基于FPGA的OFDM宽带数据通信同步系统设计与实现毕业设计(论文)

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基于OFDM的高速数字传输系统的同步设计

基于OFDM的高速数字传输系统的同步设计摘要：对于无线移动通信系统而言，多普勒频移、收发设备的本地载频偏差均可能破坏OFDM系统子载波之间的正交性，从而导致ICI，影响系统性能。

另外，由于OFDM 系统大多采用IFFT/FFT实现调制解调，因此在接收方确定FFT的起点对数据的正确解调也至关重要。

同步技术即是针对系统中存在的定时偏差、频率偏差进行定时、频偏的估计与补偿，来减少各种同步偏差对系统性能的影响。

本文主要讨论如何进行基于OFDM的高速数字系统的同步及其在FPGA上的实现。

关键词：OFDM系统，符号同步，频率同步，FPGASynchronization scheme for high speed OFDM transmission systemCUI Xian-wen,HU Jian-hao（National Key Laboratory of Communication, the Universityof Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054，China）Abstract: In the wireless mobile communication system, the Doppler shift and the carrier shift between transmitters and receivers will break the orthogonality of the sub-channels. Thus, ICI will degrade the system performance significantly. Synchronization is also a vital factor for the correct FFT demodulation at the receiver, because IFFT/FFT the modulation and demodulation technologies are adopted in OFDM systems. The timing and frequency shifting estimate and compensate schemes in the synchronization, reducing their impact on the system performance. In this paper we propose the timing and frequency shifting estimating and compensating methods. The FPGA solution for the proposed scheme is also introduced.Key words: OFDM system；frame synchronization；frequency synchronization；FPGA1引言同步系统在OFDM系统中对保证接收信号子载波之间的正交性是非常重要的，它已经成为无线移动通信技术的研究热点之一。

基于FPGA的OFDM调制解调系统设计与实现

赵金茹（１９８３－），女，辽宁海城人，２００６年毕业于辽宁大学，现为中国电子科技集团第５８研究所二部腐蚀组工艺工程师，主要从事腐蚀工艺研究开发工作。
基于FPGA的OFDM调制解调系统设计与实现
作者：作者单位：刊名：
英文刊名：年，卷(期)：
崔丽珍，王慧琴，马勇， CUI Li-zhen， WANG Hui-qin， MA Yong 内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古,包头,014010
ｓｔａｎ
ｂｕｓｙｄｏｎｅ
小ｃｄｏｎｃ
墒
图３ＩＦＦＴ的ＲＴＬ级结构图
图４ＦＦＴ的ＩＰＣｏｒｅ仿真波形
．４７．．
第１０卷第９期
电子与封装
４结束语
本文提出了基于ＦＰＧＡ的ＯＦＤＭ无线通信系统调制解调模块的快速算法。在ＩＳＥ环境下运用ＩＰ核实现了该算法，并对ＯＦＤＭ无线通信系统中快速傅里叶变换算法进行仿真，其仿真结果符合设计要求。
万方数据
图２ＦＦＴＩＰＣｏｒｅ的模块框图
表ｌＦＦＴ核的参数设置
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ
Ｉ／０ＤａｔａＷｉｄｔｈＰｈａｓｅＦａｃｔｏｒＷｉｄｔｈ
ＲｏｕｎｄｉｎｇＭｏｄｅＭｅｍｏｒｖｆｏｒＤａｔａＭｅｍｏｒｖｆｏｒＰｈａｓｅＦａｃｔｏｒｓ
ＮＦＦＴＦＷＤＩＮＶＯｕｔｐｕｔＯｒｄｅｒｉｎｇ
Ｉ引言
为解决无线通信系统中多径衰落和加性噪声等问题，采用以正交频分复用为核心技术的ＯＦＤＭ无线通信系统。ＯＦＤＭ无线通信系统是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，可增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单、成本低廉，是一种有潜力的技术。本文将主要阐述快速傅里叶变换在ＯＦＤＭ系统

OFDM通信系统中同步技术研究毕业论文

大连海事大学毕业论文Array二○一四年六月OFDM通信系统中同步技术研究专业班级：电子信息工程1班姓名：陈建炜指导教师：那振宇信息科学技术学院摘要我们几乎每天都在进行着通信，通信在我们生活中扮演着极其重要的角色。

移动通信已经成为当今通信发展的主流，而无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从OFDM到CDMA的巨大发展，目前又有新的技术的出现，比以CDMA为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”。

