供RFID应用软件开发者使用的手持式RFID读写器。针对手持式设备的特点和实际要求,对读写器软硬件系统整体结构进行了规划,完成了时钟电路、nand flash存储器接口电路、SDRAM电路、串行接口电路、RFID读写模块接口电路、USB接口电路、无线通信模块接口电路、LCD/触摸屏接口电路的设计,并开发了读写器的二次发API;在wince.net平台下,利用platform builder工具定制了适于读写器的操作系统,实现了嵌入式操作系统的设计,最后对整个系统进行了测试。

    标签: RFID ARM 手持式 读写器

    上传时间: 2013-06-21

    上传用户:yatouzi118

  • 基于ARM和蓝牙的安防系统的设计和实现

    随着人们物质文化生活水平的提高和科学技术的快速发展,智能家居已成为一个发展趋势。智能家居系统采用传感技术、计算机技术和信息传输与处理技术,能给用户提供全方位的服务,同时对住房内的情况进行远程监控和实时管理。安防系统是智能家居中的一个重要的组成部分。传统的安防系统都是基于单片机设计实现的,它难以满足现代家居中网络家电功能,针对这些问题,设计并实现了一种基于ARM和蓝牙的安防系统。 (1) 深入研究了安防系统中视频监控的研究现状与发展趋势,分析了嵌入式Linux操作系统的优、缺点以及选择内核版本为Linux2.6的原因,指出了选题研究的目的和意义。 (2) 从网络拓扑结构和几种重要协议这两个方面入手,阐述了智能家居中的重要技术——蓝牙。 (3) 根据智能家居的功能要求,设计了一种智能家居中的安防系统,论述了ARM9嵌入式微处理器S3C2410的原理以及性能,阐述了安防系统中的NANDFLASH模块、SDRAM模块、RS232串口模块、以太网模块、USB、USB蓝牙、USB摄像头的组成原理以及设计与实现方法。 (4) 根据系统软件环境的需求,构建了嵌入式Linux系统软件平台,论述了交叉编译环境和NFS开发调试环境的建立,移植S3C2410下启动引导程序VIVI,移植嵌入式操作系统Linux(内核版本为2.6.14),阐述了系统相关设备驱动的移植(NAND FLASH、USB、USB摄像头、USB蓝牙)、文件系统的使用,分析了Linux下蓝牙无线通信的实现过程。 (5) 在搭建的嵌入式Linux系统软件平台上,论述了在Windows XP下远程登录到Linux操作系统的方法,阐述了在Linux下使用V4L编程来截取摄像头图象,使用SOCKET编程将截取到的图象传送到室内PC机上,远程监控电脑登录到此PC机上,利用IE浏览器来实现对现场环境的监控。 (6) 结合实验测试环境和测试数据,进行了视频监控系统的性能测试,分析了测试结果并针对出现的问题给出了改进措施。 通过对安防系统的实验测试表明,系统能够很好地检测不法分子的入侵,并通过远程视频监控方式来告知用户,系统运行稳定,达到了预期的设计目标。

    标签: ARM 蓝牙 安防系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:yatouzi118

  • 高吞吐量LDPC码编码构造及其FPGA实现

    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。

    标签: LDPC FPGA 吞吐量 编码

    上传时间: 2013-07-26

    上传用户:qoovoop

  • 烟雾检测火灾报警系统的设计

    本文讨论了基于MC14468 离子型烟雾检测报警器、单片机8051、单片射频收发器构成的火灾自动报警系统。由于引入了无线通信技术和以调制解调技术为核心的nRF401 射频收发器,使系统的性能大

    标签: 烟雾检测 火灾报警系统

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:CHENKAI

  • 基于FPGA的数字下变频器

    本文设计和实现了基于FPGA的数字下变频器DDC,用于宽带数字中频软件无线电接收机中。采用自上向下的模块化设计方法,将DDC的功能划分为基本单元,实现这些功能模块并组成模块库。在具体应用时,优化配置各个模块来满足具体无线通信系统性能的要求。这样做比传统ASIC数字下变频器具有更好的可编程性和灵活性,从而满足不同的工程设计需求。 首先阐述了软件无线电中关键的数字信号处理技术,包括中频处理中的下变频技术、抽取技术以及带通采样技术。利用MATLAB的Simulink完成了对系统的设计与仿真,验证了设计的正确性。之后用QuartusII进行了基于FPGA抽取滤波器和NCO等关键模块的设计,编译后进行了时序仿真,最后在PCB板上实现了实际电路并应用于工程项目中。

