近幾年來，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項新技術，很多相關協(xié)議被提出來。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標準的寬帶無線通信系統(tǒng)，IEEE標準在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調制方式采用OFDM技術，傳輸速率較高且實現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應用的商業(yè)化標準。 本文主要對IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實現(xiàn)了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關鍵技術。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計算法計算量都很大，為了找到適合采用FPGA實現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計算法對接收信號的影響，并結合計算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計算法最適合802.16d系統(tǒng)的結論。 其次，完成了基帶發(fā)射機和接收機的FPGA硬件電路實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時鐘頻率更高，采用了流水線的結構。設計中采用編寫Verilog程序和使用IP核相結合的辦法，實現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過簡化結構，避免了信道估計算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺對程序進行設計、綜合和仿真，并將仿真結果和MATLAB軟件計算結果相對比。結果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對基帶系統(tǒng)進行了驗證。通過串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實可行。 關鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計；基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-31
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互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展狀況。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(即如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。因此，對GPS核心技術的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機的基本原理一直接擴頻通信和GPS信號的結構與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機基帶處理器的捕獲與跟蹤設計方案。 設計過程中，先詳細分析了滑動相關的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進行了驗證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機，所以本文確定了滑動相關的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對數(shù)據(jù)的調制和載波相位都不敏感，鑒相器不會產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號存在180°相位翻轉，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調制，對I支路和Q支路信號的180°相位翻轉不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g進行了邏輯仿真。本設計滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設計中，為自主設計GPS接收機奠定了基礎。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號會丟失。所以設計了一個能授時和守時的算法去得到與GPS時同步的精確授時秒信號。并且實現(xiàn)了這個算法。
上傳時間： 2013-04-24
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當今，移動通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術作為第四代數(shù)字移動通信(4G)系統(tǒng)的關鍵技術之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關鍵功能模塊，其精度對基帶解調性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點化IDFT/DFT達到較好的性能，本文采用數(shù)字自動增益控制(DAGC)技術，以解決過大輸入信號動態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問題。 首先，本文簡單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術，并重點關注近年來為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術，它們主要用于壓縮ADC輸入動態(tài)范圍以防止其飽和。針對基帶處理中具有累加特性的定點化IDFT/DFT技術，進一步分析了AAGC技術和基帶DAGC在實施對象，實現(xiàn)方法等上的異同點，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調制到解調的基帶PUSCH處理鏈路，并針對基于DFT的信道估計方法的缺點，使用簡單的兩點替換實現(xiàn)了優(yōu)化，通過高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達到理想效果。仿真結果還表明，在不考慮同步問題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進行調制，也能達到在SNR高于17dB時，硬判譯碼結果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎上，通過理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調性能的作用。同時，通過對幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調的要求。針對時域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進行基帶DAGC算法的實現(xiàn)。 最后，本文對選定的基帶DAGC算法進行了FPGA設計，仿真、綜合和上板結果說明，時域和頻域DAGC實現(xiàn)方法占用資源較少，容易進行集成，能夠達到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調性能。
上傳時間： 2013-05-17
