太赫兹通信中的一种高速并行均衡算法及其FPGA实现

基于驰豫超前变换中的超前展开、求和近似和延时近似技术,提出了流水线并行自适应CMA盲均衡算法。利用基于迭代短卷积的并行FIR滤波算法分析了提出的并行自适应盲均衡算法的滤波部分的高效实现结构;再利用基于组合短卷积的并行自适应系数更新算法分析了提出的并行均衡算法的系数更新部分的高效实现结构,从而得到了基于短卷积的流水线并行自适应盲均衡的完整实现框图,并分析了各模块的流水线延时需满足的关系。最后对该并行自适应盲均衡算法进行了FPGA量化实现,并通过MATLAB仿真及实际FPGA实现结果的对比,验证了本并行均衡算法的正确性和有效性。     

一种拖尾噪声环境中的稳健常数模盲均衡新算法

为了改善拖尾噪声环境中盲均衡器的性能,提出了一种稳健常数模盲均衡算法,修改了原常数模算法的误差函数,并进行非线性变换,有效地抑制了拖尾噪声的影响。采用浅海水声信道,在分别叠加高斯噪声与拖尾噪声的情况下,对算法进行了计算机仿真。结果表明:在高斯噪声环境中,新算法具有更快的收敛速度与更低的剩余码间干扰;在拖尾噪声环境中,原算法很不稳定,而新算法则性能稳健,能够稳定地收敛于较低的剩余码间干扰。     

一种光栅信号细分算法的FPGA实现

提出了一种基于FPGA的光栅位移传感器信号细分处理技术,采用CORDIC(坐标旋转数字计算机)解算相位,同时结合单准确度浮点运算,将辩向、粗码计数、相位解算、粗码精码浮点运算集成于单片FPGA实现,保证了细分的准确度、细分数据的有效计算准确度及信号处理的速度、设计中采用Altera公司的Cyclone Ⅱ_EP2C20...     

一种光栅信号细分算法的FPGA实现

 提出了一种基于FPGA的光栅位移传感器信号细分处理技术,采用CORDIC（坐标旋转数字计算机）解算相位,同时结合单准确度浮点运算,将辩向、粗码计数、相位解算、粗码精码浮点运算集成于单片FPGA实现,保证了细分的准确度、细分数据的有效计算准确度及信号处理的速度.设计中采用Altera公司的Cyclone II_EP2C20F484C8型芯片进行验证,对20 μm栅距的光栅尺信号进行细分处理,实验结果证实了该方法的正确性和可行性.     

一种新型的FPGA实现RS422串口通信方法

在FPGA实现RS422串口通信的常用方法中经常遇到诸多问题,如FIFO深度读取不正确、FIFO写数据端口与读数据端口时序竞争、多个模块间信号延时导致FPGA亚稳态等问题,因此设计了一种新型的RS422串口通信实现方法;该方法通过利用寄存器数组作为循环缓存代替FIFO,利用计数器代替传统的波特率产生模块,把常用方法中的多个模块整合成一个模块,只采用一个主时钟,所有寄存器的时钟输入端共享一个时钟,对FPGA逻辑与时序进行了有效约束,避免了FPGA中亚稳态产生;试验结果表明该方法实现的RS422串口通信高速、可靠、稳定,并且利用FPGA实现RS422串口通信,可使整个系统更为灵活、紧凑,减小整个电路的体积,提高系统的可靠性和稳定性。     

一种新的适用于水声信道的常模类盲均衡算法

为了缓解常数模盲均衡算法收敛速度缓慢、稳态误差大的问题,考虑到初始化权值对CMA算法的重要影响,本文利用遗传算法对CMA算法进行了有效改进,引入了小样本重用的思想,给出了一种新的适用于水声信道的常模类盲均衡算法。计算机仿真研究证明,该算法不仅大大加快了收敛速度,而且有效地降低了稳态误差。     

一种基于恒模算法改进的光相位均衡技术

传统恒模盲均衡技术由于在信号相位均衡中采用固定步长,致使相位点的收敛速度和收敛精度之间相互制约,其应用范围受到很大的限制。为使接收到的信号恢复效果达到最佳,对传统算法进行了改进,提出了一种以均方误差为判决依据,用时变步长代替固定步长的恒模盲均衡算法,同时对两种算法的均方误差曲线进行比较分析。实验结果表明,随着迭代次数的增加,改进算法恢复的星座图中相位点的收敛速度是原始算法的3倍,其迭代次数在2 000点以后便趋于稳定,使得相位之间的误差减少,信号的恢复效果明显。     

显式有限元中的一种并行接触算法

开发一种显式非线性有限元分析中的并行接触算法.基于区域分割技术将桶排序全局搜索方法并行化,各处理器通过桶编号向量检测相互交叠及潜在的点一面接触对.根据数据通信的特点将接触对分为三类,对各类接触对分别设计通信策略.数值算例表明,并行算法具有较高的加速比、并行效率及良好的可扩展性.     

