基于改进M序列的数字噪声源设计及其FPGA实现

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一种改进MUSIC算法的FPGA实现

MUSIC 算法的基本思想是将阵列输出数据的协方差矩阵进行特征分解 ,从而得到与信号分量相对应的信号子空间和与信号分量相正交的噪声子空间 ,利用 2 个子空间的正交特性构造出“针状”空间谱峰来估计信号的 DOA 。该算法具有高分辨特性及较小的估计方差 ,但采样协方差矩阵的特征分解涉及大量不规则矩阵运算 ,需要利用 DSP 实现 ,在实时性要求高的场合性能难以满足要求。因此大量文献致力于降低该算法复杂度。文献 [ 4 ]提出了一种改进的 MUSIC 算法 ,该方法利用采样协方差矩阵的子矩阵构造信号子空间 ,无需特征分解 ,从而大大
图 1 估计成功概率与信噪比关系
图 2 估计方差与信噪比关系
2 改进算法的 FPGA 实现
改进算法可以分 3 步实现 :计算采样协方差矩阵的子阵 Rsub 、对 Rsub的列矢量进行施密特正交化得到信号子空间、谱峰搜索。实现框图如图 3 和图 4所示。本文选用的 FPGA 是 ALTERA 公司的大容量高速处理芯片 2C70 , 对于阵元为 4 的均匀线阵 ,1 个入射信号 ,在估计精度要求为的情况下 ,通过 MATLAB 仿真确定 ,14 位以下字长难以满足精度要求 ,而 16 位字长能较好地完成设计。
一种改进 MUSIC 算法的 FPGA 实现
宋树田 , 秦建存
( 中国电子科技集团公司第五十四研究所 , 河北石家庄 050081)
摘要 MUSIC[1] 算法具有很高的分辨力、估计精度及稳定性 , 但是由于需要对采样协方差矩阵进行特征分解 , 运算量巨大 , 难以利用 FPGA 实时实现。通过对等距线阵特点及 MUSIC 算法的研究 , 发现可以利用局部协方差矩阵构造信号子空间 , 进一步得到噪声子空间进行谱峰搜索 , 从而大大降低了算法的复杂度 , 计算机仿真验证了该算法的有效性。利用 FPGA 对该算法进行了硬件实现 , 测试的估计精度和实时性良好 , 对工程应用具有重要的指导意义。

基于FPGA的调频噪声信号源的设计

电
子
测
量
技
术
第３３卷第９期
２１００年９月
ＥＬＥＣＴＲｏＮＩＭＥＡＳＣＵＲＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ
基于ＦＧ的调频噪声信号源的设计ＰＡ
周红艳彭云武
（都电子机械高等专科学校成成都６１３）１７０
求的指标。
关键词：噪声调频；接数字频率合成；ＰＡ；９５直ＦＧＡＤ８８
中图分类号：Ｔ５．４Ｎ９７５文献标识码：Ａ
ＤｅｉｎｏｓｇｆＦＭｏｓｉｎｌｓｕｃａｅｎＦＰＧＡｎｉｅｓｇａｏｒｅｂｓｄｏ
摘
要：介绍了雷达上噪声干扰的一种宽带调频噪声信号源的设计。主要由基带噪声产生，声调制数字处理和噪噪
声调制信号输出三部分组成。其中基带噪声产生和噪声调制信号输出部分属于模拟电路，声调制数字处理部分是噪由ＦＧＡ逻辑资源实现。测试结果表明，方案设计的调频噪声信号源满足系统现阶段的研究要求，达到项目要Ｐ该并
ｗｉｈｔｅ５ｓｅｒｑｉｅｎｓａｈｒｓｎｔｇｆｒｓａｃ，ａｄｍｅｔｒｊｃｅｕｒｍｅｔａｇｔ．ｔｈｙｔｍｅｕｒｍｅｔｔｔｅｐｅｅｔｓａｅｏｅｅｒｈｎｅｏｅｔｑｉｐｒｅｎｓｔｒｅｓ

基于FPGA的音频信号处理系统设计与实现

基于FPGA的音频信号处理系统设计与实现随着科技的发展和音频技术的不断进步，音频信号处理系统被广泛应用于各个领域。

本文将介绍基于FPGA的音频信号处理系统的设计与实现，并探讨其中的原理和关键技术。

一、引言随着数字音频技术的快速发展，音频信号处理系统的需求日益增长。

传统的音频信号处理方法往往通过软件实现，但其实时性和处理能力受到了限制。

而基于FPGA的音频信号处理系统具有高速运算、低延迟和灵活性强等优势，逐渐成为热门研究方向。

二、FPGA的基本原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，其内部由大量可编程的逻辑资源和存储器单元组成。

