基于FPGA的OFDM通信系統(tǒng)基帶研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)作為一種多載波調(diào)制技術(shù)，它具有較高的頻譜利用率，而且能夠有效地對(duì)抗多徑傳播，消除符號(hào)間干擾和多徑衰落。正是由于它的這些絕對(duì)性優(yōu)勢(shì)，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)已將其確定為第四代(ForthGeneration，4G)移動(dòng)通信系統(tǒng)（LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)和WIMAX技術(shù)）中物理層的核心技術(shù)。與此同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FieldProg

2、rammableGateArray,FPGA)以其自身體系結(jié)構(gòu)的集成度高、邏輯資源豐富等優(yōu)勢(shì)，同樣在無線通信系統(tǒng)的應(yīng)用中占據(jù)了極其重要的地位。因此，本文將二者優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，對(duì)基于FPGA的OFDM無線通信系統(tǒng)的基帶進(jìn)行了理論研究和實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先介紹了OFDM無線通信的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，分析了OFDM的優(yōu)缺點(diǎn)與發(fā)展方向，并介紹了基于FPGA設(shè)計(jì)開發(fā)的基本原理、基本流程和硬件描述語言。隨后，通過ISE與Verilog-HDL的硬

3、件編程實(shí)現(xiàn)了OFDM基帶發(fā)送系統(tǒng)m序列的生成、基帶調(diào)制、串并轉(zhuǎn)換、添加循環(huán)前綴、IFFT等模塊的功能，以及OFDM基帶接收系統(tǒng)中高斯白噪聲的加入、小數(shù)頻偏的加入、定時(shí)同步、小數(shù)頻偏估計(jì)、并串轉(zhuǎn)換、FFT、以及基帶解調(diào)等模塊的功能。
　　在信號(hào)接收部分針對(duì)接收系統(tǒng)中最為主要的的定時(shí)同步環(huán)節(jié)，采用了兩種不同訓(xùn)練符號(hào)的定時(shí)同步算法做了FPGA的實(shí)現(xiàn)。最后，對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊分別在ISE環(huán)境下進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)以及ModelsimSE6.5b仿

4、真軟件中做了測(cè)試，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，基于OFDM的通信基帶收發(fā)系統(tǒng)各部分模塊工作正常，滿足設(shè)計(jì)需要。同時(shí)，本設(shè)計(jì)方案采用了Xilinx公司的Virtex-6系列ML-605開發(fā)板進(jìn)行下載測(cè)試，在小數(shù)頻偏估計(jì)部分給出了ChipScopePro在線測(cè)試結(jié)果，該部分測(cè)試的結(jié)果也反映了整個(gè)基帶收發(fā)系統(tǒng)工作的有效性和正確性。與傳統(tǒng)的Matlab仿真相比，本設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)結(jié)果更貼近實(shí)際情況，同時(shí)，各模塊的實(shí)現(xiàn)方案對(duì)OFDM無線通信系統(tǒng)收發(fā)機(jī)的設(shè)計(jì)具有一