ABS-S信道解调芯片中CORDIC函数的分析与设计

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随着信息产业和微电子技术的飞速发展,数字集成电路已成为信息产业大楼的基石。另一方面,数字电视卫星直播业务在全球各地,特别是在美国、欧洲、日本等国家和地区得到了蓬勃发展,近年来我国也十分重视数字电视直播卫星的发展。  本课题所研究的CORDIC正是应用于ABS-S信道解调芯片——我国具有自主知识产权的直播卫星系统中的关键技术之一。本课题主要研究内容如下:  首先,详细分析了CORDIC函数基本算法,并讨论了抽象出来的统一迭代公式,讨论了CORDIC函数的扩展应用,如计算sin、cos、tan、arctan等三角函数,log、ln、exp等超越函数,以及在收敛范围内的乘除法。简单介绍了信道解调系统,根据ABS-S解调算法自身的特点,讨论了在本系统中,解调算法某些模块可以和cordic算法相结合,实现结构优化的可能性。  随后,讨论了CORDIC函数的几种电路结构,从ASIC设计流程和设计要素入手,详细分析了影响芯片质量参数(时序、功耗、面积)的基本特性,针对这些特性和系统中的具体应用,对cordic-iterative-unit作了功耗优化,对arctan_cordic和sc_cordic作了时序优化,对phase_detector作了面积上的优化。利用synopsys公司的综合工具designcomplier,采用中芯国际0.13微米工艺对设计作了综合,得到面积、时序、功耗报告,性能均能达到设计要求。在这一部分最后,列出了实测的电路计算精度表、分析了RTL电路引入的误差并在设计中加入了改善误差的结构、讨论了算法引入的增益因子及其消除设计、讨论了电路的溢出及其避免的方法。  其次,搭建了CORDIC仿真环境,完成CORDIC电路功能仿真。给出了验证策略,主要包括:用C程序生成测试向量;用C程序生成fixedangle;将verilog代码计算结果以文本形式保存;用matlab还原输出数据与C算法作比较;保存正确的输入输出向量,在下次改动后,直接利用已有的perl脚本进行比较。  最后,完成CORDIC电路的FPGA原型验证。验证方式:通过串口或者直接在代码中加入测试激励,将输出向量存放在SRAM中,利用串口将其传输至PC机,利用matlab和已有的perl脚本与C算法结果作比较。
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