基于FPGA的曼彻斯特编解码器设计

<正>曼彻斯特编码是相位调制的、自同步的、超越传统数字传输极限的一种编码/解码方式。曼彻斯特编码同步时钟信号就隐藏在数据波形中,码元位中间的正负跳变既作为数据信号的又作为时钟信号。曼彻斯特编码数据流中包含同步时钟信号和数据信号,在传输代码信息的同时,也将同步时钟信号一起传输到对方,并且每位编码中有一跳变,不存在直流分量,具有自同步能力和良好的抗干扰性能。     

基于Ethernet的测井数据采集板卡设计

设计一款测井数据采集板卡,用来处理单芯曼彻斯特编码测井仪器信号。板卡以TI公司TMS320C6745芯片为核心,利用DSP强大的数字信号处理能力,实现曼彻斯特编码信号的采集和解码,在DSP/BIOS实时操作系统下,移植NDK实现Ethernet接口。     

基于USB6259和LabView的井场噪声采集系统设计

针对电磁波随钻测量系统易受到井场低频电磁噪声的干扰,提出以NI公司LabView软件和USB6259采集卡构建了一套井场噪声采集系统,用于随钻测量领域的井场噪声信号采集和分析。分析了井场噪声的统计特性,设计了采集井架与测量电极间的微弱电磁噪声采集系统的硬件和软件,并兼顾Matlab与LabView混合编程技术优势,对噪声信号分析与处理方法进行了研究。现场实验结果表明,该系统可便捷地完成井场电磁噪声的实时采集、信号处理与分析、显示和存储,可用于随钻测井、随钻地震和随钻测量的井场噪声数据采集、处理以及信号识别等领域。     

采用混合法和递推矩阵算法模拟层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应

将混合法与递推矩阵算法相结合计算轴对称条件下二维层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应。根据层界面处电磁场的连续性条件得到确定所有待定系数的矩阵方程组并通过递推方法快速求解,以摒弃繁琐的上行波和下行波模式并避免指数增加项的出现。利用上述算法分析井眼、侵入和钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测井响应的影响。结果表明,由于金属钻铤的存在导致井眼内钻井液所占空间相对变小,从而使钻井液对接收线圈响应的影响变小;钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测量仪器相位差和幅度比的影响可忽略不计,但对单个接收线圈处电磁信号的相位和幅度产生明显影响,并且对幅度的影响大于对相位的影响。     

泥浆信道无线随钻系统信号检测的数字信号处理方法

对随钻系统地面遥测信号及测量环境进行了分析，讨论了一种用数字信号处理技术从频率不固定的多频强噪声背景下提取有用信号的方法。主要噪声源——泵的干扰在一般情况下是多频干扰，频率随泵的转速而变化，其幅度为信号的１０倍以上。在信号编码为分相码的传输中，需要进行信号幅度检测，以识别码元序列传递的数据。讨论了用多权的数字自适应滤波器消除泵噪声及用匹配滤波器提取有用信号的波形实现解码的原理，并给出仿真结果。     

基于独立分量分析的盲解码接收算法

为了解决广义频分复用(generalized frequency division multiplex,GFDM)系统接入信号中现有快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)解码算法需要先进行同步的缺点,通过独立分量方法研究了异步情况下基于独立分量分析(independent component analysis,ICA)的解码算法.该算法可以在未知传输延时和载波偏移的非同步情况下,对多用户GFDM系统信号进行盲分离和解码,降低了定时和频偏估计误差对解码性能的影响,同时不需要去除循环前缀,增加了接收信号的能量,提高了解码性能.理论分析和仿真结果表明:在平稳信道环境下,随着循环前缀的长度增加,基于ICA的解码算法相比于传统的FFT解码算法至少获得约2 dB的性能增益.     

