基于FPGA的單載波頻域均衡系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、短波通信是一種常見的無線通信方式，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到軍事、氣象等領(lǐng)域。但由于通信信道中存在多徑衰落，嚴重影響了通信的可靠性和穩(wěn)定性。因此，若想提高系統(tǒng)的傳輸性能，針對抗多徑衰落技術(shù)的研究就尤為重要。單載波頻域均衡（SC-FDE）技術(shù)，是一種新的抗多徑衰落技術(shù)，它創(chuàng)造性地將單載波和頻域均衡技術(shù)有效結(jié)合起來，不僅能對抗多徑衰落，實現(xiàn)高速率通信傳輸，還能夠減少單載波時域均衡（SC-TDE）技術(shù)龐大的運算量和正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)中過高的峰均

2、比。因此，本文針對將SC-FDE技術(shù)應(yīng)用到短波通信做了重點研究。
　　本文首先介紹了短波通信的定義和特點，分析了短波信道的傳輸特性，包括傳播模式、多徑效應(yīng)以及多普勒效應(yīng)等特性。又對短波信道中出現(xiàn)的衰落和噪聲進行了詳細分類介紹。對目前兩種常用的短波信道模型，Watterson模型和ITS模型進行了理論介紹，并對國際電信聯(lián)盟無線電通信組規(guī)定的十種可用于測試的短波信道進行了分析。
　　接著，闡述了 SC-FDE技術(shù)的基本理論，對其

3、進行了系統(tǒng)描述和數(shù)學(xué)描述，并將SC-FDE系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)中的信號峰值平均功率比、信道容量和誤碼性能這三個指標進行了對比分析。然后討論了SC-FDE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)，介紹了兩種適合作SC-FDE系統(tǒng)循環(huán)前綴的獨特字序列，F(xiàn)rank-Zadoff序列和Chu序列，對這兩種序列的幅頻特性和自相關(guān)函數(shù)進行了仿真分析，并詳細探討了不同數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)性能的影響。隨后對SC-FDE系統(tǒng)中信道估計技術(shù)和頻域均衡技術(shù)的基本原理進行介紹，針對信道估計中用

4、到的插值算法進行了詳細研究，并通過Matlab仿真討論了ZF均衡和MMSE均衡兩種算法的優(yōu)劣。
　　最后，在前面的理論研究和 Matlab仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計了單載波頻域均衡系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)方案，主要包括信號發(fā)射模塊和接收模塊兩大部分。使用Xilinx公司的ISE集成開發(fā)環(huán)境進行邏輯綜合以及功能仿真，將各模塊的仿真結(jié)果同Matlab的仿真結(jié)果進行比較，驗證了SC-FDE系統(tǒng)硬件設(shè)計的可行性，并在Xilinx公司的XC6SLX9