第四代移动通信系统计划以OFDM（正交频分复用）为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。

较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。

纵观通信的发展史，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6bit/s,最高可达32kbit/s；第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统的数据传输速率可达到10～20Mbit/s。

虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上上千倍，但是仍无法满足未来多媒体通信的要求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽要求。

本文主要研究了OFDM系统中的同步技术。

论文首先介绍了 OFDM 的基本原理，主要技术，及同步技术问题。

然后，着重对同步技术中的基于数据辅助的同步技术进行了全面的分析及算法研究，通过对其经典算法SC算法及其基础上的改进算法Minn算法及Park算法的研究及仿真，得到了定时性能上，三种算法的优劣性，及Minn算法和Park算法的定时频偏估计方差优劣。

关键词：OFDM；同步技术；基于数据辅助的同步技术；SC算法；Minn算法；Park 算法ABSTRACTYou, me, him, almost every day during the communication, communication plays a very important role in our lives. Mobile communication has become the mainstream of development, and personal communications and wireless communications in just a few decades has gone from analog communication to digital communication, from CDMA to OFDM great development, but also the emergence of new technologies, more than with CDMA as the core of the third generation mobile communication technology more sophisticated, which we call the "fourth generation mobile communication technology."The fourth generation mobile communication system plans to OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) to provide value-added services as the core technology, its application in the field of broadband has great potential. Compared with the third generation mobile communication systems, using a variety of new technologies, OFDM has higher spectral efficiency and good anti-multipath interference, it can not only increase system capacity, more importantly, it can better meet the needs of multimedia communication requirements, which will include multimedia services voice, data, video and other large amounts of information transmitted via broadband channel with high quality.Throughout the history of the communication, the first generation analog s ystems provide voice-only services can transmit data; data transfer rate of the s econd generation digital mobile communication system is only 9.6bit / s, up to 32kbit / s; third generation mobile communication system data transfer rate up to 2Mbit / s; and we are currently being studied fourth generation mobile co mmunication system dedicated data transmission rate can reach 10 ~ 20Mbit / s. Although the third generation mobile communication can be thousands of ti mes faster than the current transmission rate, but still can not meet the future requirements of multimedia communications, presented the fourth generation mo bile communication system that we hope to provide greater bandwidth to meet the requirements.This paper studies the OFDM system synchronization techniques. Paper fir st introduces the basic principles of OFDM, the main technical, and synchroniz ation problems. Then, focusing on technology-based synchronous data-aided synchronization technology to conduct a comprehensive analysis and algorithmresearch, through its classical algorithm SC algorithm and its improved algorit hm based on the research and simulation algorithms and Park Minn algorithm, has been timed performance, the timing of the pros and cons of the three alg orithms, and algorithms and Park Minn offset estimation variance of the merits of the algorithm.Keywords: OFDM; synchronization; based on secondary data synchronization technology; SC algorithm; Minn algorithm; Park algorithm目录第1章绪论 01.1引言 01.2 OFDM技术的发展及应用 01.3 OFDM技术在未来通信中的作用 (1)1.4论文研究的主要内容 (3)第2章OFDM系统原理 (4)2.1 OFDM系统基本模型 (4)2.2 OFDM的保护间隔和循环前缀 (5)2.2.1保护间隔 (5)2.2.2循环前缀 (5)2.3 OFDM的主要技术 (6)2.3.1同步技术 (6)2.3.2 训练序列／导频及信道估计技术 (7)2.3.3信道编码和交织技术 (7)2.3.4峰均功率比控制 (7)2.3.5均衡技术 (8)2.3.6系统仿真参数设计 (8)2.4 OFDM技术的优缺点分析 (8)2.4.1 OFDM技术主要优点 (8)2.4.2 OFDM技术主要缺点 (9)本章小结 (10)第3章OFDM同步技术 (11)3.1 同步技术概述 (11)3.2 OFDM系统同步的原理 (11)3.3 OFDM系统中的同步要求 (12)3.3.1 载波同步 (12)3.3.2 符号同步 (13)3.3.3 样值同步 (14)3.4同步技术的分类 (14)本章小结 (15)第4章同步算法 (16)4.1 SC算法 (16)4.2 Minn算法 (18)4.3 Park 算法 (19)4.4 仿真结果分析 (21)本章小结 (23)总结与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (27)第1章绪论1.1引言进入2l世纪以来，无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展。

