基于FPGA的32位浮点FFT处理器的设计

介绍了一种基于FPGA的1024点32位浮点FFT处理器的设计。采用改进的蝶形运算单元,减小了系统的硬件消耗,改善了系统的性能。详细讨论了32位浮点加法器/减法器、乘法器的分级流水技术,提高了系统性能。浮点算法的采用使得系统具有较高的处理精度。     

基于FPGA的专用信号处理器设计

用可编程门阵列(FPGA)实现了一个专用信号处理器,它以快速傅里叶变换(FFT)为核心工作单元,对四路零中频雷达回波依次进行去除直流分量、数据加窗、FFT、目标信号选大和相位参考信号检测等处理。各处理单元流水操作,保证了处理速度,提高了资源的利用效率。FFT算法为输入顺序输出位反序的D IT基2算法,采用递归结构实现,硬件共享设计节省了资源;同时,处理过程中采用块浮点算法,兼顾了定点的高速度与浮点的高精度;并对FFT结果进行了误差分析,给出了定点与块浮点两种算法时的均方误差上限。最后对整个设计进行了仿真验证,结果表明用FPGA实现专用信号处理器满足系统要求。     

面向OFDM应用的低硬件开销低功耗64点FFT处理器设计

在基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的无线系统中，快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)作为关键模块，消耗着大量的硬件资源。为此，针对于IEEE802.11a标准的无线局域网基带技术，提出了一种低硬件开销、低功耗的基-24算法流水线架构FFT处理器设计方案。在硬件实现上，采用单路延迟负反馈(Single-path Delay Feedback,SDF)流水线架构；为了降低硬件资源消耗，基于新型的改良蝶形架构利用正则有符号数(Canonical Signed Digit,CSD) 常数乘法器替代布斯乘法器完成所有的复数乘法运算。设计采用QUARTUS PRIME工具进行开发，搭配Cyclone 10 LP系列器件，编译结果显示该方案与其他已存在的方案相比，至少节约硬件成本25%，降低功耗18%。     

基于FFT的循环平稳信号波达方向估计

针对在电子对抗实际应用中，来波信号比较集中的情况，提出一种基于FFT的循环平稳信号DOA估计算法。该算法将FFT引入到Extended Cyclic-MUSIC算法中，预先探索存在信号的空间局部区域，避免了全空间谱峰搜索，提高了波达方向检测效率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

去调频处理的合成孔径雷达成像

针对合成孔径雷达(SAR)成像SPECAN算法中距离向采样率过高的问题,将去斜率原理用于SPECAN算法的距离向处理,先以STRETCH(去斜率)方法将宽带信号转化为单频信号,然后对单频信号做快速傅里叶变换(FFT).这种对距离向的处理方式,降低了回波信号的采样率,并且只需要一次FFT便可将回波信号压缩到与目标距离相关的位置上,减少了数据运算量和存储量.原理分析和仿真实验均表明了该算法的正确性和有效性.     

蝶形弹簧组合式减震支座的结构设计

新型蝶形弹簧组合式减震支座的材料提高了抗腐蚀性、抗老化性等缺陷,利用蝶形弹簧、橡胶、铅芯设计一种新型蝶形弹簧组合式减震支座,通过合理安排蝶形弹簧的组合状态,力求达到减震的功能且能够降低支座的结构高度,以小变形承受大载荷,并用SolidWorks软件完成蝶形弹簧组合式支座的三维实体建模。     

一种改进的PMF—FFT短码捕获方法

提出了一种改进的PMF-FFT短码快速捕获方法.该方法将大规模并行相关器与PMF-FFT捕获结构结合起来,利用大规模并行相关器实现接收信号与本地码的分段匹配相关,将部分相关结果进行FFT运算实现对信号载波频偏的搜索,大大提高了PMF-FFT的捕获速度.Matlab仿真结果表明,该方法可以在低的信噪比之下实现对GPS短码的快速捕获.捕获电路的设计基于流水线,资源复用等硬件设计思想,利用较少FPGA资源,在一片FPGA内实现了对短扩频码的实时的快速捕获.     

