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LU因子分解

  • 基于FPGA和DSP技术的二次雷达应答处理器

    该论文介绍二次雷达的基本概念、发展历史、工作流程和运作机理以及单脉冲二次雷达的系统原理,并且对传统的单脉冲二次雷达应答信号处理器的硬件结构进行改进,提出一种全新的应答处理器硬件结构,即FPGA+DSP的混合结构.这种硬件结构的特点是结构灵活,有较强的通用性.该论文围绕FPGA+DSP这种数字信号处理的硬件结构,阐述了它在单脉冲二次雷达应答数字信号处理器中的应用,使用VHDL语言设计FPGA程序,并且给出主要模块的仿真结果.FPGA主要完成距离计数、方位计数、脉冲分解、产生应答数据送给DSP、与PC104交换报表等功能.长时间的成功试验表明,基于FPGA和DSP技术的二次雷达应答信号处理器在3毫秒内可以同时处理四个重叠应答,计算所接收的每一个脉冲的到达方向,得到真实脉冲并且给出脉冲置信度.系统达到了预期的目的.该课题的另外一个重要意义是对传统的二次监视雷达应答信号处理器进行了改进,使单脉冲二次雷达系统的应答处理能力在可靠性、稳定性和系统精度三个方面有质的飞跃.

    标签: FPGA DSP 二次雷达 处理器

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:gokk

  • 宽带射频数字接收机实验平台的FPGA实现

    该文利用FPGA技术,设计了全概率宽带数字接收机的实验平台,并在其上提出了数字接收机实现的可行性方法,以及对这些方法的验证.该文的主要贡献和创新有以下几个方面.提出了并行结构算法的工程实现,讨论了解决前端采样的高速数据流远远超过后端DSP处理能力问题的可行性方法.利用多相滤波下变频的并行结构特点,使滤波器能够以高效的形式实现,也使得后端的混频能够工作在一个较低的速率上.经过多相滤波下变频处理后的数据,在速率和数量上都有大幅减少,达到了现有通用DSP器件的处理能力的要求.针对多相滤波下变频与短数据快速测频算法的特点,用FPGA搭建了其实验模型,并利用微机EPP接口,对实验目标板进行控制并与其进行数据交换.利用FPGA的在线编程特性,可以方便灵活对各种实现方法加以验证、比较.同时也给调试带来了方便,可以每个模块单独调试而不用改变硬件结构,使调试效率大大提高.该平台也可用来对其他数字处理算法进行实现性分析与实验.参考软件无线电设计的概念和国内外相关文献,提出了多项滤波下变频结构的FPGA实现.传统的DDC通过数字混频、滤波、抽取实现数字下变频,在高速A/D和电子侦察环境条件下商用DDC不能使用.该文采用滤波器多相分解方法,按数字混频序列划分调谐信道,使用先抽取,后低通滤波,再混频的数字下变频结构,高效实现了变载频带通信号数字下变频.结合多相滤波下变频结构、算法对测频精度及速度的要求,提出了短数据快速测频算法的具体实现,使用流水线的设计方法,提高了系统的数据吞吐率,在尽可能短的时间内提供多相滤波下变频所需的载频位置信息.以上两部分的FPGA实现除了纯粹的算法模块外,还包括测试用的外围模块,以及运行于实验平台上的控制模块、缓存、数据控制等.这些模块也用FPGA来实现.

    标签: FPGA 宽带 实验 射频

    上传时间: 2013-06-22

    上传用户:haoxiyizhong

  • 小波变换研究及其FPGA实现

    傅里叶变换是信号处理领域中较完善、应用较广泛的一种分析手段.但傅里叶变换只是一种时域或频域的分析方法,它要求信号具有统计平稳,即时不变的特性.但是实际应用中存在很多非平稳信号,它们并不能很好的用傅立叶变换来处理.小波变换的出现解决了这个问题,它在处理非平稳信号方面具有傅立叶变换无法比拟的优越性.小波变换在通信技术、信号处理、地球物理、水利电力、医疗等领域中获得了日益广泛的应用.小波变换的研究成为了当今学术界的一个热点.随着现代数字信号处理朝着高速实时的方向发展,纯软件的程序式信号处理方法越来越不能满足实际应用的需求,因此人们希望用硬件电路来实现高速信号处理问题.基于以上原因,该文在研究了小波变换的基本理论和特点的基础上,重点研究了小波变换的VLSI电路构架,并用FPGA实现了它的功能.毫无疑问,该文所做的具体工作在理论和实践上都有参考价值.论文中,在简单介绍了小波变换的基本理论、特点和应用;对信号小波变换分解,重构的MATLAB算法进行了分析,为硬件实现奠定了理论基础.论文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基础上,以直观的图形方式描述了算法的流程图;并由此提出了基于VLSI的电路模块架构.根据上述模块结构,对相关模块进行了硬件描述语言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平台上(ACTIVE-HDL)进行了仿真.在仿真正确的前提下,该文选用了EP20K100BC356-1V芯片作为目标器件进行了综合和后仿真,并且将仿真结果通过MATLAB与理论参数进行了比较,结果表明设计是正确的.对设计中存在的误差和部分模块的进一步优化,该文也作了分析和说明,为下一步实现通用IP核设计奠定了基础.