通过在FPGA上配置电路，可以实现各种不同的功能，包括音频信号处理。

三、音频信号处理系统的设计1. 模拟信号输入音频信号一般以模拟信号的形式输入到系统中，需要进行采样和模数转换。

采样率的选择应根据音频信号的特点和需求进行合理确定。

2. 数字信号处理在FPGA上设计并实现各种数字信号处理算法，如滤波、均衡、降噪等。

选择适合的算法和优化算法实现的技术，以提高系统的处理能力和性能。

3. 实时性要求由于音频信号的特性需保证处理系统的实时性。

FPGA的高并行性和硬件级别的实时性特点，使得其能够满足音频信号处理系统的实时性要求。

4. 数据存储与输出经过数字信号处理后的音频信号可以存储在FPGA内部的存储器中或外部的存储器中，也可以通过数字转模拟的方式输出到外部设备中。

四、关键技术与应用1. 快速算法优化为提高音频信号处理系统的处理速度，可以采用快速算法进行优化，如FFT（Fast Fourier Transform）等。

这些优化算法能够在保证处理结果准确性的前提下有效提高系统的运算速度。

2. 并行计算FPGA的并行计算能力是其强大的优势之一，可以将音频信号的处理任务进行拆分，同时进行多路处理，从而提高整个系统的处理能力。

3. 运算精度的选择在音频信号处理系统中，需要根据处理需求选择合适的运算精度。

基于FPGA的m序列信号发生器设计

基于FPGA的m序列信号发生器设计摘要：m序列是一种伪随机序列(PN码)，广泛用于数据白噪化、去白噪化、数据传输加密、解密等通信、控制领域。

基于FPGA与Verilog硬件描述语言设计井实现了一种数据率按步进可调、低数据误码率、反馈多项式为的m序列信号发生器。

系统时钟为20MHz，m序列信号发生器输出的数据率为20～100 kbps，通过2个按键实现20 kbps步进可调与系统复位，输出误码率小于1%。

m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种伪随机序列。

是由移位寄存器、反馈抽头及模2加法器组成。

m序列一旦反馈多项式及移位寄存器初值给定，则就是可以预先确定并且可以重复实现的序列，该特点使得m序列在数据白噪化、去白噪化、数据传输加密、解密等通信、控制领域使用广泛。

因此，深入学习研究m序列具有重要的实际意义。

1 m序列信号发生器的组成基于FPGA的m序列信号发生器硬件结构极其简单，仅需两个独立按键(一个是复位按键与另一个控制数据率切换按键)、一个48 MHz 的用于提供系统时钟有源晶振、系统电源、一块配置芯片、几个简单的电阻与电容即可实现。

按键去抖动、按键复位、按键切换数据率、时钟分频等功能均在FPGA内部编程实现。

2 m序列信号发生器的关键设计本文中m序列信号发生器的反馈多项式为。

其反馈及移位寄存器的关系图如图2所示。

从本设计中的反馈及移位寄存器的关系图可以看出，一个时钟周期，移位寄存器右移一位，最高位输入为x0、x2、x3、x4及x8的异或(模2相加)。

m序列的输出是移位寄存器的最低位。

图2所示的关系是m序列呈现为随机性、周期性的根本原因。

为了满足信号发生器输出数据率20 kbps的步进通过按键可调，则生成按步进20 kbps可调的时钟是实现该功能的关键。

当按键发生，时钟的输出频率加20 kbps。

在实际电路中，按键会有很大抖动，对系统会造成很大的不稳定性，因此，必须想办法减小这样的不利影响。

基于FPGA的M序列的设计与实现_冀勇钢

参考文献
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
［１］ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＵｓｉｎｇｔｈｅＴＭＳ３２０Ｃ６０００ＥｎｈａｎｃｅｄＤＭＡ．ＴＩ，２００１．
６６
２００７．９ｗｗｗ．ｅｃｄａ．ｃｎ
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［２］ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇＣｏｍｐｉｌｅｒＵｓｅｒ’ｓＧｕｉｄｅ．ＴＩ，２００１．
０引言
扩频通信系统与传统通信系统的区别在于其利用伪随机序列来实现扩频与解扩步骤。而伪随机序列作为扩频通信系统的关键，将直接影响到系统的性能。
信息论的奠基人香农提出的编码定理指出：只要信息速率Ｒｂ小于信道容量Ｃ，那么，就总可以找到某种编码方法，在码周期相当长的条件下，几乎无差错的从受到高斯噪声干扰的信号中复制出原来发送的信息。这里有两个条件：一是Ｒｂ小于Ｃ，二是编码的码长周期足够长。同时，香农在证明编码定理的时候，也提出了使用具有白噪声统计特性的信号来编码。
［３］江思敏、刘畅．ＴＭＳ３２０Ｃ６０００ＤＳＰ应用开发教程［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００５．
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本刊启事
为适应我国信息化建设，扩大本刊及作者知识信息交流渠道，本刊已被ＣＮＫＩ中国期刊全文数据库网络出版，其作者著作权使用费与本刊发表费用一次性处理。如作者不同意文章被收录，请在来稿时向本刊声明，本刊将做适当处理。
行仿真，本例程在ＱｕａｒｔｕｓＩＩ下得到的寄存器传输级电路图和仿真波形如图５所示。
３结束语

基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现

基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现作者：晏浩文陈伟吴琼黄庆超刘建国祝宁华来源：《现代电子技术》2018年第08期摘要：针对某些设计场合对可变m序列的需求，提出并验证了一种基于FPGA的m序列发生器方案。