一种快速收敛的符号回归常数模盲均衡算法

为了加快符号回归常数模算法(SRCMA)的收敛速度,本文提出了一种适合于BPSK信号 的快速算法。该算法用新的误差函数替代SRCMA中的误差函数,新误差函数针对BPSK信号而 设计。新算法采用分数间隔均衡模型,有效地加快了SRCMA算法的收敛速度。水声信道仿真实验 表明,该算法性能稳定,收敛速度快,适用于快速变化信道的盲均衡和水声通信数据的实时恢复。     

一种实现负荷均衡的动态波长分配新算法

提出了一种新的动态波长分配算法:负荷均衡法.新算法将负荷均分到各个波长上,使各段链路上预留的波长资源最大化;同时,更加准确地考虑了分配波长对于整个网络的影响,将分配波长对整个网络的影响降低到最低程度.仿真结果表明:新的算法能更好地提高网络的性能.     

基于FPGA的运动目标实时检测跟踪算法及其实现技术

运动目标检测跟踪有关的算法及其基于PC平台的实现已经比较成熟,但实时性较差。将采集的彩色视频流分成灰度和彩色两个数据流,灰度视频用于目标检测,彩色视频流用于跟踪显示。以经典的帧间差分法和背景差分法为基础,根据现场可编程门阵列(FPGA)的特点及片外同步动态存储器的存取控制要求,对这两个算法用FPGA逻辑单元进行了设计和实现。对原始彩色视频流和转换后的灰度视频流的存取使用乒乓操作,在滤波和形态学处理时使用了并行的流水线操作,极大地提高了算法的实时处理能力。在FPGA开发板上构建了一个彩色视频图像中运动目标检测跟踪系统,对系统性能进行了测试。实验结果表明,系统可在多种分辨率和帧率下进行运动目标进行实时检测跟踪;固定背景差分法对目标运动速度无限制,但当使用帧差法对快速运动目标进行有效的检测时,应使目标的帧差间距大于3.2像素。     

Heterogeneous dual memristive circuit: Multistability,symmetry, and FPGA implementation

An improved heterogeneous dual memristive circuit (DMC) is proposed based on Chua's circuit, which shows good symmetry and multistablility. For the difficulty in controlling the initial conditions, which restricts the engineering applications, the 3rd-order model (3OM) in flux-charge domain is derived from the 5th-order model (5OM) in volt-ampere domain by using the flux-charge analysis method (FCAM). The consistence of symmetry and multistability before and after dimensionality decreasing is meticulously investigated via bifurcation diagram, Lyapunov exponents, and especially attraction basins. The comparative analysis validates the effectiveness of reduction model and improves the controllability of the circuit. To avoid the noise in the analog circuit, a field-programmable gate array (FPGA) is utilized to realize the reduction model, which is rarely reported and valuable for relevant research and application.     

Generating multi-layer nested chaotic attractor and its FPGA implementation

Complex chaotic sequences are widely employed in real world, so obtaining more complex sequences have received highly interest. For enhancing the complexity of chaotic sequences, a common approach is increasing the scroll-number of attractors. In this paper, a novel method to control system for generating multi-layer nested chaotic attractors is proposed.At first, a piecewise(PW) function, namely quadratic staircase function, is designed. Unlike pulse signals, each level-logic of this function is square constant, and it is easy to realize. Then, by introducing the PW functions to a modified Chua's system with cubic nonlinear terms, the system can generate multi-layer nested Chua's attractors. The dynamical properties of the system are numerically investigated. Finally, the hardware implementation of the chaotic system is used FPGA chip.Experimental results show that theoretical analysis and numerical simulation are right. This chaotic oscillator consuming low power and utilization less resources is suitable for real applications.     

Design and FPGA Implementation of a new hyperchaotic system

In this paper, a new four-dimensional autonomous hyperchaotic system is designed for generating complex chaotic signals. In the design, its parameters are selected according to the requirements for chaos and hyperchaos. The hyperchaotic nature is verified theoretically by using the bifurcation analysis and demonstrated experimentally by the implementation of an analogue electronic circuit. Moreover, the Field Programmable Gate Array （FPGA） technology is applied to implementing a continuous system in a digital form by using a chip of Altera Cyclone II EP2C35F484C8. The digital sequence generated from the FPGA device is observed in our experimental setup.     

