0 引言   短波信道存在多径时延、多普勒频移和扩散、高斯白噪声干扰等复杂现象。为了测试短波通信设备的性能,通常需要进行大量的外场实验。相比之下,信道模拟器能够在实验室环境下进行类似的性能测试,而且测试费用少、可重复性强,可以缩短设备的研制周期。所以自行研制信道模拟器十分必要。   信道模拟器可选用比较有代表性的 Watterson 信道模型 ( 即高斯散射增益抽头延迟线模型 ) ,其中一个重要环节就是快速产生高斯白噪声序列,便于在添加多普勒扩展和高斯白噪声影响时使用。传统的高斯白噪声发生器是在微处理器和 DSP 软件系统上实现的,其仿真速度比硬件仿真器慢的多。因此,选取 FPGA 硬件平 在电子设计自动化(EDA)和可编程逻辑器件(PLD)领域,利用FPGA(现场可编程门阵列)产生高斯白噪声序列是一种高效的方法,尤其在构建信道模拟器时至关重要。信道模拟器用于模拟真实环境下的通信信道特征,例如短波通信信道,这些信道常常受到多径时延、多普勒频移和高斯白噪声的干扰。通过模拟这些现象,可以对通信设备进行性能测试,节省大量外场实验的成本,并增强测试的可重复性。 Watterson信道模型是一种广泛应用的信道模拟模型,它基于高斯散射增益抽头延迟线,其中需要快速生成高斯白噪声序列。传统方法是在微处理器或数字信号处理器(DSP)上实现,这种方法在速度上远不及硬件仿真。FPGA硬件平台则提供了更快速、全数字化处理的解决方案,具有更低的测试成本、更高的可重复性和实时性。 本文介绍了一种基于FPGA的高斯白噪声序列快速生成技术。该技术利用均匀分布与高斯分布之间的映射关系,采用折线逼近法在FPGA中实现。这种方法简便、快速且硬件资源占用少,使用VHDL语言编写,具备良好的可移植性和灵活性,可以方便地集成到调制解调器中。 生成均匀分布的随机数是关键步骤。m序列发生器是一种常用的伪随机数生成器,由线性反馈移位寄存器(LFSR)产生,其特点是周期长、统计特性接近随机。m序列的周期与LFSR的级数有关,例如,采用18级LFSR,对应的本原多项式为x18+x7+1,可以生成(2^18-1)长度的序列。然而,由于LFSR的工作机制,相邻的序列状态并非完全独立,因此需要降低相关性。 降低相关性可以通过每隔2的幂次个时钟周期输出一次状态值来实现,这样不会影响m序列的周期,同时减少了相邻样点的相关性。这种方法不需要额外的硬件资源,如交织器,从而节省了FPGA的资源。 接着,从均匀分布转化为高斯分布,通常采用Box-Muller变换或者Ziggurat算法。文中提到的是通过均匀分布和高斯分布之间的映射关系进行转换。具体方法未在给出的部分中详细阐述,但通常涉及到将均匀分布的随机数映射到具有特定均值和方差的高斯分布。 通过FPGA实现的高斯白噪声生成方案,结合有效的均匀分布到高斯分布转换方法,可以在实验室环境中快速模拟短波通信信道的噪声特性,对通信设备的性能进行精确评估。这样的设计有助于提高研发效率,降低测试成本,并为通信系统的设计和优化提供有力支持。
2026-01-06 16:15:05 292KB EDA/PLD
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在现代通信技术的发展中,FPGA(现场可编程门阵列)因其灵活性和高性能逐渐成为实现各种通信系统的关键技术之一。特别是在银行业务处理中,FPGA技术可应用于构建高效的叫号系统,从而提升银行服务质量与客户满意度。本文档将详细介绍如何运用FPGA技术实现银行叫号系统的模板设计。 文档提出系统整体设计原理,包括排队系统的基本功能和工作原理。排队系统是银行叫号系统的核心,它需要完成顾客的排队登记、叫号显示、以及提醒等操作。系统工作原理部分,将解释整个叫号系统是如何响应顾客的到来,以及如何调度与分配银行职员的服务工作。 接下来,文档详细阐述了电路硬件模块设计。这一部分是整个FPGA实现的基础,涉及到业务调度模块、排队子系统模块、工作人员服务模块以及业务提醒模块。在业务调度模块设计中,时钟电路和复位电路是稳定运行的前提;排队子系统模块负责记录顾客的业务类型和排队序列;工作人员服务模块则处理柜员的操作流程;业务提醒模块包括LCD液晶屏单元和语音播放单元,它们分别通过视觉和听觉的方式通知顾客与工作人员。 在电路硬件模块设计的基础上,整体电路图的设计是整合上述硬件模块的关键步骤,这需要精确的布局和布线来确保信号的完整传输和模块间的有效通讯。 除了硬件设计,系统软件设计同样重要。文档中指出通信协议的选择和定义,业务调度系统程序设计,排队子程序设计,服务子程序设计以及业务提醒子程序设计,这些都需要根据银行的实际业务需求和流程来编写和优化,以确保整个系统的高效和稳定。 文档展示了电路仿真成果,这是在硬件设计和软件编程完成后进行的验证步骤,以确保叫号系统能够正确无误地运行在FPGA上。 文档全面地阐述了使用FPGA技术实现银行叫号系统的设计与实现过程,从系统设计原理、硬件模块设计、整体电路设计到软件程序设计,再到最终的电路仿真验证,这些环节都是确保银行叫号系统高效运行的关键。