该方案采用线性反馈移位寄存器的结构，可通过外设对发生器的初始状态进行配置来改变所产生的m序列。

使用ModelSim仿真软件对此设计进行了仿真，并将该m序列发生器应用于某光跳频保密通信系统中完成了实验验证。

结果表明，使用该方案实现的m序列发生器结构简单、易于集成，可产生大量不同的m序列，且具有可动态配置的特点。

关键词： FPGA； m序列；信号发生器；移位寄存器； ModelSim仿真软件；光跳频通信系统中图分类号： TN911⁃34； TN918 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2018）08⁃0001⁃04Abstract： In allusion to the demand of variable m⁃sequence in some design occasions， anm⁃sequence generator scheme based on FPGA is proposed and verified. In the scheme， the linear feedback shift register structure is adopted， and the generated m⁃sequence can be changed by using peripherals to configure the initial state of the generator. The Modelsim simulation software is used to perform simulation for the design， and the m⁃sequence generator is applied to a certain optical frequency hopping secure communication system to accomplish the experimental verification. The results show that the m⁃sequence generator realized by this scheme has simple structure， is easy to be integrated， can produce a large number of different m⁃sequences， and has the characteristic of dynamic configuration.Keywords： FPGA； m⁃sequence； signal generator； shift register； ModelSim simulation software； optical frequency hopping communication systemm序列作为伪随机序列[1]的一种，具有优良的伪随机序列性质，在雷达[2]、导航[3]、常规通信[4⁃5]、保密通信[6]、地球物理勘察[7]和电子对抗[8]等领域中都有着广泛的应用。

基于FPGA的变带宽基带噪声设计与实现

通信论坛
计算机与网络创新生活基于ＦＧ来自的变带宽基带噪声设计与实现Ｐ
陈艳丽张建志（１中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄００８）５０１
（２空军驻石家庄军事代表室河北石家庄００８）５０１
【要】出了摘提一种基于现场可编程门阵列（ＰＡ实现的基带噪声带宽根据符号速率的变化而动态改变的设计方法。ＦＧ）
ｂｄｄｈａｃｒｉｇｔｙａｃｓｍｂｌｒｔ．ｈｗｈｒｃｐｅｓｕｔｒｆｎｉｅｅｔｒｈｅｇｎｒｔｎｏｕｓｉｎａｗｉｔｃｏｄｎｏｄｎｍｉｙｏａｅＴｏｓｏｔｅｐｉｉｌｔｃｕｅｏｏｓｇｎｒｏ，ｔｅｅｉｆＧａｓｉｗｈｔｎｒｅａａｏｎａｅ
数字化的优点。
带信号中加入数字噪声，通过查表的方法生成高斯白噪声序列，根据基带信号码元速率选择经过不同带宽的有限脉冲响
【关键词】变带宽基带噪声ＦＲ波器Ｉ滤
ＦＧＰＡ
中图分类号：Ｎ１文献标识码：Ａ文章编号１０－７９２１）５４－Ｔ９４０８１３（０１－３３０
ＤｅｉｎａｍｐｌｍｅａｉｎｆＢａｄｗｉｈ－ａｙｎｇＢａｅａｉｅｓｇｎｄＩｅｎｔｔｏｏｎｄｔｖｒｉｓｂｎｄＮｏｓ
Ａｂｔｃ：Ｔｉｐｐｒｕｏｗｒａｅａｄｎｉｅｅｔｒｂｅｎｆｌｒｇａｓｒｔｈａｅｔｆｒａｄａｂｓｎｏｓｇｎｒｏａｄｏｅｐｏｒａｓｐｓｂｅａｓｉｄｍｍａｌｇｔａａ（ＰＡ。血ｖｒｂｅｂｅａｒｙＦＧ）ｗｉａａｌｅｒｉ

《基于FPGA的改进中值滤波去噪算法结构设计》

《基于FPGA的改进中值滤波去噪算法结构设计》一、引言在数字信号处理和图像处理领域中，噪声抑制技术占据着至关重要的地位。

作为传统的噪声去噪算法之一，中值滤波法因其实用性及去噪效果得到广泛的应用。

随着现代科技的飞速发展，对实时性、可靠性和高效率的图像处理系统提出了更高的要求。

因此，本文提出了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的改进中值滤波去噪算法结构设计，旨在提高去噪效率和系统性能。