一种基于二次谱线生成的码速率识别方法

为了提高正交频分复用(OFDM)系统的解调性能,提出了一种用于OFDM系统的码速率识 别方法。首先对OFDM信号分段作快速傅里叶变换(FFT)得到信号谱线序列,选择适当的谱线 重构为辅助信号序 列,再根据该辅助信号序列进行二次谱线生成。通过第二次生成谱线的间隔值与门限值的比 较,可实现对码速率的识别。理论分析和仿真试验证明了本方法的有效性。在信噪比大于3 dB时,识别率在90%以上。     

基于LFM模型的高动态弱GPS信号载波捕获

根据极大似然估计理论,通过载波频率和频率变化率分段对消、快速傅里叶变换(FFT)结果选大估计载波频率和频率变化率,实现载波信号捕获,建立了高动态全球定位系统(GPS)载波的线性调频(LFM)信号模型,并给出了算法的具体实现。详细分析了该算法中检测统计量的分布特性,推导了恒虚警准则下的检测门限,并讨论了其中关键参数的设计。仿真结果表明,该算法可以实现对18 dBHz的GPS高动态信号的载波捕获。     

基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题，提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法，利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失，通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明，该算法优于传统非相干积分，能实现“北斗”三号信号的快速捕获。     

超长可变点数FFT处理器设计与实现

介绍了超长可变点数序列FFT处理器的实现方法。采取将一维大点数FFT转换为二维小点数子FFT处理的措施,减小了存储器规模。使用乒乓RAM将基本运算模块级联,形成流水线结构,可连续高速计算N点复数序列FFT/IFFT。用现场可编程门阵列(FPGA)实现了可计算1k~1M点序列长度可变的FFT/IFFT处理器。     

基于FPGA的高速Viterbi译码器设计与实现

Viterbi算法是卷积码最常用的译码算法，在卷积码约束长度较大，译码时延要求较高的场合，如何实现低硬件复杂度的Viterbi译码器成为新的课题。本文提出新颖的Viterbi路径权重算法、双蝶形译码单元结构、高效的状态度量存储器等技术，使Viterbi算法充分和FPGA灵活原片内存储和逻辑单元配置方法相结合，发挥出最佳效率。用本算法在32MHz时钟下实现的256状态的Viterbi译码器译码速率可达400Kbps以上，且仅占用很小的硬件资源，可以方便地和Furbo译码单元等集成在单片FPGA，形成单片信道译码单元。     

基于FPGA的基-6FFT算法的设计与实现

介绍了一种基于FPGA的FFT算法的实现——以Altera公司的FLEX10K系列产品为硬件平台，用VHDL语言和电路图完成系统设计描述，用MAX plusⅡ软件进行编译、综合和下载，实现了6点实序列DFT算法，并给出了仿真测试的结果。在FPGA芯片上运行的FFT算法具有速度快且抗干扰能力强的硬件实现的优点，用VHDL语言实现的基于IP核FFT算法具有很好的可移植性，可以重复使用，大大提高了设计效率。     

FPGA实现高速FFT处理器的设计

介绍了采用Xilinx公司的Virtex -II系列FPGA设计高速FFT处理器的实现方法及技巧。充分利用Virtex -II芯片的硬件资源 ,减少复杂逻辑 ,采用流水方式对复数数据实现了加窗、FFT、求模平方三种运算。整个设计采用流水与并行方式尽量避免瓶颈的出现 ,提高系统时钟频率 ,达到高速处理。实验表明此处理器既有专用ASIC电路的快速性 ,又有DSP器件的灵活性的特点 ,适合用于高速数字信号处理     

LFMCW雷达测距中的自适应频率校正

信号的频率落在两个量化频点之间时会产生估计误差，所以需要校正快速傅里叶变换(FFT)后估计的频率。结合Rife算法和抛物线插值法的特点，提出了一种自适应频率校正算法。该算法依据不同的频率自适应地选择不同的频率校正算法，克服了Rife算法在信号的频率落在FFT量化频点周围的情况下容易产生插值方向错误的缺点，同时避免了抛物线插值法在信号频率落在相邻两个量化频点的中心附近时估计均方误差会急剧增加的缺点。仿真结果验证了所提算法的有效性。此外，相比于单一的Rife算法和抛物线插值法，所提算法在频率估计精度以及抗噪声能力方面都有显著提升。     

调频遥测信号载波频率的精确估计

传统调频遥测信号载波频率估计算法对输入信号降采样后直接进行快速傅里叶变换,实现方法虽然简单,但测量精度较差,无法适应高动态、低信噪比等复杂场景。为此,提出了一种调频遥测信号载波频率的精确估计算法。两并联补偿支路先分别采用正、负调频频率对输入信号进行频率预先补偿,低通滤波后完成降采样处理,削弱调频频率的频谱影响;频率搜索状态对采样数据进行载波多普勒变化率的频率补偿,经过快速傅里叶变换、非相干积分和频谱重心搜索完成频率解算,提高载波频率的检测性能。试验与分析表明,所提算法在高动态、低信噪比等复杂场景下可显著提高调频遥测信号载波频率的估测性能。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换（FFT）运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换（PMF-FFT）算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。