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隨著全球經(jīng)濟不斷增長和信息技術持續(xù)發(fā)展，越來越多用戶提出了對數(shù)據(jù)、語音和視訊等寬帶接入業(yè)務的需求。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)技術己成為新一代寬帶通信網(wǎng)絡建設的瓶頸，通信網(wǎng)絡的寬帶化成為一個必然的趨勢。在眾多新興的接入技術中，寬帶無線接入技術以其特有的優(yōu)勢成為近年來通信技術市場的最大亮點。基于IEEE802．16e的WiMAX技術作為一種面向無線城域網(wǎng)(WMAN)的寬帶接入方案，正以其優(yōu)異的性能和廣闊的市場前景而倍受關注。 本文是基于WiMAX技術的網(wǎng)絡終端的設計，根據(jù)IEEE802.16e協(xié)議，物理層需要對收發(fā)信息進行編解碼、調制解調等的處理，其中包含很多運算密集的算法；這些處理有些適合硬件邏輯實現(xiàn)，有些適合數(shù)字信號處理器實現(xiàn)，所以設計采用了FPGAs+DSPs的實現(xiàn)方式。考慮對接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的不同處理，在詳細分析上行和下行鏈路的工作過程的基礎上，對模塊的進行了詳細劃分，并對系統(tǒng)的FPGA部分進行了詳細設計。 設計中本文充分考慮了FPGA和DSP之間處理的優(yōu)缺點，并注意避免器件之間通信的復雜化，在滿足器件之間數(shù)據(jù)流量的同時，盡量使數(shù)據(jù)流向簡單化，避免了延時增加和接口帶寬調度的復雜化。最終整個設計完成完整的802.16e網(wǎng)絡終端的物理層基帶處理功能。
標簽： WiMAX FPGA 網(wǎng)絡終端 基帶
上傳時間： 2013-06-01
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本文對16QAM基帶Modem的FPGA芯片設計進行了研究與論述.首先介紹了16QAM調制的原理和16QAM基帶Modem的FPGA芯片總體設計,以及一些FPGA設計的基本原則.接著介紹了高性能濾波器的FPGA設計方法,并采用多相結構濾波器和分布式算法(DA)設計了發(fā)送端平方根升余弦滾降濾波器.然后介紹了自適應盲均衡器的設計,該均衡器是一個復數(shù)結構的橫向濾波器,采用復用抽頭的結構來節(jié)省資源,本文對自適應均衡器的核心運算單元-采用booth編碼算法設計的高性能乘累加(MAC)運算單元進行了詳細描述.接下來介紹了載波恢復環(huán)路的FPGA設計,這是一個數(shù)字二階鎖相環(huán),本文推導了數(shù)字二階鎖相環(huán)和模擬二階鎖相環(huán)的對應關系.DD相位檢測算法中的反正切函數(shù)tan
上傳時間： 2013-04-24
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IEEE802旗下的無線網(wǎng)絡協(xié)議引領了無線網(wǎng)絡領域的新革命，其不斷提升的速度優(yōu)勢滿足了人們對于高速無線接入的迫切要求，在這其中，OFDM技術所起的作用不可小覷。隨著FPGA、信號處理和通信技術的發(fā)展，OFDM的應用得到了長足的進步。在此情況下，以OFDM技術為核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蜋C系統(tǒng)顯得應情應景而且必要。 本課題在深入理解OFDM技術的同時，結合相應的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標準給出了一種OFDM基帶傳輸?shù)南到y(tǒng)實現(xiàn)方案。整個設計采用目前主流的自頂向下的設計方法，由總體設計至詳細設計逐步細化。 在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對XilinxVirtex-Ⅱ芯片對各個模塊進行了詳細設計，通過采用雙端口RAM、流水、乒乓結構等處理實現(xiàn)高速的同步的信道編碼的功能模塊；通過比較符號定時的不同算法，給出了基于MultiplierlessCorrelator的實現(xiàn)結構并給出了仿真波形圖，驗證了采用該算法后符號定時模塊的資源耗費大大降低而功能卻依然和基于乘法器的符號定時模塊相當；通過對Viterbi算法進行簡化，給出了(2，1，6)卷積碼的4比特軟判決Viterbi解碼器的設計和實現(xiàn)。最后根據(jù)系統(tǒng)所選芯片XC2V3000給出了具有較高配置靈活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理圖設計和PCB設計。 本文首先以無線局域網(wǎng)和IEEE802無線網(wǎng)絡家族引出OFDM技術發(fā)展、研究價值及OFDM的優(yōu)缺點，接下來從OFDM原理入手，簡要說明了OFDM的基本要素以及目前的研究熱點，之后在介紹完IEEE802.11a物理層標準的同時給出了本原型機系統(tǒng)的總體設計方案，并從硬件語言設計和FPGA硬件原理設計兩方面給出了該系統(tǒng)的詳細設計。 隨著OFDM技術的普及以及未來通信技術對OFDM的青睞，相信本論文的工作對OFDM基帶傳輸系統(tǒng)的原型設計和實現(xiàn)具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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上傳時間： 2013-05-18
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本文重點研究的是補償編碼鍵控(CCK)的調制與解調算法原理，以及基于FPGA進行的系統(tǒng)設計實現(xiàn)。作為IEEE802.11b標準中關鍵的調制技術，CCK碼具有良好的相關特性，能夠在高速率傳輸數(shù)據(jù)的同時有效的克服多徑效應。本文首先對WLAN的結構和特點進行了簡單介紹，對其中的IEEE802.11b標準進行了研究，并著重分析了其物理層基帶部分的結構和規(guī)范。然后系統(tǒng)的介紹了CCK碼的特點，重點對11Mb/s模式下基于“基本CCK碼字集”的CCK調制原理和基于快速沃爾什變換(FWT)塊的CCK解調原理進行了分析討論。接下來通過在Matlab中對調制和解調方案的仿真，得到了正確的理論數(shù)據(jù)，并驗證了系統(tǒng)設計的可行性。最后在Xilinx公司的ISE6.2開發(fā)環(huán)境下，使用硬件描述語言Verilog HDL對CCK調制和解調系統(tǒng)在FPGA中進行了設計，然后將整個系統(tǒng)在ModelSim中進行了功能仿真。理論分析和仿真結果的比較表明系統(tǒng)設計是正確的，而且系統(tǒng)性能良好。 本文所設計的基于FPGA的CCK調制和解調系統(tǒng)具有集成度高、穩(wěn)定性強和能夠在線軟件更新等特點。研究成果可以給將來設計更高性能、更高集成度的基帶WLAN芯片提供基礎。
上傳時間： 2013-06-02
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移動通信是目前通信技術中發(fā)展最快的領域之一，CDMA技術憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢成為第三代移動通信的關鍵技術。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動通信系統(tǒng)的設計提供了新的技術手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點的基礎上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設計方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個信號處理模塊的工作原理，對CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個模塊進行了基于FPGA的建模和設計，取得了一些有價值的階段性成果。這些對CDMA移動通信系統(tǒng)進行深入探索、研究和設計，具有一定的學術意義和應用價值。
標簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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本文對OFDM基帶調制解調系統(tǒng)的：FPGA設計進行了研究和論述，重點實現(xiàn)其中的RS碼編、譯碼模塊和基帶成形濾波器模塊。本文首先介紹了OFDM調制的原理和OFDM基帶調制解調系統(tǒng)的總體設計，以及FPGA設計的基本原則。接著介紹了RS碼的編碼原理和時域迭代譯碼算法，在此基礎上設計實現(xiàn)RS碼編碼器和譯碼器。然后介紹了成形濾波的原理和多種實現(xiàn)成形濾波器的結構，采用多相結構設計實現(xiàn)了平方根升余弦滾降濾波器。
標簽： FPGA OFDM 基帶 調制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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