降低OFDM系统中PAPR的技术研究

正交频分复用作为一种高速信息传输技术,具有很好的抗干扰能力,但是也存在缺点,如高的峰值平均功率比.目前,为了降低硬件的复杂度和提高传输质量,有一些降低OFDM系统中高PAPR值的方法,其中最近提出的部分传输序列法是一种可以大大改善OFDM系统的PAPR性能,同时保持信号无失真的方法.本文介绍了传统的PTS,以及其存在的不足,并提出了对传统的PTS方法改进的算法.验证结果表明:同传统的PTS方法相比,该方法在传输冗余信息和硬件的实现上有所改进.     

OFDM系统减小PAPR的方法

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),中文含义为正交频分复用,它是一种多载波调制技术.由于具有良好的抗多径性能,适用于高速的数据传输,OFDM成为近年来人们研究的热点.但是,由于它存在峰平功率比(PAPR)较高的问题,限制了它在实际系统中的应用.本文从概率问题出发,提出了序列预处理的方法,它不在于降低信号幅度的最大值,而是降低信息序列中峰值出现的概率.经过仿真证明序列预处理的方法有良好的效果.     

一种简化SVPWM算法研究与实现

文中在深入分析SVPWM原理的基础上,提出了一种SVPWM的简化实现算法,该算法无需进行复杂的三角函数运算,只需通过简单的四则运算即可实现扇区判断和有效矢量作用时间的计算。分析了该简化算法的实际物理意义,并在基于STM32F407微处理器的永磁同步电机控制器中验证了该简化算法的可行性。     

一种SVPWM简化算法的设计与实现

针对传统空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法需要进行求反正切、求正弦、求余弦等三角运算,造成其在嵌入式MCU中实现较为复杂、计算量大的问题,介绍了一种简化的SVPWM算法。设计了一种和（a,b,c）三相参考系成逆时针90°夹角的（a'',b'',c''）参考系,使新的三相参考系和SVPWM扇区边界垂直,将（α,β）正交坐标系下的合成电压空间矢量U_s映射到（a'',b'',c''）参考系,根据a''、b''、c''轴分量的正负号直接判断矢量所在扇区。将PWM模块设置为中心对齐模式,跳过基本矢量维持时间的计算,根据标幺化的a''、b''、c''轴分量和U_s所在扇区直接计算PWM模块的占空比,采用七段式SVPWM方法实现对a、b、c三相相电压的SVPWM。所提算法简化了SVPWM中的空间矢量扇区判断和占空比计算,缩短了SVPWM的运算时间,为进一步提升逆变器的开关频率提供了空间。     

一种高鲁棒性数字水印算法的FPGA实现

传统上数字水印算法使用软件方法实现.基于一种高鲁棒性的数字水印算法,研究了使用FPGA实现水印嵌入的方法.先通过提升小波变换将宿主图像进行3次分解,并用混沌置乱算法将水印图像进行置乱加密,然后将第3阶小波分解的LL部分进行SVD分解并得到对应的奇异值矩阵,然后将混沌置乱加密后的水印信息嵌入到该奇异值矩阵中.在该算法的FPGA实现中,主要研究了提升小波变换、混沌置乱加密、矩阵SVD分解的硬件实现方法.实验结果表明,该算法鲁棒性很高,嵌入水印的图像抗攻击性强,算法经过合理推导得以在FPGA上高效地实现.     

一种在线计算多模式空间矢量调制算法及其FPGA实现

针对大功率牵引传动系统中开关频率低的特点,在列车运行全速度范围内,牵引逆变器广泛采用多模式调制算法。为此,给出了一种新颖的在线计算多模式空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法并研究了不同调制模式间的切换方法。给出了该算法基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的详细设计方案,通过简化乘法器、高效率开方器、除法器等关键性设计使核心数字信号处理器(DSP)避免了大量运算,同时兼具FPGA速度快、可靠度高、可移植性好等优点。最后,采用DSP-FPGA的控制系统,基于RT-LAB的半实物(HIL)实验平台对该在线计算多模式SVPWM算法的正确性和基于FPGA设计方案的可行性进行了验证。     

TD-SCDMA系统的信道编码技术及其FPGA实现

为了提高TD-SCDMA信号传输的可靠性和有效性,TD-SCDMA移动通信系统采用了循环冗余编码、卷积编码等重要信道编码手段,从而提升系统的纠错性能,提高通信质量.本文对相关的信道编码技术进行仔细研究,然后采用FPGA器件来实现信道编码,并给出VHDL实现信道编码程序,该程序已经TD-SCDMA系统运用,达到良好的效果,另外,信道编码模块也可以移植到WCDMA、CDMA2000移动通信系统.     