二、传统中值滤波算法概述传统中值滤波算法是一种非线性信号处理技术，主要用于去除噪声尤其是椒盐噪声。

其基本思想是用像素在其邻域中的中值来代替该像素的值，如果该像素值是噪声，那么其值会被邻域中的其他像素值所取代，从而达到去噪的效果。

然而，传统中值滤波在处理速度和灵活性上存在一定的局限性。

三、FPGA的特点及优势FPGA是一种可编程逻辑器件，具有并行计算、可定制和可扩展等优点。

与传统的通用处理器相比，FPGA在处理图像和信号时具有更高的效率和更低的功耗。

因此，利用FPGA实现改进的中值滤波去噪算法具有很大的潜力。

四、基于FPGA的改进中值滤波算法设计为了克服传统中值滤波算法的局限性，本文设计了一种基于FPGA的改进中值滤波去噪算法。

该算法主要包含以下几个部分：1. 邻域选择：选择合适的邻域大小和形状，以适应不同场景下的噪声抑制需求。

2. 并行化处理：利用FPGA的并行计算能力，同时处理多个像素点的中值计算，提高处理速度。

3. 窗口滑动：设计窗口滑动的控制逻辑，实现邻域的动态更新。

4. 错误检测与修正：增加错误检测机制，对计算结果进行校验，并针对错误进行修正。

五、结构设计在结构设计上，本文设计的基于FPGA的改进中值滤波去噪算法采用模块化设计思想。

主要包含以下几个模块：1. 输入模块：负责接收待处理的图像数据。

2. 中值计算模块：利用FPGA的并行计算能力，实现像素点的中值计算。

3. 窗口滑动控制模块：控制邻域的动态更新，实现窗口的滑动。

基于 FPGA 的数字滤波器设计与实现

基于 FPGA 的数字滤波器设计与实现引言：数字滤波器是现代信号处理的重要组成部分。

在实际应用中，为了满足不同信号处理的需求，数字滤波器的设计与实现显得尤为重要。

本文将围绕基于 FPGA的数字滤波器的设计与实现展开讨论，介绍其工作原理、设计方法以及优势。

同时，还将介绍一些实际应用场景和案例，以展示基于 FPGA 的数字滤波器在实际应用中的性能和效果。

一、数字滤波器的基本原理数字滤波器是一种将输入信号进行滤波处理，改变其频谱特性的系统。

可以对频率、幅度和相位进行处理，实现信号的滤波、去噪、增强等功能。

数字滤波器可以分为无限脉冲响应滤波器（IIR）和有限脉冲响应滤波器（FIR）两种类型。

IIR滤波器是通过递归方式实现的滤波器，其输出信号与过去的输入信号和输出信号相关。

FIR滤波器则是通过纯前馈结构实现的，其输出信号仅与过去的输入信号相关。

两种类型的滤波器在性能、复杂度和实现方式上存在一定差异，根据具体的应用需求选择适合的滤波器类型。

二、基于 FPGA 的数字滤波器的设计与实现FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过可编程逻辑单元（PLU）、可编程连线（Interconnect）和可编程I/O（Input/Output）实现。

其可编程性使得 FPGA 成为数字滤波器设计与实现的理想平台。

1. FPGA的优势FPGA具有以下几个优势，使得其成为数字滤波器设计与实现的首选平台：灵活性：FPGA可以根据设计需求进行自定义配置，可以通过修改硬件逻辑来满足不同应用场景的需求。

可重构性：FPGA可以重复使用，方便进行修改和优化，减少芯片设计过程中的成本和风险。

高性能：FPGA具有并行处理的能力，可以实现多通道、高速率的实时数据处理，满足对于实时性要求较高的应用场景。

低功耗：FPGA可以进行功耗优化，通过减少冗余逻辑和智能布局布线来降低功耗。

2. 数字滤波器的实现方法基于 FPGA 的数字滤波器的实现方法主要有两种：直接法和间接法。

基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现

现代电子技术Modern Electronics Technique2018年4月15日第41卷第8期Apr.2018Vol.41No.8DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2018.08.001m 序列作为伪随机序列[1]的一种，具有优良的伪随机序列性质，在雷达[2]、导航[3]、常规通信[4⁃5]、保密通信[6]、地球物理勘察[7]和电子对抗[8]等领域中都有着广泛的应用。

有关产生m 序列发生器的方案很多。

其中，基于专用集成电路的m 序列发生器，其发生速率可以很快，但由于硬件电路不便修改的特性，只能产生单一的m 序列；基于软件的m 序列发生器[9]采用灵活的数据查询方式可以获得任意的m 序列，因而得到了大量的关注和研究，但其产生速率不及硬件实现方式且实现过程较为复杂，故而在许多高速设计场合往往使用更为简单的FPGA 实现方式。

FPGA 即现场可编程门阵列，使用FPGA 来实现设计，既具有硬件电路实现的优点，又具有设计上的灵活性。

本文提出了一种基于FPGA 的m 序列发生器，具有初始状态可配置的特点，可以通过配置线性反馈移位寄存器的初始值来改变产生的m 序列，并给出了一个在保密通信系统中的应用实例，对工程应用有一定的现实意义。

1m 序列发生器的设计原理传统的m 序列发生器有Fabonacci 和Galois 两种类型[10]，其中前者是在n 级线性移位寄存器的基础上，加上反馈回路构成的，结构简单，易于实现，具体结构如图1所示。

图1中的c i 是反馈系数，由本原多项式系数确定，当c i =1时，反馈回路连接，当c i =0时，反馈回路断开。

a i 用于表示各级触发器的状态，a i 只能等于0或1，表示触发器的储值是0还是1。

发生器工作时，产基于FPGA 可配置m 序列发生器的设计与实现晏浩文1，2，陈伟1，吴琼1，黄庆超1，刘建国1，祝宁华1（1.中国科学院半导体研究所，北京100083；2.中国科学院大学，北京100049）摘要：针对某些设计场合对可变m 序列的需求，提出并验证了一种基于FPGA 的m 序列发生器方案。

《基于FPGA的改进中值滤波去噪算法结构设计》

《基于FPGA的改进中值滤波去噪算法结构设计》一、引言在数字图像处理领域，噪声是一个常见的挑战。

噪声不仅影响了图像的视觉效果，还可能对后续的图像处理和分析造成困难。

中值滤波是一种常用的去噪算法，其基本思想是用像素邻域中的中值来代替该像素的值，从而消除噪声。

然而，传统的中值滤波算法在处理速度和去噪效果上仍存在一些不足。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于FPGA的改进中值滤波去噪算法结构设计。