毕业设计(论文)OFDM系统原理及仿真实现

目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (4)第二章OFDM系统的基本介绍 (5)2.1OFDM的基本原理 (5)2.1.1 OFDM的产生和发展 (6)2.1.2 DFT的实现 (7)2.1.3 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 (8)2.1.4 子载波调制与解调 (10)2.2OFDM系统的优缺点 (11)2.3OFDM系统的关键技术 (11)第三章OFDM系统仿真实现 (13)3.1OFDM信号的时域及频域波形 (13)3.2带外功率辐射以及加窗技术 (15)3.3在不同信道环境和系统不同实现方式下的仿真 (18)3.3.1 调制与解调 (18)3.3.2 不同信道环境下的系统仿真实现 (20)3.3.3 系统不同实现方式的仿真实现 (22)第四章OFDM系统的仿真结果及性能分析 (23)4.1不同信道环境下的误码特性 (23)4.2不同系统实现方式下的误码特性 (28)第五章总结 (30)摘要本论文以OFDM系统为基础，介绍了OFDM系统的基本原理，以及使用OFDM技术的优势所在，并且展望了今后的无线移动技术的发展前景。

在简单介绍OFDM原理的同时，着重阐述了OFDM系统在不同信道环境和不同实现方式下的误码性能。

主要包括了OFDM系统在加性白高斯信道，在加性白高斯信道和多径干扰两种不同信道环境下系统的误码性能，其中后者还研究了系统在有保护间隔与无保护间隔的误码性能比较。

在理论分析的基础上，用MATLAB进行仿真，最后做出误码性能的分析和比较。

关键字: 正交频分复用（OFDM），离散傅立叶变换，AWGN，，多径干扰，保护间隔。

ABSTRACTThis paper presents you the basic priciple of OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）and where it excels based on OFDM system , following with the prospective of wireless mobile communication. After a brief introduction to OFDM principle , it mainly focuses on the effect of OFDM system under different channels and with different system realizations on the Binary Error Rate (BER). It mainly includes two kinds of channels: the AWGN channel and the AWGN channel with Rayleigh fading. In the latter, we compare the BER with two different system realizations: one with Guarded Intervals(GI), and the other without (GI).Key Words : OFDM, DFT, AWGN, Rayleigh fading ,GI第一章绪论现代移动通信是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就，而且集中了网络接收和计算机技术的许多成果。

OFDM调制解调及FPGA实现

OFDM调制解调及FPGA实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种常用的调制解调技术，也是现代通信系统中主要的多载波调制技术之一、OFDM技术通过将带宽分成多个子载波，并将信息传输到各个子载波上，实现高效率的数据传输。

首先，OFDM技术将宽带信号分成多个窄带子载波，将传统的高速串行数据转换为多个低速并行数据进行传输。

这样做的好处是可以对每个子载波进行较简单的调制和解调，大大降低了硬件的复杂度。

此外，由于子载波之间是正交的（相互垂直），对于频率选择性衰落信道，可以大大减少码间干扰的影响。

OFDM技术包括两个关键步骤，调制和解调。

调制阶段将输入数据进行调制，并将调制后的信号经过IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）变换得到时域信号。

在解调阶段，接收端需要将接收到的信号经过FFT（Fast Fourier Transform）变换得到频域信号，并进行解调得到原始数据。

在FPGA实现OFDM调制和解调时，常用的方法是使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来设计各个模块，并通过FPGA开发工具进行综合、布局和布线。

设计中的主要模块包括FFT/IFFT模块、调制模块和解调模块。

1.FFT/IFFT模块：在OFDM系统中，FFT/IFFT模块是非常重要的组成部分，用于相互转换时域和频域信号。

由于FFT的计算复杂度较高，需要使用专门的算法和硬件实现。

在FPGA中可以使用基于蝶式结构的FFT/IFFT算法进行实现。

2. 调制模块：调制模块将输入的数字数据进行调制，将其映射到不同的子载波上。

常见的调制方式包括QPSK、16QAM和64QAM等。

调制模块还需要实现保护间隔（Guard Interval）的插入，用于对抗多径传播引起的码间干扰。

3.解调模块：解调模块接收来自信道的OFDM信号，并进行FFT变换得到频域信号。

基于FPGA的OFDM接收机处理数据高速传输系统

基于FPGA的OFDM接收机处理数据高速传输系统作者：申育槐杨环刘棚来源：《现代信息科技》2024年第03期收稿日期：2023-12-11DOI：10.19850/ki.2096-4706.2024.03.017摘要：根据正交频分复用（OFDM）接收机处理数据的高速传输需求，设计一种基于FPGA万兆以太网的高速传输系统。

