片上多核处理器的双向环设计与物理实现

针对少量强核构成的片上多核处理器,设计了一种双向环。该结构包含5个不同类型的环链路层,分别用于传输命令、大量数据以及小量数据;采用源路由方式,并设计了专门的拥塞控制网络,防止报文的相互覆盖;路由器采用无缓冲无阻塞结构,单节拍通过环的每个跳步,以降低环的传输延迟并实现可预知的确定延迟传输。针对环的链路距离长位宽大的挑战,通过实验选择了合理的中继器插入方法,并采用相邻导线交替插入反相器以信号线反向交错排布等串扰优化等方法,对环进行了物理设计和和长链路进行了延时优化。最终实现结果表明,本文所设计的环达到了1GHz的工作主频,并具备高达256GByte/s的链路带宽,完全满足高性能数字信号处理的需求。     

电磁发射系统以太网拓扑结构建模优化

拓扑结构优化模型是网络中的一类重要模型，可以有效地优化系统整体链路性能。针对电磁发射系统以太网拓扑结构中部分节点和链路的负载过大，一旦发生堵塞，将会影响网络中关键链路性能的问题，建立网络拓扑结构优化的多目标规划模型，并提出一套基于基因环操作的遗传算法对其进行求解，通过仿真得出最优的网络拓扑结构。根据仿真结果修改实际网络节点默认配置参数，结果显示该模型和算法能有效均衡负载，降低网络冲突率，且不需要改变电磁发射系统以太网的物理链路，不会增加额外成本，对电磁发射类系统具有普适性的意义。     

基于可变增益的码跟踪环路优化设计

针对在突发直接序列扩频(DSSS)信号跟踪中,信号持续时间短,而传统延迟锁定环(DLL)存在入锁时间长的问题,提出一种可变增益码跟踪环路设计方法。介绍了DLL环路基本原理和环路结构,对环路优化进行了理论分析,最后采用可变增益设计方法,自适应的调整环路增益,达到锁定时间和跟踪精度的平衡。通过仿真分析,在相同跟踪精度上,与传统DLL环路相比,锁定时间大大缩短。     

光互连网络中资源预留的多级光互连仲裁机制

基于资源预留策略提出一种多级光互连仲裁机制,通过将网络分级实现快速、高效的仲裁。多优先级数据缓存队列的传输节点设计,提供了不同类型流量的差异化传输;通过预约式两级仲裁机制,实现网络的完全公平与100%的高吞吐率。设计并对快速仲裁通道进行了合理布局,极大地缩短了仲裁延迟。仿真结果表明:采用基于资源预留的分级仲裁策略,在多种流量模式下所有节点均获得公平的服务。与Feather Weight相比,分级仲裁策略吞吐率提高17%;与2-pass相比,仲裁延迟减少15%,同时,功耗减少5%。     

2014nccet:基于SI仿真的高密度存储服务器高速链路设计

针对高密度存储服务器中高速链路结构复杂、信号速率高、链路长度长等特点,在高速链路PCI-E3.0和SAS3.0设计过程中引入全面的SI仿真。通过对高速PCB设计中拓扑结构、材料类型、PCB结构等关键项目进行仿真设计,获得成本最低、性能达标的最优方案;通过全链路有源仿真,预估系统性能,降低系统投产风险;通过系统实际信号测试,验证系统性能完全满足相应规范要求,仿真结果有效可靠。     

两种DLL鉴相器算法及其在高动态环境下的应用

针对高动态应用环境,研究了两种基于延迟锁定环结构的码环鉴相器算法.首先采用理论分析的方法对两种鉴相器的性能进行了对比,然后利用模拟中频数据和真实中频数据,分别对两种算法在低动态和高动态环境下的鉴相性能进行了实验对比研究.结果表明,两种鉴相器都能对码相位进行准确鉴相和牵引.同时,在对两种方法进行对比分析的基础上,给出了两种鉴相器算法各自适用的条件,对高动态GPS跟踪环路的设计实现有一定的理论指导意义.     

