针对真实通信场景下的信道衰落孪生技术存在硬件成本高、实时性差的问题,基于贪婪坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法及调频谐波叠加模型,给出了非平稳信道复合衰落序列的硬件模拟方案,在现场可编程门...针对真实通信场景下的信道衰落孪生技术存在硬件成本高、实时性差的问题,基于贪婪坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法及调频谐波叠加模型,给出了非平稳信道复合衰落序列的硬件模拟方案,在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)平台实现了大规模复指数实时计算。通过引入域折叠技术、贪婪角度记录单元和并行流水线结构,可减少硬件资源的使用,提高系统的实时性。此外,采用基于时分复用的多速率分级结构,进一步优化硬件资源。与传统查找表(Look up table,LUT)方法相比,本文方案消耗的硬件资源从17.89%减少到6.71%,与经典CORDIC算法相比,硬件延迟减少65.625%。硬件实测结果表明,输出信道统计特性的概率密度函数与理论值一致。展开更多
针对传统串行坐标旋转数字计算方法(CORDIC)耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与...针对传统串行坐标旋转数字计算方法(CORDIC)耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与旋转角度的优化,从而可以达到串行转并行和减少迭代次数、节约资源的目的。该算法可以应用于三角函数的复杂函数的硬件实现中。仿真结果表明,在迭代次数相同的情况下,改进算法较传统算法可以获得更高的精度。最后,在Xilinx FPGA的Spartan-3E芯片上实现了改进的CORDIC结构。与传统CORDIC算法相比,在运算精度为10-5时,可以节省Slices、LUTs(Look Up Tables)资源分别为28%和25%。展开更多
针对数字通信信号的信噪比盲估计问题,提出了一种基于子空间理论的盲信噪比估计方法。该方法首先根据信号自相关序列构建特定维数的信号自相关矩阵,并根据实际工程应用需求,利用坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,...针对数字通信信号的信噪比盲估计问题,提出了一种基于子空间理论的盲信噪比估计方法。该方法首先根据信号自相关序列构建特定维数的信号自相关矩阵,并根据实际工程应用需求,利用坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法实现Jacobi旋转来完成自相关矩阵的特征值分解,避免了实际实现时对硬件乘法器的调用。并以6种常用的数字通信信号为例,在加性高斯白噪声(AWGN)信道条件下,实际信噪比在-10～30dB范围内时对其信噪比估计性能进行仿真分析。仿真表明,当实际信噪比为-5～22dB时,信噪比估计标准偏差小于0.5dB,且提出的信噪比估计器具有渐近无偏特性,证明了该方法是一种进行盲信噪比估计的有效方法。展开更多
开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过...开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大等问题,通过运用建立查找表、单向旋转、合并迭代和免除补偿因子等手段,提出一种能够免去大部分迭代运算的改进CORDIC算法用于平方根计算.相较于基本算法计算平方根,该改进算法使用了一半的时钟周期便能得到输出结果,大大减少了输出时延,而且可以达到较高的计算精度,更加适合实时性要求高的应用场合.展开更多
