OFDM基带数据传输系统及其FPGA设计与实现研究

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正交频分复用(OFDM)技术作为一种多载波调制技术,具有较高的频带利用率和良好的抗多径干扰能力的特点,适用于在无线信道中传输高速数据业务,因而具有广泛的应用前景。当前,OFDM技术已经被采纳为多种通信标准的物理层技术,被普遍认为是下一代移动通信系统中的关键技术。目前,对于OFDM系统关键技术的理论研究及仿真性能已日趋成熟,而基于硬件的实现则是其获得实际应用的关键,本设计在分析了相关理论技术之后,侧重点在于设计并实现了一个基于现场可编程门阵列(FPGA)的OFDM基带数据信号处理硬件平台,可供OFDM技术理论研究和性能分析的使用。本文在介绍了移动通信技术的发展和实际应用的基础上,比较了多种硬件的实现方案的优缺点,详细讨论了OFDM系统的基本原理及性能,并对其中的关键技术之一,OFDM系统自适应调制技术加以研究,讨论了几种传统的自适应传输算法之后,着重研究一种最优的离散分配算法,并对该算法用Matlab工具进行仿真。通过对相关软件开发平台及802.11a协议深入了解,本设计将重点放在OFDM系统的数字基带部分的FPGA实现上,提出了一个基于FPGA的OFDM基带数据传输系统方案。设计并实现了OFDM系统发射端的核心模块,如信道编码、交织、星座映射、数据插入、IFFT/FFT变换、循环前缀、指数调整等模块及接收端的逆处理模块。并对算法原理、代码设计思路和FPGA实现进行了详细的阐述,同时提出一种基于IP核的Atlantic接口的简化接口模型用于独自设计的模块中,结合部分IP核的使用以提高系统的兼容性和稳定性,最终完成系统的软件仿真和硬件调试,证明了设计的可实现性。整个系统由超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)进行代码设计,利用Altera公司的QuartusⅡ7.2软件开发环境,在以Cyclone系列EP1C12Q240C8型号FPGA芯片作为核心芯片的硬件平台上完成了一个OFDM基带数据信号处理系统的设计与实现。
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