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正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制技术,频谱利用率高、抗多径干扰能力强,适合无线通信的高速化、宽带化、移动化的需求,是未来移动通信系统中物理层的核心技术。
描述了OFDM技术的基本原理。对OFDM的调制解调、循环前缀等做了分析;阐述了OFDM系统峰平比(PAPR)的数学定义及其概率分布,分析了非线性放大器对OFDM信号的影响。
针对OFDM系统中的峰平比抑制技术,深入分析了直接削波法、压扩削波法、峰值抵消法、选择映射法(SLM)、部分传输序列法(PTS)、星座图扩展法、编码法等几种传统的峰平比抑制算法,设计了SLM和μ律压扩联合PAPR抑制算法,并利用Matlab做了仿真分析。
在Matlab中应用Simulink仿真工具建立了OFDM系统仿真模型,对OFDM系统在高斯白噪声、多径瑞利衰落、多普勒频移等各种不同的模型参数下的误码率性能进行了仿真,并给出了数据曲线。
设计并实现了基于FPGA的OFDM发射机基带处理器系统。根据802.16e协议和系统应用环境,设计了合理的系统参数、符号结构和帧结构;分别对串/并转换、星座图映射、过采样添零、IFFT/FFT处理器、添加循环前缀等模块进行了硬件设计,并给出了相应的功能仿真结果:对OFDM硬件核心FFT处理器模块所包括的基4蝶形运算单元、读写地址发生器、旋转因子发生器等功能部件进行了设计和实现,并给出了基于QuartusⅡ或ModelSim的功能仿真结果,提出的改进的旋转因子乘法器只采用三次乘法和三次加/减法,有效地减少了所占用的FPGA资源,提高了系统运算精度。设计的FFT处理器采用流水线作业方式,在256个时钟周期内完成256点的复数定点FFT运算。
本文的工作是对OFDM系统峰平比抑制技术和OFDM系统进行了仿真分析,基于FPGA设计实现了OFDM发射机基带处理器系统。为OFDM通信系统的进一步研究提供了有用的参考和借鉴。