传统动态FIR数字滤波需要将大量滤波器系数存入FPGA中,该文提出一种基于CORDIC算法的动态FIR数字滤波器实现方法,通过CORDIC算法对随信号参数动态变化的滤波器系数进行实时计算,节省大量FPGA内存资源。实验表明:基于CORDIC算法的动态FI...传统动态FIR数字滤波需要将大量滤波器系数存入FPGA中,该文提出一种基于CORDIC算法的动态FIR数字滤波器实现方法,通过CORDIC算法对随信号参数动态变化的滤波器系数进行实时计算,节省大量FPGA内存资源。实验表明:基于CORDIC算法的动态FIR数字滤波器系数计算绝对误差小于±4×10-3,动态滤波器阻带衰减达-50 d B以上,具有准确度高、实时性好、占用内存少的特点。将该动态FIR数字滤波器应用于超声相控阵回波信号动态滤波,取得较好滤波效果。展开更多
针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代...针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代过程中采用双向同步旋转与误差均衡来提升算法的精度以及健壮性,最后根据区间结果进行还原输出.结果表明:在硬件实现上,相比传统算法,本算法的运算精度分别提高了76.3%,最大输出时延降低了71.4%,具有高精度、低延时以及稳定等优点.展开更多
针对FFT硬件实现中旋转因子模块占用资源较多的问题,设计高性能单路延时反馈结构的基22快速傅里叶变换.采用CORDIC与MCM混合的方法设计旋转因子模块,实现了无需常规乘法器的FFT架构,不必占用DSP48E资源.对于旋转角度数量较少的W16旋转...针对FFT硬件实现中旋转因子模块占用资源较多的问题,设计高性能单路延时反馈结构的基22快速傅里叶变换.采用CORDIC与MCM混合的方法设计旋转因子模块,实现了无需常规乘法器的FFT架构,不必占用DSP48E资源.对于旋转角度数量较少的W16旋转因子模块,采用基于三输入加法器的MCM方法设计,将加法器数量降到最低.对于旋转角度数量较多的W64、W256和W1024模块,采用CORDIC方法设计.依据旋转角度的数学规律,设计旋转角度实时生成模块,与传统的CORDIC方法相比,不需要占用ROM资源,避免了复杂的寻址逻辑和时序控制.与其他构架相比,设计的16 bit 64点快速傅里叶变换在Xilinx Virtex-7上将单位slice吞吐率提高了35.20%,256点FFT在Virtex-5上提高了30.37%,1024点FFT在Virtex-7上提高了25.38%.展开更多
CORDIC(coordinate rotation digital computing)算法能够通过简单的移位、加减运算得到任意输入角度的正弦或余弦值,具有速度快、精度灵活可调、硬件实现简单等优点。在深入分析CORDIC基本算法原理的基础上,实现了一种改进算法,这种改...CORDIC(coordinate rotation digital computing)算法能够通过简单的移位、加减运算得到任意输入角度的正弦或余弦值,具有速度快、精度灵活可调、硬件实现简单等优点。在深入分析CORDIC基本算法原理的基础上,实现了一种改进算法,这种改进算法的迭代方向由输入角二进制表示时的各位位值直接确定,避免了CORDIC基本算法中迭代方向需由剩余角度计算结果决定的不足,从而提高了CORDIC算法的运行速度,减小了电路规模,并且对算法的综合性能也有一定改善。展开更多
文摘提出基于三步旋转机制的高精度低时延坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法.该算法通过对输入角度进行二极化重编码来免除剩余旋转角度的运算,利用三步旋转机制对迭代次数进行压缩,结合合并迭代技术进一步减少迭代次数,降低输出时延.以16位输出位宽为例,对三步旋转CORDIC算法和流水线迭代式算法进行实现,仿真结果表明:三步旋转CORDIC算法与流水线迭代式算法相比,改善了输出精度,输入到输出的时延降低了75%,硬件开销下降了29.2%.基于三步旋转CORDIC算法,实现了相位累加器位宽为24的直接数字频率综合器(DDFS);使用加法树结构对多输入加法器进行优化,以提高电路工作频率.仿真结果表明,该算法的最大幅度误差为8.24×10^-6,输出时延为38.5 ns.