二、传统中值滤波算法及其不足传统中值滤波算法的基本思想是通过选择一定数量的像素进行排序，并选择其中的中值作为输出。

然而，传统中值滤波算法在处理速度和去噪效果上存在以下不足：1. 处理速度慢：传统中值滤波算法在处理大量数据时，需要耗费较多的计算资源和时间。

2. 去噪效果有限：对于某些类型的噪声，传统中值滤波算法的去噪效果并不理想。

三、基于FPGA的改进中值滤波算法设计为了解决传统中值滤波算法的不足，本文提出了一种基于FPGA的改进中值滤波算法结构设计。

该算法利用FPGA的高并行度和高计算能力，实现了快速的中值滤波处理。

1. 算法流程设计该算法流程主要包括以下几个步骤：（1）数据输入：将待处理的图像数据输入到FPGA中。

（2）邻域选择：根据一定的规则选择像素的邻域。

（3）数据排序：对选定的邻域数据进行排序。

（4）中值计算：根据排序结果计算中值。

（5）数据输出：将计算得到的中值输出到图像中对应的像素位置。

2. 改进措施为了进一步提高去噪效果和处理速度，本文采取了以下改进措施：（1）并行化处理：利用FPGA的高并行度，将数据排序和中值计算等操作并行化处理，从而提高处理速度。

（2）自适应邻域选择：根据图像的局部特征和噪声类型，自适应地选择合适的邻域大小和形状，以提高去噪效果。

（3）多级中值滤波：采用多级中值滤波的方法，对图像进行多次中值滤波处理，以进一步提高去噪效果。

四、实验结果与分析为了验证本文提出的基于FPGA的改进中值滤波去噪算法的有效性，我们进行了实验并得到了以下结果：1. 处理速度：与传统中值滤波算法相比，基于FPGA的改进中值滤波算法处理速度有明显提高。

一种改进型小波阈值去噪算法的FPGA设计与实现

ＡｂｔａｔＴｈｓｐｐｒｂｓｄｏｉｌｏｒｍｍａｌｔｒｙＦｓｒｃ：ｉａｅ，ａｅｎＦｅｄＰｒｇａｂｅＧａｅＡｒａ（ＰＧＡ），ｒｖｄｓａｅｉｎａｄｉｌｍｅｔｔｏｃｅｐｏｉｅｎｄｓｇｎｍｐｅｎａｉｎｓｈｍｅ
该方案可以取得较好的去噪效果。
关键词：Ｍａｌ算法；ＰｌｔａＦＧＡ；进型阈值去噪；ｄｌｉ仿真改ＭｏｅＳｍ
中图分类号：Ｔ１．Ｎ９１４文献标识码：Ａ
Ｉｍｐｒｖｄｗａｅｅｈｅｈｌｅｏｓｎｌｏｉｈｏｅｖｌｔｔｒｓｏｄｄｎｉｉｇａｇｒｔｍ
ＭｏｄｌｉＳＥｏｔｅｒｃｓｉｇｅＳｍｎｈｐｏｅｓｎｏｆｎｏｓｓｇｎａｖｅｉｉａｔｏａｄｉｕｌｉｎ．Ｔｈｅｉｕｌｔｏｉｙｉｌｒｆｃｉｎｎｓｍａｔｏｓｍａｉｎｒｓｔｓｗｔｔｈｅｕｌｓｈｏｈａｔｅｐｒｏｓｄｓｈｅｅｒｍｏｖｓｎｏｓｆｅｔｖｅｙｏｐｅｃｍｅｅｉｅｅｆｃｉｌ．Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：ｍａｌｔａｇｉｈ；ｌａｌｏｒｔｍＦＰＧＡ；ｍｐｒｅｈｅｈｄｄｎｏｓｎｇ；ｏｄｌｉｓｍｕａｉｉｏｖｄｔｒｓｏｌｅｉｉＭｅＳｍｉｌｔｏｎ电子测 Nhomakorabea量
技
术
第３３卷第７期

FM信号的FPGA实现

Signal source using DDS technology in the current test and measurement in the industry has become known as a mainstream approach. This topic is based on the DDS to the FPGA as the main hardware, at the same time using VHDL assembly language, USES the direct digital frequency synthesis technology, and the way of combining embedded phase-locked loop has developed a digital modulation function of FM signal generator, and on the test chamber.
DDS与大多数的数字信号处理技术一样，它的基础仍然是奈奎斯特采定理。奈奎斯特采样定理是任何模拟信号进行数字化处理的基础，它描述的是一个带限的模拟信号经抽样变成离散序列后可不可以由这些离散序列恢复出原始模拟信号的问题。
奈奎斯特采样定理告诉我们，当抽样频率大于或者等于模拟信号最高频率的两倍时，可以由抽样得到的离散序列无失真地恢复出原始模拟信号。只不过在DDS技术中，这个过程被颠倒过来了。DDS不是对模拟信号进行抽样，而是一个假定抽样过程已经发生且抽样值已经量化完成，如何通过某种方法把已经量化的数值重建原始信号的问题。
2、FM信号发生系统
2.1信号发生器原理
直接数字合成（Direct Digital Synthesizer，简称DDS）是一种数字电子方式，它从一个单一（或混合）的频率源中产生任意波形和频率。