    标签: FPGA 数字下变频

    上传时间: 2013-08-05

    上传用户:lishuoshi1996

  • 基于FPGA实现非均匀划分信道

    软件无线电已成为无线通信非常关键的技术之一。其基本思想是将宽带A/D、D/A尽可能靠近天线,在一个开放式、模块化的通用硬件平台上用尽可能多的软件来实现无线电台的各种功能。 本文所讨论的多相滤波器组信道化接收机(PPCR)及信道非均匀划分,即是应用了软件无线电理念的一种新技术。该技术针对传统无线电接收机存在的结构不灵活、系统升级困难、同时处理多信号能力弱及系统规模过大等问题,应用现代多速率信号处理理论对之进行了改进。改进后的软件无线电PPCR.具有全概率接收能力,能对信号进行下变频并降低其采样率处理,实现后资源耗费较低,而且依托现场可编程门阵列(FPGA)建立的平台是开放式的,在需要时可在不改变硬件系统的情况下通过软件更改系统的功能,极大地提高了系统的灵活性。诸多的优点使其具有十分广泛的应用前景,也成为当前研究热点之一。 本文首先介绍了课题的应用背景,并深入讨论了软件无线电的基本理论:信号采样理论及多速率信号处理理论,介绍了应用PPCR的采样处理过程,给出了推导PPCR的数学模型,并在此基础上分析阐述了信道非均匀划分的原理。 在本文的系统仿真及实现部分,首先介绍了应用现代DSP开发工具DSPBuilder进行开发的设计流程,然后对应用DSP Builder来设计PPCR中的主要模块一多相滤波器组及快速傅立叶变换模块做了详细阐述,最后对系统仿真及实现过程的实验结果图进行了分析。 本文主要是在实验室阶段对算法在硬件实现上进行研究。成果可以作为后续应用研究的基础,对各种应用软件无线电理念的通信系统都具有一定的参考价值。

    标签: FPGA 信道

    上传时间: 2013-06-17

    上传用户:xfbs821

  • 连续相位调制研究及其解调算法

    本文主要研究了近年来发展很快的一种高效的调制技术——连续相位调制(CPM)。与其它调制技术相比,它具有较高的带宽和功率利用率,这也令它在通信资源日益紧张的今天得到了越来越多的关注。CPM信号包含大量的信号形式,它们的共同特点是信号包络恒定、相位连续,尤其适合于无线通信。 本文首先介绍了CPM信号的一般表达式及其功率谱密度公式,在此基础上对CPM信号特性做了分析研究,并对其功率谱密度进行了计算机仿真,分析得出了CPM信号各调制参数的取值对其谱特性的影响;然后对CPM信号的各种解调方法进行了深入研究,对不同方法的解调性能作了仿真,通过比较分析得出解调性能、调制参数与系统实现复杂度之间相互制约的关系;最后,在前面分析研究的基础上,完成了一个实际通信系统中信号检测算法的。FPGA实现。

    标签: 相位调制 解调算法

    上传时间: 2013-05-29

    上传用户:baiom

  • 基于数据符号同步的FPGA仿真实现

    近年来,人们对无线数据和多媒体业务的需求迅猛增加,促进了宽带无线通信新技术的发展和应用。正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiolexing,OFDM)技术已经广泛应用于各种高速宽带无线通信系统中。然而 OFDM 系统相比单载波系统更容易受到频偏和时偏的影响,因此如何有效地消除频偏和时偏,实现系统的时频同步是 OFDM 系统中非常关键的技术。 本文讨论了非同步对 OFDM 系统的影响,分析了当前用于 OFDM 系统中基于数据符号的同步算法,并简单介绍非基于数据符号同步技术。基于数据符号的同步技术通过加入训练符号或导频等附加信息,并利用导频或训练符号的相关性实现时频同步。此算法由于加入了附加信息,降低了带宽利用率,但同步精度相对较高,同步捕获时间较短。 随着电子芯片技术的快速发展,电子设计自动化 (Electronic DesignAutomation,EDA) 技术和可编程逻辑芯片 (FPGA/CPLD) 的应用越来越受到大家的重视,为此文中对 EDA 技术和 Altera 公司制造的 FPGA 芯片的原理和结构特点进行了阐述,还介绍了在相关软件平台进行开发的系统流程。 论文在对基于数据符号三种算法进行较详细的分析和研究的基础上,尤其改进了基于导频符号的同步算法之后,利用 Altera 公司的 FPGA 芯片EP1S25F102015 在 OuartusⅡ5.0 工具平台上实现了 OFDM 同步的硬件设计,然后进行了软件仿真。其中对基于导频符号同步的改进算法硬件设计过程了进行了详细阐述。不仅如此,对于基于 PN 序列帧的同步算法和基于循环前缀 (Cycle Prefix,CP) 的极大似然 (Maximam Likelihood,ML)估计同步算法也有具体的仿真实现。 最后,文章还对它们进行了比较,基于导频符号同步设计的同步精度比较高,但是耗费芯片的资源多,另一个缺点是没有频偏估计,因此运用受到一定限制。基于 PN 序列帧的同步设计使用了最少的芯片资源,但要提取 PN 序列中的信号数据有一定困难。基于循环前缀的同步设计占用了芯片 I/O 脚稍显多。这几种同步算法各有优缺点,但可以根据不同的信道环境选用它们。

    标签: FPGA 数据 同步的 仿真实现

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:断点PPpp

  • QPSK中频全数字解调器的设计与FPGA实现

    随着数字信号处理技术和大规模集成电路的飞速发展以及软件无线电技术的广泛应用,中频全数字解调技术得到了进一步的发展,在无线通信中得到了广泛应用。论文简要介绍了QPSK数字调制的基本原理,对QPSK中频全数字解调器的...

    标签: QPSK FPGA 中频 全数字

    上传时间: 2013-05-30

    上传用户:as275944189