基于FPGA的曼彻斯特码数据解码系统设计

针对传统数控测井地面采集系统采用专用芯片实现曼彻斯特码数据解码的不足,提出了采用EP1C3TC144现场可编程门阵列实现曼彻斯特码数据解码的设计方法。该方法设计的PCM3508曼彻斯特码数据解码系统具有硬件电路简单,执行速度快、可维护性好,易于扩展等优点。     

泥浆信道无线随钻系统信号检测的数字信号处理方法

对随钻系统地面遥测信号及测量环境进行了分析，讨论了一种用数字信号处理技术从频率不固定的多频强噪声背景下提取有用信号的方法，主要噪声源－泵的干扰在一般情况下是多频干扰，频率随泵的转速而变化，其幅度为信号的１０倍以上，在信号编码为分相码的传输中，需要进行信号幅度检测，以识别码元序列传递的数据，讨论了用多权的数字自适应滤波器消除泵噪声及用匹配滤波器提取有用信号的波形实现解码的原理，并给出仿真结果。     

一种高精度旋转变压器解码算法

针对传统旋转变压器解码成本高和精度差等问题,提出了一种新的解码算法,利用旋转变压器输出信号进行解调和归一化处理后,再经过一系列混合运算得到伪线性信号后,对此信号进行逻辑分区判断,根据判断结果进行计算得到未补偿的角度信号,最后通过非线性精度补偿以提高解码精度。研究结果表明,该算法的实现不需要利用查表法和附加参考信号就可以实现高精度解码。经过理论计算,在0°～360°,未补偿前解码误差不高于0. 072 1°,补偿后解码误差不高于8. 65°×10~(-5)。该算法在TMS320F283 35中经过实验验证,结果表明其可以准确解得角度信息,解码误差为0. 000 389°,验证了算法的可行性。     

基于形态聚类的频率域大地电磁数据去噪新方法研究

大地电磁法是一种利用天然电磁场源进行深部地电结构勘探的地球物理方法,其信号容易受到各种噪声干扰。为了更好地识别大地电磁的信号与噪声,提取出有用的信号进行阻抗估计,本文提出一种基于频率域大地电磁信号形态进行自动聚类的算法,并使用该算法对合成数据和实测数据进行计算。研究结果表明：在频率域中,大地电磁信号形态都有一定的相似性,强干扰噪声在其对应的频段上表现出与信号不一样的特征,可以使用余弦相似度提取此类特征,并使用聚类算法将信号与噪声分离;基于合成、实测数据,采用所提出的算法计算的视电阻率曲线和相位曲线都更加平滑、连续,说明经过本方法处理后的大地电磁数据阻抗估计结果得到了明显的改善。     

一种近联合界北斗B1I信号BCH码译码算法

提出一种性能接近联合界的北斗B1I信号BCH码译码算法. 以北斗卫星导航系统B1I公开服务信号ICD为基础,分析导航电文的BCH(15,11)编码的纠错能力和联合界,针对ICD标准译码算法的编码增益低和译码失败门限高提出改进算法. 以Chase算法为基础提出一种新的BCH编码软判决译码算法,使用格雷码排序优化伴随式计算,证明最大相关性与最小欧氏距离的等价关系,优化算法在不损失编码增益的条件下复杂度降低50%. 仿真结果表明在误码率10-5时距离联合界仅0.01 dB,新算法可获得2.5 dB的编码增益,译码失败门限从4.4 dB下降到1.2 dB.      

一种基于FPGA的曼彻斯特编译码电路设计

运用VHDL硬件描述语言以及Max-plus软件平台,采用超前滞后型全数字锁相环提取位同步时钟的方法,设计了一种基于全数字锁相环的曼彻斯特编译码电路,给出了详细的设计过程和波形仿真,并在GW48-CK实验平台上进行了下载验证.     

基于压缩感知重建去噪后的LDPC译码算法

针对LDPC译码前的噪声问题,提出一种基于压缩感知重建去噪后的LDPC译码算法.首先,在接收端使用CS算法对系统的接收信号进行观测,恢复,消除信道传输过程中的噪声信息;然后,将恢复信号直接作为接收信号送入LDPC的译码器.仿真计算证明,这种改进的算法能有效减少噪声影响,降低LDPC的误码率,提高系统译码性能,在码长为512时,误码率可降低到10-5,并且受稀疏度,传输速率和CS重构算法影响.对比4种CS重构的贪婪算法,SP算法得到的效果较好.     