2025-07-03 01:13:44 105KB
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0 引言   在许多嵌入式系统的实际应用中,需要扩展FP-GA(现场可编程门阵列)模块,将CPU实现有困难或实现效率低的部分用FPGA实现,如数字信号处理、硬件数字滤波器、各种算法等,或者利用FPGA来扩展I/O接口,如实现多路PWM(脉宽调制)输出、实现PCI接口扩展等。通过合理的系统软硬件功能划分,结合优秀高效的FPGA设计,整个嵌入式系统的效率和功能可以得到最大限度的提高。   在电机控制等许多应用场合,需要产生多路频率和脉冲宽度可调的PWM波形。本文用Altera公司FPGA产品开发工具QuartusⅡ,设计了6路PWM输出接口,并下载到FPGA,实现与CPU的协同工作。 1 F
2025-05-16 20:48:43 135KB
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之前语音采集模块用到的8通道AD转换芯片,已实现语音数据采集功能。设计采用了AD7608的并行数据传输,并在busy高时取数AD转换数据以达到最大转换速率,亲测过采样为0时最大转换速率超过200kbps。
2024-03-28 15:17:24 865KB fpga开发 verilog ad7608
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本文提出的FFT实现算法是基于FPGA之上的,算法完成对一个序列的FFT计算,完全由脉冲触发,外部只输入一脉冲头和输入数据,便可以得到该脉冲头作为起始标志的N点FFT输出结果。
2024-03-19 17:46:42 116KB FPGA FFT算法 FPGA
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用FPGA产生高斯白噪声序列的一种快速方法
2022-06-30 16:12:34 241KB FPGA 高斯白噪声序列
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用FPGA实现数字锁相环,开发环境为ISE-Using FPGA digital phase-locked loop, development environment for ISE
2022-06-23 20:03:33 138B FPGA
数字电子线路基础:3-2 用FPGA实现基本组合逻辑电路.docx
2022-06-17 09:00:49 56KB 计算机 互联网 文档
近年来,地面通信在自然灾害发生时暴露出了很多不足之处,而星载通信凭借其覆盖范围广、通信容量大和传输质量高等优势,正迅速成为通信领域发展的重点。星载通信中信号处理部分的关键技术是DBF(数字波束形成),而多馈源数目及大带宽使其拥有庞大的运算量,高速处理器可以满足此算法实时处理的需求,但与处理速度不相匹配的高速数据通信却成为瓶颈。 本文针对这一问题,结合目前高速数据传输技术的发展,决定采用吉比特通信技术来解决多馈源宽带DBF的数据通信问题。本文首先详细阐述了高速串行I/O的相关技术,并对其原理做了简要说明,在此基础上介绍了Xilinx公司FPGA内部的RocketIO GTX模块。然后给出了基于RocketIO GTX的高速数据可靠传输方案,其单路传输速率可达6Gbps,采用内嵌时钟技术简化了电路设计,并利用差错控制编码进一步降低了误码率。最后,搭建了具体的硬件平台,对方案进行了相应的实验测试,验证了方案的可行性及其优势。
2022-05-18 17:22:33 3.33MB FPGA GTX RocketIO 数据传输
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本文以16-QAM RF发射数据泵的设计为例,介绍利用FPGA设计数字滤波器的技巧和器件选择方法,说明执行分布式计算时FPGA比DSP的优越之处。 所有数字逻辑的基本结构 16-QAM调制器 编码和码元映射 平方根升余弦滤波器 设计技巧 5 MHz载波 分布式计算(DA)技术 滤波器的实现     用现场可编程门阵列(FPGA)设计软件无线电和调制解调器可与DSP芯片媲美。虽然FPGA可轻而易举地实现卷积编码器等复杂逻辑功能,但在实现大量复杂计算方面却有很大的缺陷。即使用最快的FPGA来实现矩阵乘法器,其成本和性能也抵不上一个仅值5美元的DSP芯片。在用C
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