    标签: FPGA 小波变换

    上传时间: 2013-06-27

    上传用户:zhaoq123

  • 基于ARM的嵌入式无线远程环境监测系统

    在数字化推进速度加快的大背景下,全球农业也由传统农业向现代农业方向转变,而实现农业信息与数字化则是现代化农业的重要标志与核心技术。我国农业具有地域分散、对象多样、生物自身变异大、环境因子不确定等特点,也是受环境影响最明显的领域,因此对环境与生物信息的监测显得十分重要。同时现代无线网络信息技术和计算机应用等技术近几年得到了长足的发展,广泛的应用于工业的各个领域。因此,将这些最新的技术应用于相对发展较慢的农业各领域显得迫在眉睫。 本文根据农业对象具有偏远、分散、易变、多样等特点,提出了一种针对农业环境信息远程监测的系统设计方案,并从软件和硬件二方面详细介绍了系统方案的设计和实现方法。本研究通过采用μC/OS-Ⅱ系统的嵌入式技术,实现了数据采集系统底层网络与信息发布上层网络的无缝连接为建立基于WEB的农业环境远程监测系统奠定了基础,同时也为农业网络通信“最后一公里”问题的解决提供了一种解决方案。 该系统的设计充分利用了网络技术。通过INTERNET,用户可以随时了解农业环境的实时情况以采取措施。系统中嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的应用提高了系统的实时性、可靠性和可扩展性:减少了对系统硬件的依赖,增加了系统安全性;降低了成本。特别是自主开发的核心板卡,经连续的调试运行稳定、数据可靠。 本文首先介绍了高速实时数据采集系统的发展和现状。由于传统的设计方式的欠缺而考虑到将嵌入式操作系统引入到该系统中,很好的解决了多传感器的接入,使得本系统具有巨大的灵活性和可扩展性。 本文以源码开放的嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ为核心,以LPC2210微控制器为载体,充分利用GPRS无线网络传输技术,实现了高速实时信息监测系统的关键设计。 考虑到该系统以后的可扩展性,在设计的过程中硬件部分预留了一部分接口电路以备后续开发使用;软件的设计过程中应该注意的问题和实际操作中出现的一系列问题以及解决办法在文中都有详细的说明,并且软件的基本构架在文章中也有所体现,文章结尾给出了一些系统经实验后在WEB上发布显示的数据。

    标签: ARM 嵌入式 无线远程 环境监测系统

    上传时间: 2013-05-17

    上传用户:hw1688888

  • WCDMA数字直放站数字上下变频

    随着3G网络建设的展开,移动用户数量逐渐增加,用户和运营商对网络的质量和覆盖要求也越来越高。而在实际工作中,基站成本在网络投资中占有很大比例,并且基站选址是建网的主要难题之一。同基站相比,直放站以其性价比高、建设周期短等优点在我国移动网络上有着大量的应用。目前,直放站已成为提高运营商网络质量、解决网络盲区或弱区问题、增强网络覆盖的主要手段之一。但由于传统的模拟直放站受周边环境因素影响较大、抗干扰能力较差、传输距离受限、功放效率低,同时设备间没有统一的协议规范,无法满足系统厂商与直放站厂商的兼容,所以移动通信市场迫切需要通过数字化来解决这些问题。 本文正是以设计新型数字化直放站为目标,以实现数字中频系统为研究重心,围绕数字中频的相关技术而展开研究。 文章介绍了数字直放站的研究背景和国内外的研究现状,阐述了数字直放站系统的设计思想及总体实现框图,并对数字直放站数字中频部分进行了详细的模块划分。针对其中的数字上下变频模块设计所涉及到的相关技术作详细介绍,涉及到的理论主要有信号采样理论、整数倍内插和抽取理论等,在理论基础上阐述了一些具体模块的高效实现方案,最终利用FPGA实现了数字变频模块的设计。 在数字直放站系统中,降低峰均比是提高功放工作效率的关键技术之一。本文首先概述了降低峰均比的三类算法,然后针对目前常用的几种算法进行了仿真分析,最后在综合考虑降低峰均比效果与实现复杂度的基础上,提出了改进的二次限幅算法。通过仿真验证算法的有效性后,针对其中的噪声整形滤波器提出了“先分解,再合成”的架构实现方式,并指出其中间级窄带滤波器采用内插级联的方式实现,最后整个算法在FPGA上实现。 在软件无线电思想的指导下,本文利用系统级的设计方法完成了WCDMA数字直放站中频系统设计。遵照3GPP等相关标准,完成了系统的仿真测试和实物测试。最后得出结论:该系统实现了WCDMA数字直放站数字中频的基本功能,并可保证在现有硬件不变的基础上实现不同载波间平滑过渡、不同制式间轻松升级。

