基于FPGA 的OFDM 系统原理

来源 :科学时代·下半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Leichenglin8888
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  【摘 要】在正交频分复用技术逐渐成熟的今天,如何降低通信系统的成本,使之更广泛地应用于数传系统中,已成为正交频分复用研究的热点。与传统的均衡器相比,其最大的特点是结构简单、成本低,是一种很有前途的技术。本文主要阐述了OFDM技术的应用可以快速傅立叶变换的OFDM调制解调系统是一种利用多载波调制技术,高频带,它有效地抵抗的同时提高带宽利用率可以是符号间干扰。
  【关键词】FPGA;OFDM;正交频分复用
  为了解决无线通信系统中的多径衰落和加性噪声的问题,基于正交频分复用OFDM无线通信系统的核心技术。OFDM无线通信系统是一种多载波并行传输系统,通过扩展传输符号的周期,可以提高抵抗回波的能力。与传统的均衡器相比,其最大的特点是结构简单、成本低,是一种很有前途的技术。本文主要阐述了OFDM技术的应用可以快速傅立叶变换的OFDM调制解调系统是一种利用多载波调制技术,高频带,它有效地抵抗的同时提高带宽利用率可以是符号间干扰。目前,OFDM技术已被广泛应用于广播的音频,视频和民用通信系统。介绍了正交的子载波的OFDM系统中,使其频带利用率比以往任何一种调制技术要高。此外,OFDM也容易与新技术相结合的编码,分集,干扰抑制和智能天线,提高对物理层的信息传输的可靠性。如果结合自适应调制,自适应编码和动态子载波分配技术,可以优化系统性能。
  OFDM的基本思想是把高速率的信源信息流通过串并变换,变换成低速率的N 路并行数据流,然后将这N 路数据流分别调到N 个相互正交的子载波上,再将N 路调制后的信号相加即得发射信号。
  从频谱上看,OFDM技术将所给信道分成N 个正交的子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且这N 个正交的子载波并行传输,即整个信道划为多个窄的正交子带,并且在每个信道上进行窄带传输,子信道信号带宽小于信道相关带宽,这样OFDM技术便可以克服信道的频率选择性衰落。
  从时域上看,OFDM 采用并行方式传输多个符号可以相应的增加码的持续时间,这样就可以减少瑞利衰落环境带来的符号间干扰( ISI) 的影响。
  使用数字中频的I/Q调制信号可以准确地进行Q路的90°相移,在I/Q 两路调制时没有幅度上的失真,所以在路的90°相移,在I/Q两路调制时没有幅度上的失真,所以在90度的相移,在I/Q两种调制幅度不失真,等等很大程度上克服了模拟I/Q调制的幅度和相位不平衡性由。在很大程度上克服了振幅和相位不平衡的I/Q调制仿真。通过使用数字电路,克服了模拟混频电路非线性的影响,减少在数字电路中的应用,克服了非线性模拟混合电路的影响,减少了非线性交调产生的谐波干扰使用数字电路设计混频器。由非线性互调产生的谐波干扰。数字电路设计中的应用,滤波器简化了硬件电路设计。由于FPGA的可编程性,使用滤波器,简化了硬件电路的设计。由于FPGA的可编程性,使用FPGA实现数字中频,可以提高系统的可编程性。数字中频的FPGA实现,可以提高系统的可编程性。
  在FPGA中OFDM的数字中频在发射部分使用平方根基于FPGA的数字中频OFDM发射部分采用平方根升余弦滤波器对基带信号滤波,以消除符号间干扰,滤波后提出对基带信号的余弦滤波器,以消除符号间干扰,滤波的I/Q两路信号通过乘法器与NCO中的正弦和余弦中频载I/Q信号通过乘法器在NCO与正弦和余弦频率负荷波相乘完成I/Q调制,最后两路信号相加通过D/A转换送入完整的I/Q调制波相乘,最后的总和的两个信号通过D/A转换成射频部分。如图1所示,其中关键的技术就是滤波器和数字射频部分。压控振荡器的设计。本文祥细介绍了FIR 滤波器和NCO 的压控振荡器的设计。本文祥细介绍了FIR滤波器和NCO的压控振荡器的设计。本文介绍了FIR滤波器和振荡器FPGA 实现方法,并结合QuratusII 给出了相应的仿真波形。FPGA实现方法,并结合quratusII给出了相应的仿真波形。FPGA的实现方法,并给出了相应的quratusII波形。
  DPPM调制解调方式是PPM 调制解调技术的一种改进,它不像PPM 那样浪费时间直到一个确定的帧周期结束,在带宽利用率方面要明显高于PPM。根据调制解调系统的需要,建立了DPPM 调制解调的系统模型,设计了DPPM调制解调数字化系统的实现方案,设计DPPM 的特殊的帧结构(表面上看没有帧同步头),并且从系统实现的角度来看,由于DPPM 这种特殊的帧结构决定在它在接收端解调时不需要提取帧同步信号,这将大大简化接收端的设计,更易于实现。使用FPGA 自带数字锁相环实现对时隙时钟信号的提取。在此基础上设计了DPPM 调制器、DPPM 解调器,并且进行了深入分析、设计和在线调试。调试结果表明DPPM 调制技术在节约带宽方面较PPM 有较大的提高。将其应用在大气激光通信系统中,肯定会提升系统整体的性能。综上所述,DPPM 更适合未来的激光通信系统。对以后DPPM 调制解调技术的实用化具有一定的参考价值。
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