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基于FPGA的OFDM接收系统的设计与实现

梁川  
【摘要】:通信技术与在过去的十几年间取得了高速的发展,信息化时代的到来极大地改变了人们的生活和工作方式,社会经济取得了飞速的发展。随着国家对信息产业的大力支持,高速互联通信开始深入到各个领域中去,并已经由传统的有线通信转变成无线通信。随着第三代通信技术的成熟,为了追求通信的高效性和可靠性,这就激发人们在现有的基础上寻求新的高速通信方式。第四代通信技术(4G)应运而生。 其中,第四代无线通信(4G)的核心关键技术——正交频分复用技术(OFDM)是当前无线通信领域研究的热点技术,它是将高速数据信号分散到信道所分成的若干正交的子信道上,形成并行的低速子数据流,同时将每个子数据流分散到各自的信道上进行传输,并在接收端分集接收,这样做可以有效地消除码间串扰并有效地减小载波间干扰。 本文从无线通信的系统的模型入手,探讨研究影响无线通信质量的关键因素,进一步分析了硬件实现OFDM系统技术的可能。在此基础上设计实现了一个OFDM接收系统模型。该系统模型设计并完成了交织与解交织模块、RS编解码模块、QPSK调制解调模块以及对于所构成的系统一些辅助模块,并且利用FPGA系统的可重构性与并行原理,使得各个模块所构成的顶层文件可以很好地通过所编写的驱动程序以及软件平台来完成控制并实现特定功能。在硬件设计上完成了对OFDM系统接收测试并分析了系统效率、时间比以及硬件开销等情况。 本文是在Quartus Ⅱ基础上搭建的验证平台,并利用EDA、 ModelSim等工具验证了系统的功能,设计的接收系统运行于50MHz的输入信号频率下,具有正确的时序性,给出了电路综合仿真结果,很好的完成了OFDM系统信号的接收过程。最终,在系统性能测试中详尽分析了系统效率等因素,表明了采用FPGA技术能够很好地实现OFDM系统中信号的接收,并且所占用硬件资源少、速度快,具有很好的稳定性。这对于基于硬件FPGA研究OFDM系统提供了进一步的参考。


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