系统对子带、窄带和频谱子信道数据进行处理和储存，按照规定的自定义协议将数据组包，采用UDP/IP协议栈对数据包网络数据打包，通过万兆光口传输至服务器。

测试结果表明，该方案能够通过指定的协议高速实时地将多种信道化数据传输至服务器，实时传输速率高达5.7千兆字节/秒。

该系统稳定性高、数据实时性高、控制时序精确，适合作为OFDM接收机处理数据的传输系统。

关键词：FPGA；数据高速传输；UDP/IP；OFDM接收机中图分类号：TN929.5；TN791 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）03-0079-06FPGA-based OFDM Receiver Processed Data High-speed Transmission SystemSHEN Yuhuai， YANG Huan， LIU Peng（College of Mechanical Engineering， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054， China）Abstract： A high-speed transmission system based on FPGA 10 Gigabit Ethernet is designed based on the need for high-speed transmission of data processed by orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） receivers. The system processes and stores subband， narrowband and spectral sub-channel data， groups the data into packets according to the specified customized protocols， packages the packet network data by the UDP/IP protocol stack， and transmits them to the server through the 10 Gigabit optical port. Test results show that the scheme can transmit multiple channelized data to the server in high speed and real time through the specified protocols， with a real-time transmission rate of 5.7 Gbyte/s. The system has high stability， real-time data， and precise control timing， making it suitable as a transmission system for processed data by OFDM receivers.Keywords： FPGA; high-speed data transmission; UDP/IP; OFDM receiver0 引言正交频分复用（OFDM）是一种多载波系统，被视为缓解频谱短缺问题的解决方案之一。

基于FPGA的宽带OFDM系统的设计与实现

关键词：正交频分复用；ＦＰＧＡ；同步；ＦＦＴ
中图分类号：ＴＮ７６
文献标识码：Ａ
Ｏ引言近年来，在数字音频广播（ＤＡＢ）系统、数字视频
广播（ＤＶＢ）系统、高清晰度电视（ＨＤＴＶ）以及无线局域网（ｗＩ，ＡＮ）中都采用了正交频分复用（０ｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，０ＦＤＭ）调制技术作为信道的传输手段。在第四代移动通信中，０ＦＤＭ技术也已成为其开发的核心技术。本文介绍了一种使用ＦＰＧＡ来实现宽带ｏＦＤＭ系统的设计方法，并重点讨论了０ＦＤＭ系统中数字基带处理和信号的接收发送部分的关键技术，最后利用ｘｉｌｉｎｘ公司的Ｓｐａｒｔａｎ一３系列ＦＰＧＡ实现了整个方案。１宽带ＯＦＤＭ系统的设计方案１．１总体设计方案
在ＦＰＧＡ中，按照具体的参数要求实现ＯＦＤＭ系统中的调制功能，其工作流程为：数据发生器发送数据和信号，串并转换后存储在ＦＰＧＡ中的ＲＡＭｌ中。当接收够一帧数据所需要的信息量后，从ＲＡＭｌ中读取之前存入的数据，然后再对数据进行编码、交织及ＱＡＭ映射和ＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ，二相相移键控）映射，在过采样点添零后插入导频模块；当处理完数据包的数据后，开始进行０ＦＤＭ的１ＦＦＴ调制，经１ＦＦＴ模块计算后的数据存入另一个ＲＡＭ２；控制模块通过发出使能信号，控制数据从存入数据的ＲＡＭ２中进行插入循环前缀操作；当ＩＦＦＴ计算的数据全部完成后，控制模块把ＲＡＭ２轮转为进行数据帧的存储、ＲＡＭｌ轮转为进行ＩＦＦＴ计算数据的存储，轮转的时候需要先从数据输出模块中读取同步头发送，再从ＲＡＭ２中读取循环前缀；当ＩＦＦＴ模块计算完的数据全部送出后，控制模块判断开始处理下一包数据，这样直到数据帧处理完毕。３ｏＦＤＭ解调器的设计实现。