TURBO编码在鲁棒数字水印中的实现方法

在典型的通信系统中,调制过程是数字信号加载在载波的幅度值、载波的频率或者载波的相位上。因此,可以把载体数据看成是一种广义上的传输载体,把水印信息看成是一般数字信息,那么水印的嵌入过程就是一个广义的调制过程。相应地,可以把水印的检测过程看成是一个水印信号的解调过程,就是从宿主载体数据中提取水印信号。Turbo码的译码性能在于循环迭代的译码结构,针对Turbo码译码复杂度非常高的缺点,提出了各种低复杂度的译码算法。为了解决在图像中嵌入大容量水印难度大的问题,设计并实现了一种新的基于TURBO编码的鲁棒性数字水印算法。从TURBO码的编码特征入手,实现了嵌入方式的选择、水印基本模型、水印算法具体的程序实现方法。在对鲁棒性数字水印的基本理论进行分析的基础上,有效地改善了TURBO码数字水印技术中鲁棒性能。     

基于MTD模型的联合GSM语音解码算法

利用GSMEFR语音编码参数的时间相关性,提出了基于参数估计的信道、信源联合解码算法．该算法首先采用MTD模型对信源参数进行高阶马尔可夫建模,然后将MTD模型参数作为解码端的先验信息,同时利用信道或信道解码提供的接收数据似然值,计算发送参数的后验概率,进行基于MAP,MS或延迟MS准则的参数估计．仿真结果表明,对于GSMEFR语音传输系统,本文提出的联合解码算法性能明显优于信道、信源独立解码算法,提高了参数和语音的全局信噪比,有效改善了系统性能．     

一种低复杂度球译码算法在STBC-OFDM中的应用

STBC-OFDM系统能够提供分集增益和编码增益,但采用ML(最大似然)译码时计算量很大,满足不了高速实时通信系统的要求。本文提出了一种在球半径范围内搜索向量的方法,即球译码方法,并在复域内提出一种基于重新排序的更好的搜索算法。该算法通过优化球半径迭代,加快了信号矢量搜索速度。仿真结果显示:与其他方法比较,该算法在计算量方面具有更大优势,平均浮点运算降低了大约75%,大大提高了运算效率。     

井下电磁中继传输技术研究及应用

 钻井过程中,可以通过随钻测量技术实时获取井下工程参数及地质参数。电磁随钻测量技术有着其他随钻测量技术难以比拟的优势,但其易受到地层电阻率的限制,导致电磁信号传输深度较浅,因此电磁信号的传输深度是电磁随钻测量技术发展和应用的最大制约因素。分析表明,采用中继传输技术是提高电磁信号传输深度最直接、经济的方法。为此,开展了井下电磁信号中继传输特性理论研究,确定了中继器电磁激励方式和天线结构,建立了井下电磁信号中继传输模型;设计了中继器开发方案。根据方案,完成了中继器工程样机的研制,并进行了现场应用实验。实验表明,采用井下电磁信号中继传输技术可有效提高EM-MWD 仪器的传输深度,每级中继器可以提高传输深度70%以上,从而使电磁信号的传输深度不再受制于地层电阻率,拓展了EM-MWD 仪器的使用范围。     

QAM中基于LLR的软输出Viterbi译码器的实现

QAM调制技术作为有吸引力的调制技术被广泛应用。将QAM信号解映射成相应的比特量有其特殊性,特别是如何表示此映射的似然度,而这在软输出Viterbi译码中是必须的。介绍了在LLR准则下的QAM信号的解映射方法,并将其推广到BPSK和QPSK信号的解映射。同时根据LLR准则的特点给出了一种分支度量算法,最后给出相应Viterbi译码器算法的FPGA实现。     

MIMO系统中复数球形译码算法改进

多输入多输出（MIMO）系统在信道容量和频谱利用效率方面有显著的优势,但是在MIMO系统中南于接收信号空间大,用传统的最大似然译码准则（ML）来译码几乎是不可能的．而球形译码算法（spheredeco—ding）通过减小搜索半径大大降低了计算量,且可以达到ML的性能．本文在实数球形算法的基础上,着重对复数球形算法进行了分析,对二者做了比较．针对复数球形算法的特点,提出了一种简化方法．分析和仿真表明,相比实数球形算法,复数球形算法不仅可以减小搜索的维数,还有着更广的适用范同．该方法可以进一步减少复数球形算法的计算量,提高其实用性．