一种用硬件实现的Bayer格式图像恢复算法

针对传统的双线性Bayer彩色图像恢复算法恢复效果不理想,边界部分不明显,局部图像有团块等问题,提出了一种基于硬件实现的Bayer图像快速插值算法。采用梯度算法对Bayer格式图像绿色通道进行恢复,根据像素点所属的颜色组对蓝色通道进行恢复。实验结果表明,本文算法比双线性法有更好的峰值信噪比(PSNR)值,RGB 3个通道的PSNR值均比双线性法高5 dB以上,而且算法消耗时间比双线性法少,恢复的图像视觉效果更好。实验处理一幅512×512的全彩图像仅需要9.3 ms,完全可以满足实时性的要求,因此,本文算法在对实时性要求高的场合有很好的应用前景。     

多子直方图均衡微光图像增强及FPGA实现

针对微光图像对比度低,目标难以识别的问题,对微光图像增强算法进行了研究。提出了一种多子直方图均衡增强算法,该算法首先将直方图按面积平均分割成4个子直方图,利用平均像素数量作为阈值切割直方图降低过度增强现象,然后加入尺度因子对动态范围进行调整,最后分别对子直方图均衡得到增强效果。此算法用Verilog语言在现场可编程门阵列（FPGA）上具体实现,并给出了主观和客观的评价,改进算法能产生更清晰的图像,在硬件平台上也能实时显示增强效果,一帧图像处理时延约为0.45 ms。实验结果表明,改进算法不会产生饱和、噪声放大的现象,图像细节保持较好,满足视频图像处理实时性要求,得到了具有较好视觉效果的增强图像。     

Design and FPGA implementation of a memristor-based multi-scroll hyperchaotic system

A novel memristor-based multi-scroll hyperchaotic system is proposed. Based on a voltage-controlled memristor and a modulating sine nonlinear function, a novel method is proposed to generate the multi-scroll hyperchaotic attractors. Firstly, a multi-scroll chaotic system is constructed from a three-dimensional chaotic system by designing a modulating sine nonlinear function. Then, a voltage-controlled memristor is introduced into the above-designed multi-scroll chaotic system. Thus, a memristor-based multi-scroll hyperchaotic system is generated, and this hyperchaotic system can produce various coexisting hyperchaotic attractors with different topological structures. Moreover, different number of scrolls and different topological attractors can be obtained by varying the initial conditions of this system without changing the system parameters. The Lyapunov exponents, bifurcation diagrams and basins of attraction are given to analyze the dynamical characteristics of the multi-scroll hyperchaotic system. Besides, the field programmable gate array (FPGA) based digital implementation of the memristor-based multi-scroll hyperchaotic system is carried out. The experimental results of the FPGA-based digital circuit are displayed on the oscilloscope.     

基于FPGA的高速数据传输系统设计与实现

为了满足国家重点专项“量子科学实验卫星”中“量子存储板”高速串行数据传输的测试要求,提出了一种以Nios II嵌入式处理器为控制核心,TLK2711、RS422、USB2.0和千兆以太网为传输接口的高速数据传输解决方案;系统采用TLK2711完成高速数据的串并转换,采用RS422完成命令和控制信号的传输,实现与“量子存储板”的高速数据传输;利用Xilinx公司Zynq-7000芯片独有的ARM+FPGA架构实现千兆以太网完成数据的高速传输,利用EXAR公司XR21V1414 USB转串口芯片实现命令、遥测等数据的传输;采用Labview编写上位机控制整个系统的运行,实现命令发送、指令解析、运行状态显示、数据帧产生、高速数据传输、解析和存储等功能;实测结果表明,此系统数据传输速率高达600 Mbps,满足高速串行数据传输的要求,且具有稳定性高、可靠性好等优点。     

一个新的混沌系统的构建与实现

参考Chen系统和Liu系统的构建模式, 对Lorenz系统进行改造, 构建一个新的三维自治混沌系统. 讨论了平衡点的性质, 给出了系统的功率谱图、 Poincare截面图, 并利用分岔图和Lyapunov指数谱详细分析了各参数变化对系统动力学行为的影响. 研究发现, 交叉乘积项参数d和平方项参数e变化时, 系统的Lyapunov指数谱保持恒定, 且参数d具有全局非线性调幅功能, 参数e具有局部非线性调幅功能. 另外, 设计了该混沌系统的模拟电路, 实验结果证实了混沌系统的可实现性.