OFDM通信系统调制解调器的研究和其FPGA实现

The Research and the FPGA Realization ofOFDM Telecommunication ModemAbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is a kind of digital modulation technology of multi-carriers which has many characteristics. It is suitable for the demand of the wireless telecommunications in high speed, broad band and mobility.This paper first describes the OFDM fundamental principle. For OFDM modulation, demodulation, characteristic and key technologies, it analyses them on theory and shows the more advantage than other modulating technology. Aim at channel estimation, deeply analyzes FFT-based cascade one-dimensional channel estimation algorithms and united iterative maximum likelihood semi-blind estimation algorithms, based on it, iterative maximum likelihood estimation algorithms is also described and compared by Matlab, both of them are validated.And then, OFDM system simulation platform is built with Matlab and Simulink. On this platform, the data curve is given for OFDM system based on various module parameter, just like multi-path fade, Gauss White noise and so on. Through analyzing the simulation result, some system performances can be appraised exactly.After combining the front several chapters and illuminating the OFDM system configuration and simulation analysis aimed to system characteristics, emphasis is design and implementation of OFDM baseband processing based on FPGA. According to802.16 protocol and OFDM characteristic, reasonable parameters are established. From modulator and demodulator to series-to-parallel conversion, QPSK mapping, sampling, pilot insertion, guard interval addition, IFFT/FFT and frame synchronization detection, paper makes design and implementation for every module of system, meanwhile present simulation waves and parameter explanation. Thereinto, due to limitation of fixed point, 24 float pointformat is design for system, and participated in IFFT/FFT with making full use of system resource and improving operation efficiency in parameter allowed. And IFFT/FFT based on FPGA is emphasized, for the problem that Algorithm operation time is excessively long and occupied resource is excessively more, new Algorithm with pipelining and less resource occupied is brought out and carried out. Putting it into OFDM baseband processing system, parameter is satisfied well. Afterward, based on OFDM theory, the system debugging and performance analysis is necessary to do and the feasibility of this design is proved.KEYWORDS:wirelessMAN, OFDM, FPGA, baseband processing, FFT/IFFTWritten by:Xia BinSupervised by:Lv JianpingOFDM通信系统调制解调器的研究及其FPGA实现第一章绪论第一章绪论随着以通信技术和计算机技术为标志的高科技的发展，人们的生活发生了日新月异的巨大变化。

基于ofdm技术的plc通信系统中同步算法的研究及其fpga实现

东南大学硕士学位论文基于OFDM技术的PLC通信系统中同步算法的研究及其FPGA实现姓名：***申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：***20060601东南人学颀Ｉ‘学位论文图３．６Ｍ（玎）的形状曲线在接收端，当接收机发现Ｍ（门）的输山值在一段时间内保持大于某个门限时，则认为有信号到达，于是在随后的一段时间内搜索膨（撑）的最大值，认为最大值处为帧头起始点。

其实。

这个晟大值只要落入上图所示的平坦区域，则认为帧头被正确捕获。

虽然从某种角度来说，这个帧头捕获函数具有一定的模糊性，但是它实现简单，可以最快得捕捉帧头，并且并不影响后面频偏估计等子同步算法。

而随后还有精细同步模块来给出精确的定时位置。

存在频偏和高斯噪声时的包头捕获前面提到在设计合理的同步方案时需要考虑到时偏和频偏的相互影响，如定时的准确是以频率偏移己纠正为前提条件，频率偏移的估计算法又是以定时准确为前提等；帧头捕获是实现同步功能的第一块，因此不希望它的性能是以其他同步子模块为前提的。

本文中所使用帧头捕获方式确实可以做剑。

设接收到的信号，（厅）受频偏△厂＝ｐ＋Ｄ）；和高斯噪卢Ｖ∽）影响，。

是离号争最近的整数，ｓ为纯小数，且川≤０．５。

，（以）：（ｓ（一）＋ｖ（玎））Ｐ埘勺ｎＴ：（Ｊ（一）＋ｖ（行））Ｐ肺寻（式３—２）州＝芝Ⅺ＋向，ｏ＋ｔ＋加“（式３－３）＝丑Ｉ《Ｈ＋七）１２协＋置矿（Ｈ＋ｔ＋肋＋＇伽＋宣心（＂＋ｔ＋＾Ｄ＋’伽＋七）ｖ＋（Ｈ＋ｔ＋加】，“Ｒ（”）：Ｎ－Ｉ∑ｌｒ（ｎ＋ｋ）ｌｚ：篁Ｉ（ｓｏ＋Ｊｉ｝）＋，伽＋七））ｅ’２”警ＩｚＲ（”）＝２＝∑㈨月＋Ｊｉ｝）＋Ｖ（月＋七））ｅ”８可ｒ…ｋ＝Ｏ（式３—４）＝∑ＩＪ（月＋ｔ）＋ｖ（ｎ＋女）１２东南人学颀Ｉ学位论文胄。