音频编码中MDCT算法的一种FPGA实现

改进型的离散余弦变换(MDCT)在杜比AC-3音频压缩编码中起着时/频转换的作用,针对杜比AC-3中MDCT算法的要求,研究了一种易于FPGA实现的MDCT的硬件结构.考虑在实际应用中,编码器的计算速度是非常重要的,因此采用了N/4点FFT去作N点的MDCT,使运算量大大减少.充分利用FPGA的硬件资源,采用流水方式对数据实现MDCT运算,提高了系统的处理速度,减少了复杂逻辑,使计算、存储等操作协调一致.采用块浮点机制,动态扩大数据范围,在速度和精度之间得到折衷.整个设计划分成多个功能模块,全部采用Verilog HDL描述,实验结果表明,本方案是完全可以满足音频编码实时要求的.     

一种基于FPGA的系统逻辑单芯片实现

本文介绍了高速嵌入式领域中,一种基于FPGA设计的单芯片芯片组解决方案.系统采用HDL语言实现,可移植性好,便于重用;实现了MIPS CPU接口,包括NAND,SDRAM,SRAM等MEMORY控制器,以及ATA设备接口,同时实现了包括串口(UART),定时器(Timer),中断控制器(IRC)等完整调试机制.通过了功能验证以及速度测试,工作时钟可达到133 MHz,数据传输速率可达20 MB,高于国内外同类设计.通过实验结果,可以得出结论:设计完全满足当前高速嵌入式系统的性能要求,稍加改动就能够适应不同的应用场合,具有很大的实用意义.     

一种多通道信号处理复用结构及其FPGA实现方法

在FPGA硬件实现多通道信号处理的过程中,为了减少占用的FPGA硬件资源,降低设备的研制和生产成本,本文提出了一种多通道信号处理复用结构,并给出了该复用结构的调度机制以及在实现过程中遇到的速率匹配、处理速度、复用通道数、硬件资源等问题的解决方法.实践表明,当运用Altera公司的StratixII器件时,32个通道信号处理复用结构在增加FPGA器件的寄存器资源占用量18.2%情况下,能够减少ALM资源占用量94.3%.     

一种基于FPGA的并行CRC及其UART实现

介绍了循环冗余效验(CRC)的实现原理和实现方法,串行实现方法占用资源少、简单可行,但效率较低;并行实现方法可以同时完成多位CRC计算,但占用的硬件资源多.为了提高CRC计算效率并减少资源消耗,提出了一种并行CRC编码方法并以CRC-16为例,采用Altera公司的Arria V GX系列FPGA芯片5AGXFB3 H4F35C4N实现了带CRC效验的异步串口通信(UART),调用仿真工具Active-HDL,仿真结果显示该种方法消耗的硬件资源较少,能在输入发生变化的下一个时钟完成CRC并行计算.     

一种基于FPGA技术的图像采集系统

本文介绍了一个基于ＦＰＧＡ （Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇｒｒａｙ，现场可编程六陈列）技术的、精度为８位、６４０×５１２图幅的黑白图像采集系统。系统的采样控制逻辑集成在一块ＦＰＧＡ芯片上。同用通用器件实现的控制电路相比，器件速度快、技术性能更佳，而且设计的灵活性大、系统可靠性提高、体积减小、功耗降低，可以满足高性能的图像采集要求。     

OFDM系统中基于SR迭代和RSG-KG的PAPR降低

针对采用正交频分复用的通信系统中的峰值平均功率比(PAPR)降低进行了研究。首先,在对基于子载波预留(SR)的传统削波算法分析的基础上,提出了一种基于SR迭代的时域方法来降低PAPR,通过一组类似脉冲的内核迭代地抵消信号峰值;为了克服基于SR迭代算法存在增大信号平均功率的缺点,然后又提出了一种基于预留子载波分组-内核生成的PAPR降低方法,即将预留子载波分组,然后从每组预留子载波中生成一个类似脉冲的内核信号,从而既可实现PAPR降低,又可控制每个预留子载波的功率变化;最后采用现场可编程门阵列实现了所提出的算法。仿真实验结果表明,提出的PAPR降低算法不仅在PAPR降低增益和误码率性能方面优于传统的削波算法,而且有较好的平均功率变化控制和功率谱掩模能力。     