M序列发生器的设计与实现毕业论文

1 引言本文的主要内容是移位寄存器74LS194的研究和m序列码发生器的产生原理以及基于MAX+PLUS II、Protel 99SE软件的实现。

m序列码发生器的产生原理和实现是CDMA通信中的核心，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。

文中基于对74LS194移位寄存器的研究，对伪随机序列的特性及对m序列发生器的结构进行了分析，运用MAX+PLUS II的模拟仿真和Protel 99SE进行印刷电路板设计，验证其正确性，最终产生m序列码。

1.1 研究此课题的目的伪随机序列系列具有良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，并且有预先的可确定性和可重复性。

这些特性使得伪随机序列得到了广泛的应用。

1.2 伪随机序列的应用和意义1.2.1在通信加密中的应用m序列自相关性较好，容易产生和复制，而且具有伪随机性，利用m序列加密数字信号使加密后的信号在携带原始信息的同时具有伪噪声的特点，以达到在信号传输的过程中隐藏信息的目的；在信号接收端，再次利用m序列加以解密，恢复出原始信号[1]。

1.2.2 在雷达信号设计中的应用近年兴起的扩展频谱雷达所采用的信号是已调制的具有类似噪声性质的伪随机序列，它具有很高的距离分辨力和速度分辨力。

这种雷达的接收机采用相关解调的方式工作，能够在低信噪比的条件下工作，同时具有很强的抗干扰能力。

该型雷达实质上是一种连续波雷达，具有低截获概率性，是一种体制新、性能高、适应现代高技术战争需要的雷达。

采用伪随机序列作为发射信号的雷达系统具有许多突出的优点。

首先，它是一种连续波雷达，可以较好地利用发射机的功率。

其次，它在一定的信噪比时，能够达到很好的测量精度，保证测量的单值性，比单脉冲雷达具有更高的距离分辨力和速度分辨力。

最后，它具有较强的抗干扰能力，敌方要干扰这种宽带雷达信号，将比干扰普通的雷达信号困难得多[2]。

1.2.3 在通信系统中的应用伪随机序列是一种貌似随机，实际上是有规律的周期性二进制序列，具有类似噪声序列的性质，在CDMA中，地址码都是从伪随机序列中选取的，在CDMA中使用一种最易实现的伪随机序列：m序列，利用m序列不同相位来区分不同用户；为了数据安全，在CDMA的寻呼信道和正向业务信道中使用了数据掩码（即数据扰乱）技术，其方法是用长度为2的42次方减1的m序列用于对业务信道进行扰码（注意不是扩频），它在分组交织器输出的调制字符上进行，通过交织器输出字符与长码PN码片的二进制模工相加而完成。

基于FPGA的高斯噪声发生器的设计

电子技术
柬工案技术
９６
基于ＦＰＧＡ的高斯噪声发生器的设计
朱鹏，夏际金１，２（１．中国电子科技集团公司第三十八研究所：２．数字阵列技术重点实验室，合肥２３００８８）
摘要：高斯噪声的产生作为一个系统的小模块，需要有速度快、占用资源小、精度高等特殊要求，本文采用ＦＰＧＡ生成高斯噪声，首先使用ｍ序列发生器产生均匀的随机分布的噪声，然后利用均匀分布和高斯分布之间的映射函数关系，采用线性插值拟舍出一次曲线，进而产生高斯噪声实验证明该方法完全满足工程需要关键词：ＦＰＧＭ均匀分布；高斯噪声：插值
４结束语
堪ｊ：分段锸值的方法产生高斯噪声精度高，而且占用的ＦＰＧＡ资源比常规方法少，是ＦＰＧＡ产生高斯噪声的一种非常有效的方法，并
ｎ易ｒ工程宴。
性，为了减少均匀噪声序列的扪关，ｌＪ以采取ＩＪ个ｍ序列产生器
串小的折线来逼近关系曲线。【０．５，１】段通过Ｍａｔｌａｂ产生１５段的
［２］柬礼宝，宋克柱，王砚方．伪随机数发生器的ＦＰＧＡ实现与研究［Ｊ］．
电路与系统学报，２００３，８（０３）：１２１ — １２４．【３］曾祥能，张永顺．基于改进Ｍ序列的数字噪声源设计及其ＦＰＧＡ实
【１】肖沛，林季资．一种伪随机数组合发生器的研究．数理医药学杂

基于FPGA的m序列发生器要点

基于FPGA的ｍ序列发生器摘要ｍ序列广泛应用于密码学、通信、雷达、导航等多个领域，本文提出了一种基于FPGA的伪随机序列产生方法，应用移位寄存器理论从序列的本原多项式出发，获得产生该序列的移位寄存器反馈逻辑式，结合FPGA芯片结构特点，在序列算法实现中采用元件例化语句。

算法运用VHDL语言编程，以A1tera的QuartusⅡ软件为开发平台，给出了序列的仿真波形。

序列的统计特性分析表明：该方法产生的序列符合ｍ序列的伪随机特性，验证了算法的正确性。

关键词：ｍ序列；移位寄存器理论；VHDL语言1 m序列m序列是伪随机序列的一种 ,结构简单 ,实现方便。

在现代工程实践中 , m 序列在通讯、导航、雷达、通信系统性能的测量等领域中有着广泛的应用。

例如 , 在连续波雷达中可用作测距信号 , 在遥控系统中可用作遥控信号 , 在多址通信中可用作地址信号 , 在数字通信中可用作群同步信号 ,还可用作噪声源及在保密通信中起加密作用等。