    标签: WCDMA 数字 下变频 直放站

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:赵安qw

  • 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

  • 基于ALM结构FPGA的逻辑综合技术

    近些年来,FPGA已经成为现代电子、半导体行业的最重要组成部分之一,针对FPGA的综合技术的研究是电子设计自动化技术的重要研究方向。逻辑综合是FPGA综合的重要步骤,它包括逻辑优化和工艺映射。本文主要研究了针对一种新型ALM(Adaptive Logic Model)结构FPGA的工艺映射算法。 论文首先对已有FPGA逻辑综合技术进行了全面的总结,从逻辑优化和工艺映射两个方面分析了传统算法对ALM结构FPGA的适应性,通过分析我们得出结论,传统的逻辑优化算法仍然能够适用于ALM结构FPGA的逻辑综合,而工艺映射算法则需要进行改进。 在以上分析的基础上,根据ALM结构的特点,论文提出了一种以面积优化为主,同时考虑延迟的针对ALM结构FPGA的工艺映射算法——ALMmap。该算法包括几个子算法,递减迭代装箱算法能够很好的适应ALM结构的灵活性;通过ALM装箱算法并加入共享输入处理,将多个LUT装入一个ALM结构中;再汇聚路径的处理有助于提高效率和减少面积;算法在已有的多级分解算法基础上考虑了延迟因素,在不降低面积优化效果的同时降低了延迟;通过全局优化从全局范围对面积进行了进一步的优化。 最后,我们对ALMmap算法与传统算法进行了测试与比较,通过实验数据表明,ALMmap能够很好的发挥ALM结构的灵活性,考虑延迟的多级分解算法能够很好的降低延迟,与传统基于K-LUT的工艺映射算法相比,具有更好的面积与延迟综合性能。

    标签: FPGA ALM 逻辑

    上传时间: 2013-06-24

    上传用户:hechao3225

  • 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实现DVBS信道编码及调制

    DVB-S(Digital Video Broadcasting bv Satellite)调制器是符合DVB-S协议的数字电视前端设备之一,也满足我国数字电视卫星广播标准,该设备可以广泛应用于数字电视卫星业务和相关数字电视业务。本文主要阐述了基于FPGA实现DVB-S调制器的信道编码和调制,按功能对DVB-S信道编码过程进行模块分解、模块接口定义,针对每个模块进行工作原理分析、算法分析、HDL描述、时序仿真及FPGA实现;DVB-S调制器的核心是信道编码和调制部分,利用FPGA在数字信号处理方面的优势,本文重点对其中的几个关键模块,包括RS编码、卷积交织器和卷积穿孔编码等的实现算法进行了比较详细的分析,并通过HDL描述和时序仿真来验证算法正确性;对FPGA各模块的资源进行了估计、利用Altera公司的Cyclone器件的内部锁相环实现ASI信号的接收;最后对整机进行了测试,测试结果表明,本文设计的DVB-S调制器技术指标满足设计要求。

    标签: FPGA DVBS 信道编码 调制

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:gmh1314

  • 心电检测系统及其FPGA实现

    心血管疾病是当今危害人类健康的主要疾病之一,心电图检查是临床上诊断心血管疾病的重要方法。心电图准确的自动分析与诊断对于心血管疾病的诊断起着关键的作用,也是国内外学者所热衷的研究课题。QRS复合波的检测是心电自动分析的关键环节,检出的位置精度关系到后续处理和分析的正确性和准确性。 本文在总结前人工作的基础上,对基于小波变换的QRS复合波检测算法做了深入研究;并针对小波变换算法与心电检测算法的结构提出了一种硬件实现方法。本文的主要内容包括基于小波变换的心电信号检测算法设计和该算法在FPGA系统上的实现两个部分。 对国内外近年内发展起来的各种心电检测方法进行了总结,并综合考虑检出率和硬件实现的实时性等问题,采用小波变换方法对QRS复合波进行检测。根据QRs复合波经小波变换后,心电特征波在某些尺度上对应有相对明显的模极值对,通过在对应尺度上判断模极值对,进而检测出对应的特征波。 设计了基于小波变换的心电信号检测算法的FPGA实现系统。系统主要包含三个模块:心电信号预处理模块、小波分解模块和检测模块。心电信号预处理模块对输入的心电信号进行滤波预处理,以消除工频干扰和基线漂移。小波分解模块采用流水线设计,即把各层小波分解分成各个模块独立实现,以提高运算效率。检测模块的功能是利用小波分解模块的输出结果在各尺度上寻找模极值对,并根据检测策略检测QRS复合波。 本文采用Veillog语言对设计进行了仿真验证,并通过MIT-BIH心律失常标准数据库对本文的设计实现进行性能评估,获得了较好的检出率。同时,综合结果也表明系统时钟能够工作在较高的频率,足以满足高速实时对心电信号的处理与检测。

    标签: FPGA 心电检测

    上传时间: 2013-04-24

    上传用户:daoxiang126