基于CRC+ECC双校验的高速长线LVDS传输设计

针对信号在长距离高速传输时存在丢数和误码的现象,提出了一种基于CRC+ECC双校验的长线LVDS传输设计方案.该设计以LVDS数据链路搭建高速信号传输平台,分别从硬件和逻辑两个方面进行高速长距离传输数据的可靠性设计.硬件方面在发送端和接收端分别采用驱动电路和均衡电路减少传输路径的损耗,逻辑方面通过CRC校验与ECC校验相结合的方法,在高速传输时为数据提供少错纠正、多错重传的技术保障,降低了数据传输时的带宽消耗.经试验验证,通过串接多级连接器,实现了75 m双绞屏蔽传输电缆上的串行数据传输,码率可达400 Mbit/s,误码率为0.     

C2组织鲁棒性信息交互结构设计及分析

介绍了C2组织的信息交互结构及其设计约束,讨论了C2组织鲁棒性信息交互结构的设计问题。提出了基于启发式嵌套遗传算法的鲁棒性信息交互结构设计方法:外层遗传算法对信息交互结构的拓扑及链路容量进行优化搜索;内层嵌套遗传算法依据对路由的搜索优化出多个使命邻域下最小延时集合,将其依概率平均化后返回外层来对链路容量的鲁棒性进行评价。案例分析和对比试验表明该方法可以实现鲁棒性较强的组织信息交互结构。     

高密度存储服务器高速链路设计与仿真

针对高密度存储服务器中高速链路结构复杂、信号速率高、链路长度长等特点,在高速链路PCIE3.0和SAS3.0设计过程中引入全面的信号完整性仿真。通过对高速印刷电路板设计中拓扑结构、材料类型、印刷电路板结构等关键项目进行仿真设计,获得成本最低、性能达标的最优方案;通过全链路有源仿真,预估系统性能,降低系统投产风险;通过系统实际信号测试,验证系统性能完全满足相应规范要求,仿真结果有效可靠。     

时分双工MIMO放大转发中继系统中下行链路的联合鲁棒设计

考虑了时分双工MIMO放大转发中继系统中下行链路基站预编码器、中继预编码器与用户均衡器的联合设计问题。在实际应用中信道估计误差以及信道互易延迟会显著恶化基于理想信道状态信息(CSI)的联合设计性能。从估计误差的分布和互易延迟的时间相关特性出发,建立了综合考虑两方面因素的联合"估计误差-互易延迟"信道模型。基于该模型,针对第一跳传输设计了信道奇异值分解的基站预编码方案,避免了第二跳CSI的反馈开销,然后将给定中继总发送功率约束下最小化用户和均方误差(SMSE)的中继预编码器和用户均衡器进行联合优化,并利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件给出了该优化问题的闭合解。数值结果验证了所提方案的鲁棒性和有效性。     

考虑流-结构耦合的体积约束拓扑优化

为实现流-结构耦合的结构拓扑优化设计,首先分别以水下结构固有频率和结构刚度最大化为目标,建立了渐进结构拓扑优化模型;然后,改进了网格独立滤波方法,提出单元尺寸滤波方法,将优化方法推广至设计域中单元尺寸存在差异较大情况的问题;最后,推导了目标函数以及在约束条件下的单元灵敏度,并采用双向渐进结构优化法对结构进行迭代计算。结果表明:刚度优化结果拓扑结构清晰,同时优化结构中未出现棋盘格现象,迭代过程收敛平稳;频率优化结果中,固有频率较初始设计域提升明显,优化效果显著,证明了单元尺寸独立滤波方法的有效性。     

一种基于主动干扰方的空间链路干扰评估方法

针对空间链路干扰效能的评估问题,从主动干扰方角度,提出主动评估的总体框架,并且给出了几种能够用于独立评估的指标参数。在此基础上,提出了一种对空间自适应调制编码链路干扰进行时间效能评估的模型,推算了干扰延迟链路传输时间的定量表示,数值仿真结果表明模型的合理性和有效性。     

众核处理器访存链路接口的FPGA验证

面向众核处理器提出一种访存链路接口的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)验证平台,用于对处理器访存链路关键部件进行功能及可靠性测试。提出片上读写激励自动产生与检查机制、以太网接口硬件用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)协议栈和FPGA芯片间多通道并行链路三项关键技术并进行设计实现。实验结果表明提出的各项关键技术功能正确,不仅丰富了功能验证中随机激励产生及结果验证的手段,而且实现了对链路数据检错和多lane间延迟偏斜纠正逻辑的可靠性测试与评估。经过该平台验证的访存链路接口在实际芯片中通过了功能正确性测试,证明了验证的有效性。     