伪噪声发生器在测距、通信等领域的应用日益受到人们重视。

目前，m序列产生实现方法主要有3种：(1)门电路实现该方法设计简单，但随移位寄存器级数的增长，电路装调困难，且占用的印制板面积较大。

(2)DSP编程实现该方法专业性过强，不适合一般用户。

(3)VHDL与CPLD实现由于CPLD的高集成度，而且VHDL语言编程较为方便，故可以大大减少电路的装调的困难。

文章提出VHDL语言实现，，l序列电路是周期、初相位可编程变化的，其应用较为灵活，通过微处理器对其进行适当的初始化，即可产生用户所需周期、初相位的m序列输出。

用软件方式构成的特点是采用灵活的数据查询方式可以获得任意级数 n 的本原多项式系数 ,从而实现 m 序列的产生 , 但速度受到单片机工作速度的限制。

而 FPGA 具有硬件电路实现的优点 , 又具有设计上的灵活性 , 并且由于FPGA 便于实现大规模的数字系统。

1.1 理论基础m 序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种序列。

基于FPGA的数字音频处理系统设计与优化

基于FPGA的数字音频处理系统设计与优化在现代社会中，数字音频处理技术已经成为了音频产业中不可或缺的一部分。

为了满足人们对音质的要求和对特效的追求，基于FPGA的数字音频处理系统被广泛应用。

本文将以“基于FPGA的数字音频处理系统设计与优化”为题，从系统设计、优化和应用三个方面来探讨这个话题。

一、系统设计基于FPGA的数字音频处理系统设计是整个系统的关键。

首先，我们需要选择合适的FPGA芯片，考虑其资源、时钟频率、性能等因素，从而保证系统能够满足音频信号处理的需求。

其次，在设计过程中应考虑到音频接口的选取，如I2S接口，以保证音频数据的传输准确性。

此外，还需要设计适当的控制逻辑和硬件接口，以便与其他外设交互。

综合考虑这些因素，可以设计出一个完整的基于FPGA的数字音频处理系统。

二、系统优化系统优化是为了提高系统的性能和效率。

对于基于FPGA的数字音频处理系统而言，一方面可以通过优化硬件布局，例如合理安排模块的位置和连接，减少信号线的长度和相互干扰，以提高系统的抗噪声能力和稳定性。

另一方面，可以通过优化算法和处理过程，以减少资源消耗和延迟，提高系统的实时性。

此外，还可以应用并行计算和流水线技术，以加快处理速度。

三、系统应用基于FPGA的数字音频处理系统在很多领域都有广泛的应用。

首先，在音频录制和处理中，可以利用系统进行信号去噪、均衡、降噪等处理，提高音质和录音效果。

其次，在音乐制作和演奏中，可以利用系统实现声音特效、实时控制等功能，增加音乐的创新性和表现力。

此外，在通信领域中，基于FPGA的数字音频处理系统可用于语音编解码、降噪等处理，提高音频通信的质量。

总结：基于FPGA的数字音频处理系统的设计与优化，是一个复杂而又重要的课题。

通过合适的系统设计和优化，可以实现高性能、低延迟的数字音频处理系统。

这将为音频产业带来更多的可能性和发展空间。

相信随着技术的不断进步，基于FPGA的数字音频处理系统将会在未来得到更广泛的应用，并为人们带来更好的音频体验。

基于FPGA的噪声调频雷达信号处理系统的设计与实现的开题报告

基于FPGA的噪声调频雷达信号处理系统的设计与实现的开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，雷达技术逐渐成为了现代军事、民用等领域中必不可少的一部分。

噪声调频雷达作为一种新兴的高分辨率、低能耗的雷达技术，已经广泛应用于防御、民用等领域。

噪声调频雷达能够在相同的功率下，提供更高的分辨率和距离精度，实现飞行器、车辆、船只等目标的快速探测和跟踪。

由于其应用前景广阔，因此开发基于FPGA 的噪声调频雷达信号处理系统有着重要的意义。

二、研究内容1. 噪声调频雷达信号处理系统的概述介绍噪声调频雷达的原理及应用，并分析该雷达信号处理系统的主要内容。

2. 基于FPGA的噪声调频雷达信号处理系统设计通过分析噪声调频雷达信号处理系统的需求，搭建基于FPGA的噪声调频雷达信号处理系统框架，包括硬件部分的设计以及整体系统的构建。

3. 基于MATLAB的中频处理算法实现采用MATLAB实现中频信号的处理算法，包括FFT变换及相关算法等。

4. 系统功能测试与评估对该信号处理系统进行仿真测试，评估其对噪声调频雷达信号的处理效果和性能指标等。

三、研究意义通过本研究，可以利用FPGA技术对噪声调频雷达信号进行处理，提高雷达信号的精度和可靠性，为相关领域的工程实践提供技术支持。

同时，可以探索出一种从MATLAB到FPGA的信号处理方法，为其他领域的信号处理提供思路。

四、研究方法本研究将采用文献资料法、实验方法和仿真测试法等多种研究方法进行，其中文献资料法主要用于分析噪声调频雷达的原理和相关技术；实验方法主要用于系统硬件设计和测试；仿真测试法主要用于对系统功能的实际效果进行评估。

