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正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术,引起了广泛关注。它利用许多并行的、传输低速率数据的子载波来实现高速率的通信,其特点是各子载波相互正交,所以扩频调制后的频谱可以相互重叠,不但减小了子载波间的相互干扰,还大大提高了频谱利用率。由于OFDM的高频谱利用率、易于硬件实现、对抗频率选择性衰落和窄带干扰的能力突出等优点,它成为第四代移动通信的关键技术手段,也是世界各国进行移动通信研究的重点内容。进入二十一世纪之后,各种新型可编程软件层出不穷,其中发展迅速的是现场可编程门阵列,由于其自身体系结构完善,逻辑单元丰富、集成度高以及可根据不同应用的需要进行配置等诸多优点,被广泛应用于算法实现以及产品原型验证之中。
本文首先介绍了OFDM的基本原理、技术特点和历史发展过程,其次概括性的介绍了EDA理论技术的操作过程和实施条件。之后进行OFDM技术系统的关键步骤,即就是对FFT系统模块进行详细的理论方案推导,在对算法进行理论研究的基础上,提出了FPGA的硬件实现方案,以Quartus作为软件平台并且进行了时序仿真验证。然后对OFDM系统中载波小数频偏同步问题,利用数字信号处理中常应用于实现相位旋转的CORDCI算法,分析了算法在硬件实现上的优势,给出了基于CORDCI算法利用OFDM帧头训练序列的载波偏差估计模块的FPGA设计方案,并进行了软件仿真验证。本文的硬件实现部分,采用的硬件开发平台是美国ALTFRA软件开发公司研发的Cyclone II PE2C5Q280O8芯片,同时硬件主板电路的设计采用Protei99SE。同时为了实现硬件系统的各项功能,需要使用VHDL编程语言,这样编程语言对EPGA芯片具有良好的兼容性和识别性。完成前面的工作之后,需要制动一套适合该系统的系统测试方案,实时观测电路的运行情况,获得硬件测试结果,并与后仿真结果比较,从而得出有效结论。
本文首先介绍了OFDM的基本原理、技术特点和历史发展过程,其次概括性的介绍了EDA理论技术的操作过程和实施条件。之后进行OFDM技术系统的关键步骤,即就是对FFT系统模块进行详细的理论方案推导,在对算法进行理论研究的基础上,提出了FPGA的硬件实现方案,以Quartus作为软件平台并且进行了时序仿真验证。然后对OFDM系统中载波小数频偏同步问题,利用数字信号处理中常应用于实现相位旋转的CORDCI算法,分析了算法在硬件实现上的优势,给出了基于CORDCI算法利用OFDM帧头训练序列的载波偏差估计模块的FPGA设计方案,并进行了软件仿真验证。本文的硬件实现部分,采用的硬件开发平台是美国ALTFRA软件开发公司研发的Cyclone II PE2C5Q280O8芯片,同时硬件主板电路的设计采用Protei99SE。同时为了实现硬件系统的各项功能,需要使用VHDL编程语言,这样编程语言对EPGA芯片具有良好的兼容性和识别性。完成前面的工作之后,需要制动一套适合该系统的系统测试方案,实时观测电路的运行情况,获得硬件测试结果,并与后仿真结果比较,从而得出有效结论。