（”）＝∑Ｉ，（＂＋女＋Ⅳ）Ｊ２＝∑㈨Ⅳ＋ｔ＋Ⅳ）＋ｖ如＋ｋ＋Ｎ））ｅＳ２＇ｗ！ｆｆ－一“‘。

（式３－５）＝∑ｌＪ（Ⅳ＋女）＋ｖ（ｎ＋☆）１２由上面二个式张明，帧头捕获函数肘（玎）２丽ＩＰ砰（ｎ）洄［２不含与频偏有关的囚子，所以其函数形状主要受－姨头训练符号自身的统计特性和噪卢影响，而与频偏无关。

基于FPGA的OFDM系统设计及实现

基于FPGA的OFDM系统设计及实现OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，广泛应用于现代无线通信系统中。

在OFDM系统中，将高速输入数据分成多个低速子载波，并使这些子载波之间正交，从而提高系统的抗干扰能力和频谱利用率。

FPGA （现场可编程门阵列）是一种可编程逻辑器件，可以实现硬件电路设计的灵活性和可重构性，因此非常适合用于OFDM系统的设计和实现。

1.子载波分配方案：根据系统要求和频谱利用率要求，需要设计一个有效的子载波分配方案，以使每个子载波之间的干扰最小化。

可使用数学优化算法，如动态规划法或遗传算法来实现。

2.调制与解调：OFDM系统中，每个子载波都需要进行调制和解调的操作。

常用的调制方式有QAM（多进制振幅调制）和QPSK（四相移调制）。

在FPGA中，可以使用复杂数乘法器和数模转换器来实现这些操作。

3.加载信号生成和消除：OFDM系统中，载波频率和相位可能会发生漂移，因此需要设计一个加载信号生成和消除器来解决这个问题。

这可以通过在发送端和接收端分别设计相位锁定环（PLL）来实现。

4.同步和信道估计：OFDM系统的关键任务之一是对信号进行同步和信道估计。

同步包括频偏估计和符号定时同步。

信道估计包括对信道衰落和多径干扰的估计。

在FPGA中，可以使用FFT（快速傅里叶变换）和差分器进行这些操作。

5. 编码和解码：对于OFDM系统，往往需要使用一些前向纠错编码算法来提高系统的可靠性和抗干扰能力。

常用的编码算法有卷积码和LDPC 码。

在FPGA中，可以使用Viterbi解码器和硬判决器来实现。

6.多用户接入：OFDM系统可以实现多用户接入，即多个用户同时使用同一个信道进行通信。

在FPGA中，可以设计多个调制解调器和载波分配器来实现这个功能。

7.FFT和IFFT运算：OFDM系统中，需要频域和时域之间的相互转换，这可以通过使用FFT和IFFT来实现。

在FPGA中，可以使用特殊的FFT和IFFT硬件核来实现高效并行计算。

基于FPGA的OFDM系统数字中频设计

NCO 就增加一个 2π fLO 的相位增量。然后 , 按照
fS
∑n 2π fLO 相位累加角度作为地址 ,检查该地址上的数
i =0
fS
值并输出到数字混频器 ,与信号样本相乘。NCO 的原
理框图如图 3。
图 3 NCO 原理框图
从图 3 中可知 , NCO 主要由相位累加器、正弦值查找表存储器以及频率控制字组成 ,其中相位累加器中的相位作为正弦值查找表存储器的地址与 ROM 中的正弦值是逐一对应的 ,通过改变频率控制字 K,可以改变相位累加器的累加值 ,从而改变寻址的步进 ,实现不同的频率输出。由于正弦函数的对称性 ,正弦函数查找表可以只取四分之一周期的正弦值 ,大大减少了需要的存储空间。
一个整数 x的二进制表示若干个 2的整数次幂之
和 ,它与另一个整数 y的乘积可以写为 :
B-1
B-1
∑ ∑ xy = y sb 2b = sb ( y ×2b )
(7)
b =0
b =0
若 B 为 x中所有非零数的集合 , 对于标准二进制
表示 Sb ∈{ 0, + 1 } ,由于 Sb = 0 时的对应项并不参与累加运算 ,所以需要寻找一种表示法使 B 元素数目最
1 实现方法
使用数字中频对信号进行 I/Q 调制可以精确地做到 Q 路的 90°相移 ,在 I/Q 两路调制时没有幅度上的失真 ,所以极大地克服了模拟 I/Q 调制的幅度和相位不平衡性。由于使用数字电路 ,克服了模拟混频电路非线性的影响 ,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、滤波器简化了硬件电路设计。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。