三电平逆变器SVPWM控制的一种简化算法及实现

探讨一种新型三电平SVPWM控制方法 ,阐明了其与二电平空间矢量图之间的关系。在此基础上 ,沿用二电平空间矢量的计算方法 ,避免直接使用三电平空间矢量NTV法则的繁琐计算 ,此过程简洁明了 ,便于仿真和控制实现。仿真分析结果验证了该方法的可行性 ,系统性能优良     

CORDIC算法及其展开结构的FPGA实现

针对FPGA系统中涉及三角函数等数学运算,而传统的查找表方法占用资源较多,计算精度不足等问题,提出了基于CORDIC算法的三角函数计算的实现方法.首先给出了CORDIC算法的硬件结构,然后使用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus ⅡⅢ 13.1中对算法进行编译和仿真,并对仿真结果和实际结果进行误差分析,最后选择Altera公司的Cyclone Ⅳ E系列中EP4CE30F23C6器件,完成了CORDIC算法的FPGA实现.实验结果表明,该算法能够利用较少的硬件资源,实现较高的计算精度,并且运算速度较快,可以满足实际应用中的计算需求.     

一种多电平逆变器简化SVPWM算法

为解决传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法应用于多电平逆变器时,参考电压矢量定位计算复杂、繁琐的问题,以中点钳位H桥5电平逆变器为例,介绍其拓扑结构及工作原理并提出一种基于αβ坐标系的简化SVPwM算法.该算法利用旋转归一化将其他5个扇区转化到第Ⅰ扇区,使计算量减少了5/6,通过使用一组公式可以快速判断参考电压矢量的准确位置,克服了传统SVPWM算法计算复杂的缺点.同时,该算法可以适用于更高电平.实验结果验证了所提算法的正确性与可行性.     

降低基于分数阶Fourier变换的OFDM系统PAPR的研究

OFDM系统的峰均功率比过高的问题大大影响了它的实用性,本文给出了基于SLM法降低峰均功率比的方法,通过计算机仿真得到了不同分数阶数α下的累积分布函数曲线.结果表明,当α取最优值时系统的峰均比互补累积函数性能优于基于FFT的系统性能.     

多故障测试生成的一种简化算法

针对求解布尔差分要做大量的异或运算,特别是求解高阶布尔差分繁琐的问题,提出一种具有约束条件的布尔差分简化方法。通过对布尔差分算法进行剖析,得出所求测试应该使测试集方程中的布尔函数f(X)随变量的改变而改变,由此可将差分方程表示成恒等式。为保证故障能向输出端传播,需要加入测试矢量生成的约束条件,所以该方法只需通过求解恒等式及约束条件来得到完全测试集。通过采用简化算法和未采用简化算法实例的比较,证明了简化方法的正确性和简化性,仿真验证了所求测试矢量可以检测出设定故障。     

一种基于FPGA技术的电子式互感器接口实现新方法

电子式互感器的应用对提高电力系统尤其是继电保护的可靠性具有重要的创新意义，与保护、测量装置的接口是需要重点研究及解决的问题。文中介绍了连接电子式互感器与保护、测量设备的合并单元及其功能模型，分析了合并单元与电子式互感器接口通信具有多任务并行处理等特点，提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现此接口的新方法。利用FPGA可完成合并单元对多路电子式互感器数字化输出进行接收和循环冗余校验的并行处理功能，通过调用FPGA的先进先出(FIF0)库能实现发送报文前对各路数据的正确排序。这种方法对于推动电子式互感器在厂站自动化中的应用，具有工程实用价值。     

一种基于OFDM系统频偏估计方法

正交频分复用(OFDM)技术已经成为当今高速无线通信系统的研究热点.但OFDM系统的显著问题是对频率偏移十分敏感.文中采用最大似然估计算法(MLE)进行频偏估计,并在其基础上提出了一种简化算法,该算法可大大降低运算的复杂度.