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近半个多世纪以来,无线传播技术的研究与应用已经取得巨大的成就,但随着现代科技的快速发展,人们对信息的数字化、宽带化以及灵活化的追求也日益增强,面对庞大的信息交流系统,当前数字信号处理技术已经逐渐暴露出处理速度慢、功耗大、扩展性不足等缺陷。OFDM技术作为第四代无线通信系统中高速传输的关键技术之一,在传统的以DSP技术为核心的处理方式下,也逐渐难以满足通信系统对高频率的处理要求。
另一方面,随着超大规模集成电路的发展突飞猛进,尤其是具有高度可重构性质的CPLD、FPGA等可编程逻辑器件制造工艺的进步,为大规模运算的算法的硬件实现提供了基础。因此本论文提出采用FPGA实现OFDM系统中的FFT计算,从而保证信号的高速率传输。
本论文的研究要点为:(1)针对几种不同的FFT算法进行研究分析,并通过比较,最终选择基2FFT算法作为FFT硬件实现的基础;(2)深入剖析流水线并行处理结构的设计原理,对复数乘法器的流水线并行处理结构进行新的实现研究,在FPGA平台上实现FFT各个子模块和并行处理的全体架构,并分别对各子模块和系统整体进行仿真;(3)综合OFDM调制系统关键技术和FPGA的特点,在Nios-II11.1环境中采用SOPC技术完成OFDM系统的构建,进而完成仿真实验。实验结果表明,本文设计的FFT运算系统具有很高的计算效率和较高的计算精度,以此处理器为核心的OFDM系统具有很高的传输效率。