五、预期成果本研究将设计并实现一套基于FPGA的噪声调频雷达信号处理系统，探索MATLAB到FPGA的信号处理方法，提高噪声调频雷达的信号处理精度和可靠性，为该领域的发展贡献出自己的一份力量。

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ｔｅｅａｅｈｇａｄｍｎｉｈｓｅｄｄｇｔｌｎｉｅｙｕｉｇｔｅｐｅｄａｄｍｉｉｆｌｎｙｌｆｏｇｎｒｔｉｈｒｎｏａｄｈｇｐｅｉｉｏｓ，ｂｓｎｈｓｎｏｒｎｏｃｔｏｏｇｃｃｅｏａｙ
多位Ｍ序列的长周期伪随机性，截取高位Ｍ序列的部分位求和来产生新的Ｍ序列，证明其具有高位Ｍ序列的性质，并将其用于数字噪声源的设计应用。运用ｑ￣ｓｕｕ Ⅱ软件进行硬件编程仿真，并用ｍｄｂａａ对仿真结果进行功率谱分析，证明新方法产生的随机噪声具有高随机、高速度的良好性能，且方法简单实用，有一定应用价值。具关键词：电磁噪声；字噪声源；序列；ＰＡ；法生成序列；数ＭＦＧ加线性反馈移位寄存器
ｌ引言
在现代战争中，杂电磁环境对干扰与反干扰复提出了越来越高的要求，电磁噪声也随之成为热门
２Ｍ序列产生原理
常用的Ｍ序列可分为二值Ｍ序列和Ｐ值（多值）Ｍ序列，本文将主要讨论二值Ｍ序列。经典方法ＬＳ（ＦＲ线性反馈移位寄存器）产生Ｍ序列的结构原理如图１所示。其由ｎ位移位寄存器和反馈网络构成。ｎ级Ｄ触发器构成了ｎ位移位寄存器，常通用异或网络组合逻辑作为反馈网络产生输出厂作为串行输入。其串行输入反馈）表示为
ＺＥＮＧａｇ — ｎｎＸｉｎｅｇ，ＺＨＡＮＧ一ｓｕｈｎ
（ｅａｍｅｔｆａａｎｉｅｒｇＭｉｉｓｔｔｏｉＤｐｒｎｄｒＥｇｎｅｎ，ｓｌＩｔｕｅｆｒｔｏＲｉｓｅｎｉＡ
ＦｒｅＥｇｅｒｇＵｉｅｓｙＳｎｕｎ７３０，ｈａｏｃｎｉｅｉｎｖｒｉ，ａｙａ，８０Ｃｉ）ｎｎｔ１ｎ
ｍｉｉｎｉｈｓｅｄｃｐｂｌｙｔｒｕｈｓｍｕａｉｎｉｕｒｓＩｎｎｌｓｓｏｔｐｗｅｐｃｒｍｔｃｔａｄｈｇｐｅａａｉｔｏｇｉｌｔｎｑａｔａｄａａｙｉｆｉｏｒｓｅｔｙｉｈｏｕＩｓｕｗｉｈ
ＡｂｓｒｔＴｈｏｖｎｉｎｌｅｅａｅｏｓｏｒｓｅｔｕｉｎ —ｆａｎｄｄ Ⅱｉｕｌｔｏｒ１Ｉｒｒｔａｃ：ｅｃｎｅｔａｌｇｎｒｔｄｎｉｅｐｗｅｐｃｒｍＳａｏｙｉｔａｉｃｔｏｃｎｔｏ．ｎｏｄｅ
基于改进Ｍ序列的数字噪声源设计及其ＦＧＰＡ实现
曾祥能，张永顺
（空军工程大学导弹学院雷达工程系，陕西三原７３０）１８０
摘
要：常规模拟方法产生的噪声功率谱不平坦且很难控制。为产生高随机、高速度数字噪声，用利
中图分类号：Ｎｌ．Ｔ９１４文献标识码：Ａ
ＤｅｉｎａｄＦＰＧＡａｉａｉｎｏｇｔｌＮｏｓｅｅａｏｓｇｎＲｅｌｔｏｆＤｉｉａｉｅＧｎｒｔｒｚ
ＢａｅｎＩｐｏｅ — ｓｑｅｃｓｄｏｍｒｖｄＭ — ｅｕｎｅ
维普资讯
第４８卷第３期２００８年３月
奶讥技
ＴｅｅｏｌｃｍｍｕｉａｉｎＥｎｇｎｅｎｇｎｃｔｏｉｅｒｉ
Ｖｏ．Ｎｏ３１４８．Ｍａ．ｏ８ｒ２０
文章编号：０１—８３２０）３— ０９一３１０９Ｘ（０８００７Ｏ
ｍａｌｂＴｈｓｍｅｏｓｅｓｎａｒａｐｌｃｔｎｐｏｐｃ．ｔ．ａｉｔｄｉａｙａｄｈｓｂｏｄａｐｉａｉｒｓｅｔｈｏＫｅｒｓ：ｙｗｏｄＥＭｏｓｄｇｔｌｎｉｅｇｎｒｔｒｎｉｅ；ｉｉａｏｓｅｅａｏ；Ｍ —ｓｔｅｕｎｅ；ＬＦＲｄｅｅｅａｅｓｑｅｃＳ