轻量级SpaceFibre节点高速传输系统的优化设计

为满足卫星有效载荷间SpaceFibre链路的高带宽、高可靠性和轻量化的应用需求,提出一种SpaceFibre节点传输系统的优化设计。该设计采用基于帧累计的增量化计算方法减少了计算电路的冗余;通过四级流水架构满足了错误检测操作的时序要求,使用循环冗余校验共享机制平衡了硬件资源的使用;采取基于完整应答的双层控制策略提升了系统的可靠性,通过构建面向资源优化的控制状态机和存储架构简化了确认重传算法的实现逻辑。使用型号为XC7Z100FFG900-2的FPGA搭建双节点系统,板级验证表明:该设计满足协议规范,与同类设计方案相比,最高工作频率提高1.5倍,支持最高6.25 Gbit/s的传输速率,查找表资源和存储资源降低,寄存器资源相近,为开发具有自主知识产权的高速可靠SpaceFibre编解码器提供了参考。     

基于FPGA和UART接口的多路数据采集系统的实现

为了满足对采集后的数据进行快速、远距离的串行传输、并实时储存的需求,研制了一种基于FPGA和UART接口的多路数据采集系统。采用FPGA实现数据的采集模块、模拟信号路数选择以及数字信号的并串转换等功能;同时利用RS-422接口实现了数字信号远距离的串行传输。功能仿真和实际测量验证了设计的可行性。     

基于动网格的翼型设计优化

针对传统基于代理模型的翼型优化的缺陷,提出采用基于动网格的翼型优化;针对基本Hicks-Henne方法后缘不光滑情况进行了改进;采用自编程序实现动网格生成,通过集成商业软件Pointwise和CFD计算软件Fluent完成边界条件生成和流场解算,并实现上述程序和软件间的数据交互和自动化,整个优化流程在iSIGHT平台下执行,优化算例表明基于动网格的翼型优化方法能大幅提高翼型性能,节省大量的重复性操作,增加优化结果的鲁棒性和可信度,是翼型优化中的一种有效方法。     

多层卫星通信网络结构设计与分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点。结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座。采用"弱连接"模型作为星际链路建立的基本原则,并对星座的覆盖性能和星际链路特性进行了仿真分析,结果表明,多层卫星网络在覆盖特性和星际链路性能上更具优势。     

基于S-Pastry的紫外光通信组网研究

文章针对紫外光通信传输距离受限特点,提出采用基于Pastry的低开销、快速定位的对等网络组网方式S-Pastry建立点对点之间的数据链路,并分析了S-Pastry的算法性能。仿真结果表明,基于S-Pastry的紫外光通信组网技术能实现了低开销、快速定位的紫外光通信数据链接。     

适用于探空火箭的图像采集与压缩系统

针对探空火箭遥测带宽低、图像监控通路多、系统小型化等设计难点,提出一种基于ADV212的图像采集与压缩系统设计方案。采用可以同时支持无损和高压缩比有损压缩的JPEG2000图像压缩标准,提出适用于箭上图像采集特点的通道切换和中断处理策略,并以"乒乓"操作的流水线作业方式实现多路图像通道数据吞吐,通过两个实时发送通道和一个缓存发送通道向火箭遥测链路发送图像数据。提出一种具有动态帧频和压缩比的图像压缩方案,解决了探空火箭遥测带宽有限这一问题。本设计以Virtex-4系列现场可编程门阵列作为系统控制核心,采用ADV7182和ADV212分别完成图像的采集和压缩,分别采用静态随机存取存储器和同步动态随机存储器实现图像的实时传输和缓存传输。通过比较图像间的峰值信噪比值,试验并分析了适用于电荷耦合元件图像的压缩滤波器和小波变换级数,得到了较为满意的图像质量。设计较好地满足了本次空间环境垂直探测探空火箭的图像采集任务。     

某舰炮托架多目标拓扑优化设计

为避免单目标拓扑优化无法考虑其他因素的缺点,通过基于密度法中的SIMP法,采用折衷规划法定义了多目标拓扑优化。以某舰炮为例,对其托架进行了多目标拓扑优化,得到了同时满足舰炮射角为0°、49°和方向角为0°时刚度最大以及动态低阶振动频率最大要求的舰炮托架的拓扑结构,并根据此优化对托架进行了结构重新改进和有限元的验证,表明了该优化设计方法的可行性。对于舰炮托架结构改进设计具有工程应用价值,对其他一般机械结构问题也提供了一种设计思路。