FPGA实现的OFDM系统设计与仿真研究

"这篇硕士论文主要探讨了基于FPGA的OFDM系统的设计与仿真，作者为张珍，专业为模式识别与智能系统，导师为李雷，完成于2009年4月1日，研究机构为南京邮电大学。论文深入研究了OFDM技术的特性，包括高频谱效率、强抗多径干扰能力以及低成本，指出其在WIMAX、LTE和UMB等新一代无线通信标准中的重要应用。同时，论文强调了FPGA在数字系统设计中的关键角色，因其可编程性、规模和功能的提升，使得FPGA成为实现OFDM通信系统理想的硬件平台。文章详细阐述了OFDM系统的基本组件和工作流程，包括加扰、RS编码、交织编码、QPSK/QAM映射、串并转换、并串转换、IFFT/FFT、循环前缀添加和基带成型滤波等，并通过VHDL语言在ALTERA的Cyclone EP2C15A f484C6 FPGA上实现了硬件设计和仿真。" 基于FPGA的OFDM系统设计与仿真涉及的关键知识点如下： 1. 正交频分复用（OFDM）技术：OFDM是一种多载波调制技术，通过将高速数据流分割成多个较低速率的数据流，在多个正交子信道上传输，从而提高了频谱效率。它能有效对抗多径衰落，减少符号间干扰，并能适应非理想信道条件。 2. FPGA（现场可编程门阵列）：FPGA是可编程逻辑器件，允许用户根据需求配置和定制硬件功能。在OFDM系统中，FPGA用于实现各种数字信号处理功能，如快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT），并提供灵活且高效的解决方案。 3. 数字信号处理模块设计：论文详细描述了OFDM系统中的一些核心模块，如加扰、编码（RS编码和交织编码）、星座映射（QPSK和QAM）、串并和并串转换等。这些模块是OFDM系统中实现信息传输和解调的关键。 4. FFT/IFFT算法：在OFDM系统中，FFT和IFFT用于频率域和时域之间的转换。FFT用于将信号从时域转换到频域，而IFFT则用于反向转换，这两者在OFDM调制和解调过程中起到重要作用。 5. 循环前缀（CP）：在OFDM符号中添加循环前缀是为了克服多径传播引起的符号间干扰，保持信号间的正交性。 6. 基带成型滤波：在发射端，基带成型滤波器用于塑造OFDM信号的频谱，以满足系统带宽限制；在接收端，滤波器有助于去除噪声和改善信号质量。 7. VHDL语言：VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为，以便在FPGA上进行逻辑综合和实现。 8. ALTERA Cyclone EP2C15A f484C6 FPGA：这是一种特定的FPGA型号，被选作实现OFDM系统硬件设计的平台，它提供了足够的逻辑资源和高速处理能力。 9. 仿真与验证：通过仿真，可以验证设计的功能正确性和性能，确保OFDM系统在实际应用中的有效性。 这篇硕士论文深入研究了OFDM技术的理论基础，结合FPGA的特性，为实现高效、可靠的OFDM通信系统提供了详细的设计和实现方法。通过这样的设计，不仅可以降低系统的复杂度，还能优化性能，并为未来在ASIC上的进一步实现打下基础。