基于FPGA的北斗B3I同步算法的研究与实现

针对BDS-B3I弱信号同步算法运算量大的难题,提出了一种改进算法。该算法先计算累加时长1ms的互相关序列,然后根据信号模型将运算结果扩展为累加时长20ms的互相关序列。基于FPGA技术,将改进算法简化为累加运算节约芯片开销,并设计一种并行+流水线化的电路结构,达到同时搜索多路卫星信号的目的。MATLAB仿真和FPGA验证表明,改进算法的计算量相比原始算法下降了90%,SNR>-34dB且频偏<±30Hz时捕获概率达到100%,流水线和并行化结构进一步加快卫星信号搜索速度,具有较强实用性。     

北斗B1I信号码模块的FPGA设计与实现

基于FPGA技术,设计实现了北斗B1I信号码模块,包括码模块的关键参数设计以及各部分的详细设计.采用模块化设计思想,重点设计码NCO,码产生,码滑动,并使用Verilog语言在FPGA中仿真实现.仿真结果表明:理论分析与实验结果吻合,能够正确高效的产生北斗B1I信号,码跟踪频率分辨率为9mHz,码相位误差为1/2码片.为研制北斗接收机相关器芯片奠定了良好的基础.     

基于FPGA的北斗卫星导航信号发生器设计

设计了一种基于FPGA的北斗B1频点信号发生器,通过MATLAB对北斗B1频点的C/A码、D码及其被扩频后经过QPSK调制的卫星模拟信号分别进行了仿真,使用Verilog HDL描述了信号发生器,并使用ISE对设计进行综合实现,使用Modelsim对信号发生器内的模块进行仿真.实验结果验证了设计的正确性和可行性,为信号发生器的最终实现提供了强有力的支撑.     

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.      

采用相关曲线偏差的导航卫星多径信号分离方法

为解决卫星导航信号中提取多径分量困难的问题,提出了一种利用相关曲线偏差(SCB)分离导航卫星多径信号的方法(MSCB)。首先建立包含多径分量的接收信号模型;然后分析SCB偏差与多径信号幅值、延迟与相位之间的关系,得到不同多径延迟条件下两种不同的SCB偏差形状;最后通过SCB拐点估计出多径信号参数。基于北斗和GPS导航卫星的实验结果表明:MSCB方法能够有效地将来自地面与卫星自身的多径分量(或类似多径分量)特征参数提取出来,将多径分辨率从米级提高到分米甚至厘米级别,其估计标准差仅为传统多径估计延迟锁定环路算法的1/6左右,为未来多径信号的建模与分析提供了一种新的有效方法。     

突发通信定时同步算法的FPGA实现

提出了一种适用于突发通信的FPGA的定时同步的实现方法,分析了系统每个模块的作用,给出每个模块的硬件实现方法。最后在QuartusⅡ9.0编写VHDL代码和测试激励,并用signaltap对定时恢复算法进行仿真验证,结果表明,这种算法时钟抖动小,定时精度高。     

LTE系统小区搜索中SSS时频同步算法的研究

时频同步是终端小区搜索过程中的核心模块,其性能的好坏将直接影响系统的解调性能。通过对时分长期演进（time division long term evolution,TD-LTE)系统小区搜索过程中时频同步算法的研究,结合辅同步信号（secondary synchronization signal,SSS）序列时域信号特性,给出了一种基于SSS对称相乘的时频同步算法。该算法利用SSS信号的时域共轭对称性能够准确地估计出SSS信号的中心共轭对称点,进而获取定时同步;同时,定时同步位置所对应的小数倍频偏计算结果即为小数倍频偏估计值。在MATLAB中对该算法的性能进行仿真与分析。仿真结果表明,利用SSS进行定时同步能够很好地抵制大载波频偏对定时同步性能的影响。从计算过程来看,该算法仅利用接收信号的对称相乘运算来估计小数倍频偏估计,极大降低了计算复杂度。该时频同步算法性能良好、复杂度低,较常规算法可靠性有较大提高。     

基于小波变换的双同步音频水印算法

针对同步攻击的问题,提出了一种改进的基于小波变换的双同步音频水印算法,该算法同时借助外同步和自同步2种思想,采用m序列作为外同步信号,谱熵作为自同步信号,将m序列嵌入音频信号的时域来定位水印嵌入的起始位置,并把紧接着嵌入m序列后的一段音频数据作小波变换,提取低频系数分段求其谱熵,利用谱熵的最大值来定位水印嵌入的具体位置,最后把水印嵌入到最大谱熵值对应的小波系数中。仿真实验表明,此方法在能抵抗一般信号处理攻击的基础上,也能抵抗像延时、随机剪切、抖动和时间伸缩 (time-scale modification,TSM)的同步攻击,具有较好的鲁棒性。     