文摘针对真实通信场景下的信道衰落孪生技术存在硬件成本高、实时性差的问题,基于贪婪坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法及调频谐波叠加模型,给出了非平稳信道复合衰落序列的硬件模拟方案,在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)平台实现了大规模复指数实时计算。通过引入域折叠技术、贪婪角度记录单元和并行流水线结构,可减少硬件资源的使用,提高系统的实时性。此外,采用基于时分复用的多速率分级结构,进一步优化硬件资源。与传统查找表(Look up table,LUT)方法相比,本文方案消耗的硬件资源从17.89%减少到6.71%,与经典CORDIC算法相比,硬件延迟减少65.625%。硬件实测结果表明,输出信道统计特性的概率密度函数与理论值一致。
文摘针对传统串行坐标旋转数字计算方法(CORDIC)耗时且占用较多资源的缺点,提出了一种旋转模式下CORDIC算法的新型改进算法,该改进算法可用来代替直接数字频率合成器(DDS)查找表进行正余弦的计算。通过采用贪婪算法实现对CORDIC旋转方向与旋转角度的优化,从而可以达到串行转并行和减少迭代次数、节约资源的目的。该算法可以应用于三角函数的复杂函数的硬件实现中。仿真结果表明,在迭代次数相同的情况下,改进算法较传统算法可以获得更高的精度。最后,在Xilinx FPGA的Spartan-3E芯片上实现了改进的CORDIC结构。与传统CORDIC算法相比,在运算精度为10-5时,可以节省Slices、LUTs(Look Up Tables)资源分别为28%和25%。
文摘针对数字通信信号的信噪比盲估计问题,提出了一种基于子空间理论的盲信噪比估计方法。该方法首先根据信号自相关序列构建特定维数的信号自相关矩阵,并根据实际工程应用需求,利用坐标旋转数字计算(Coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法实现Jacobi旋转来完成自相关矩阵的特征值分解,避免了实际实现时对硬件乘法器的调用。并以6种常用的数字通信信号为例,在加性高斯白噪声(AWGN)信道条件下,实际信噪比在-10～30dB范围内时对其信噪比估计性能进行仿真分析。仿真表明,当实际信噪比为-5～22dB时,信噪比估计标准偏差小于0.5dB,且提出的信噪比估计器具有渐近无偏特性,证明了该方法是一种进行盲信噪比估计的有效方法。
文摘开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大等问题,通过运用建立查找表、单向旋转、合并迭代和免除补偿因子等手段,提出一种能够免去大部分迭代运算的改进CORDIC算法用于平方根计算.相较于基本算法计算平方根,该改进算法使用了一半的时钟周期便能得到输出结果,大大减少了输出时延,而且可以达到较高的计算精度,更加适合实时性要求高的应用场合.
文摘传统动态FIR数字滤波需要将大量滤波器系数存入FPGA中,该文提出一种基于CORDIC算法的动态FIR数字滤波器实现方法,通过CORDIC算法对随信号参数动态变化的滤波器系数进行实时计算,节省大量FPGA内存资源。实验表明:基于CORDIC算法的动态FIR数字滤波器系数计算绝对误差小于±4×10-3,动态滤波器阻带衰减达-50 d B以上,具有准确度高、实时性好、占用内存少的特点。将该动态FIR数字滤波器应用于超声相控阵回波信号动态滤波,取得较好滤波效果。
文摘针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代过程中采用双向同步旋转与误差均衡来提升算法的精度以及健壮性,最后根据区间结果进行还原输出.结果表明:在硬件实现上,相比传统算法,本算法的运算精度分别提高了76.3%,最大输出时延降低了71.4%,具有高精度、低延时以及稳定等优点.
文摘针对FFT硬件实现中旋转因子模块占用资源较多的问题,设计高性能单路延时反馈结构的基22快速傅里叶变换.采用CORDIC与MCM混合的方法设计旋转因子模块,实现了无需常规乘法器的FFT架构,不必占用DSP48E资源.对于旋转角度数量较少的W16旋转因子模块,采用基于三输入加法器的MCM方法设计,将加法器数量降到最低.对于旋转角度数量较多的W64、W256和W1024模块,采用CORDIC方法设计.依据旋转角度的数学规律,设计旋转角度实时生成模块,与传统的CORDIC方法相比,不需要占用ROM资源,避免了复杂的寻址逻辑和时序控制.与其他构架相比,设计的16 bit 64点快速傅里叶变换在Xilinx Virtex-7上将单位slice吞吐率提高了35.20%,256点FFT在Virtex-5上提高了30.37%,1024点FFT在Virtex-7上提高了25.38%.
文摘CORDIC(coordinate rotation digital computing)算法能够通过简单的移位、加减运算得到任意输入角度的正弦或余弦值,具有速度快、精度灵活可调、硬件实现简单等优点。在深入分析CORDIC基本算法原理的基础上,实现了一种改进算法,这种改进算法的迭代方向由输入角二进制表示时的各位位值直接确定,避免了CORDIC基本算法中迭代方向需由剩余角度计算结果决定的不足,从而提高了CORDIC算法的运行速度,减小了电路规模,并且对算法的综合性能也有一定改善。