浅谈同步相量测量技术在电厂的应用

由同步相量测量技术构建的实时动态监测系统对于电力系统同步运行稳定的监测和分析具有重要的意义。笔者结合所在电厂采用的同步相量测量子站系统,简述其工作原理、实施方案、维护纪要、改进建议等,希望对其他电厂起到借鉴作用。     

基于 FPGA 的微弱信号检测与实现技术

研究了杜芬混沌振子(Duffing chaos oscillator)微弱信号检测算法及其现场可编程门阵列(field programmable gate arrays,FPGA)实现技术.根据杜芬系统在混沌和大周期2种状态下相图的明显区别,运用基于相图分割的信号检测方法,在FPGA上实现了杜芬混沌算法与系统状态判别方法的结合.根据并行运算与流水线原理,对杜芬方程的结构进行调整.采用递推数列的方法计算正弦值,以便节约存储空间.使用VHDL硬件语言设计了杜芬阵子系统中核心的四阶龙格库塔(fourth order Runge Kutta algorithm,RK4)模块和状态检测模块,在vivado集成开发环境下仿真验证了设计的正确性.通过改变策动力的频率,系统可以检测各种频率的微弱正弦信号.经判断,该系统可实现对与系统信号同频率信号的检测.     

利用训练序列的OFDM时频同步算法

针对正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)系统中频偏和定时误差对系统性能影响很大,基于对称结构的特殊导频序列和已有的频率同步方法,此文提出了一种改进的时频联合同步算法。该算法利用一个OFDM导频符号可同时实现符号同步和频率同步,因此能提高无线传输的数据传输效率。仿真分析表明,由于时频联合同步算法采用了具有很好相关特性的对称结构的特殊导频序列来实现精确的定时同步,相对S&C算法提高了频偏估计精度。     

OFDM盲同步迭代算法

为了在OFDM系统中实现符号定时偏差（STO）和载波频率偏移（CFO）的精确同步,阐述了OFDM的基本原理,建立了SIMULINK系统仿真模型,研究了OFDM系统中的最大似然估计（ML）算法,并使用数据循环移位以及多符号联合估计技术对ML算法进行了改进,形成新的迭代算法。仿真结果显示,在AWGN信道中,该算法可以有效提高STO和CFO的估计性能。     

采用Karatsuba算法在FPGA上实现双精度浮点乘法

双精度浮点运算广泛应用于数值计算和信号处理中,在IEEE754标准中实现两个双精度浮点乘法需要一个53 bit×53 bit的尾数乘法器,这样的一个乘法器若采用FPGA实现需要大量的硬件资源。将Karatsuba算法应用于浮点运算器中,采用FPGA实现了一个浮点乘法器,与传统方法相比该乘法器占用硬件资源较少。     

基于最大后验概率的帧同步判决

针对高误码率、高滑码率的恶劣无线数字传输链路,为了提高帧同步判决的可靠度并从而提高系统传输效率,该文提出了一种基于最大后验概率(MAP)的定长帧同步判决算法.该算法能够根据信道实时反馈的误码率和滑码率,并利用特定应用中滑码长度的先验概率特性以及前后帧的相关性进行帧同步判决.这种算法相比传统的帧同步搜索性能有明显的改善,在误码率为5 × 10-2且滑码率为1 ×10-8时,误同步率仍然低于5×10-5.该同步算法还具有可扩展性,可以方便地扩展到变长帧的同步判决、变长包的解复接等多种应用场合.     

一种改进的编码辅助载波同步算法

编码辅助同步算法利用译码软信息迭代更新同步参数,有效地实现了低信噪比环境下的载波同步。针对目前这类算法存在频偏估计范围小且估计精度受限的问题,设计了一种新的迭代载波同步系统,利用译码软信息分别进行去调制和更新误差信号,在通过改进的频偏估计器补偿频偏之后又结合科斯塔斯环(costas loop)进一步修正相偏,使得译码器和同步器均趋于收敛。仿真结果表明,提出的算法能够大幅提高频偏估计范围,且与理想同步译码相比,最大性能损失不超过0.2 dB。     

改进的并行积分算法低通滤波器的FPGA设计

对积分算法低通滤波器进行了理论分析,通过加Hamming窗对其进行了改进,使其频谱泄漏有了很大改善.分析了并行结构滤波器的实现方法以及可行性,在FPGA器件上对该算法实现并行设计,给出了硬件具体实现模块.从实验结果可以看出,这种改进滤波器实现结构的算法可以灵活地处理综合的面积和速度的约束关系,使最后的设计达到最优.     

数字家庭远程访问动态时间同步算法的研究

针对数字家庭网络进行远程访问及拨号上网IP地址变化时将会出现的访问困难和不安全问题,提出了一种将动态域名系统与通用即插即用相结合的远程安全访问方案。此外,基于建立连接的随机性及难追踪性特征,对方案中时间同步算法(DTS)进行了相应地改进。实验证明了该方案的可行性,为数字家庭网络的远程安全访问提供了新的思路,具有一定的实际应用价值。