基于FPGA的宽带OFDM系统的设计与实现

ＡｌｕｅＭｏｕａｉｎ正交幅度调制）试方式对数ｍｐｉｄｄｌｔ，ｔｏ调据进行调制／调。导频插入和导频数据提取中，解在数
从无线信道中获取信号，然后经过一个与发送部分相
反的处理过程，得到解调后的接收数据。
域网（ｗＩＡＮ）中都采用了正交频分复用（ｔｏｏａＯｒｈｇｎｌＦｅｕｎｙＤｖｓｎＭｕｔｌｉｇＯＦｒｑｅｃｉｉｏｌｐｅｎ，ＤＭ）ｉｉｘ调制技术作为信道的传输手段。在第四代移动通信中，Ｄ技ＯＦＭ
术也已成为其开发的核心技术。本文介绍了一种使用ＦＧＡ来实现宽带ＯＦＭ系统的设计方法，重点讨ＰＤ并论了ＯＦＭ系统中数字基带处理和信号的接收发送Ｄ部分的关键技术，最后利用Ｘｌｘ公司的Ｓａｔｎ３ｉｎｉｐｒａ－系列ＦＧＡ实现了整个方案。Ｐ１宽带ＯＦＭ系统的设计方案Ｄ
分是接收部分，与发送端是个相反的过程，系统通过
亘悃
信号接收发送部分
一
数手基带处理部分
图１０Ｄ系统结构框图ＦＭ
１２数字基带处理的设计方案．
在数字基带处理部分，采用ＱＡＭ（ａｒｔｒＱｕｄａｕｅ
接收
Ｊ［
织处理、调制后，将调制符号分配到各子载波上，经过插入导频信息、串并变换，再经过快速傅里叶逆变换（Ｆ运算得到时域的０Ｄ符号，添加循环前ＩＴ）ＦＦＭ缀获得完整的ＯＦＤＭ时域数字信号，最后通过ＤＡＣ转换经过射频模块把信息发送到无线信道中。下半部

毕业设计(论文)-基于fpga的cdma数字基带收发系统--调制部分[管理资料]

基于FPGA的CDMA数字基带收发系统——调制部分内容提要：CDMA( Code Division Multiple Access ）即码分多址接入技术，具有很强的抗干扰能力（信号隐蔽，抑制窄带干扰等）和保密性，地址改变也比较灵活。

我们在了解现代通信技术的发展、CDMA基本原理以及CDMA系统的工作过程的基础上，运用MAX+plusⅡ软件，通过编程在FPGA中实现了CDMA数字基带收发系统中的4路信息信号的扩频、编码调制。

系统首先将模数（A/D）转换器转换的4路数字信号通过Walsh码调制、PN码扩频、基带求和以及并串转换后得到基带信号，接收端通过相反的过程，解调出原数据信号，再通过数模（D/A）转换器，还原出原模拟信号。

本文给出了CDMA数字基带收发系统的软硬件设计方案。

并以Altera MAX+plusⅡ为硬件开发平台,利用FPGA实现了4路信息信号的扩频、编码调制。

关键词：FPGA Walsh码调制 PN码扩频基带求和并串转换Digital Base-band System of CDMA Based on FPGA—Modulation PartAbstract：CDMA (Code Division Multiple Access) has very strong ability of anti-jamming(signal covert, suppresses selective interference and so on) and keeping secrecy. It’s address changing is quite easy. Based on understanding the development of modern communication, the basic principle of CDMA and the work process of system, we utilize the MAX+plusⅡsoftware, realize 4 groups information signal’s widening frequency, the coding modulation and the demodulation by programming. In the CDMA numeral base band receiving and dispatching system, the dispatching system transforms 4 digital signals which have been switched by analog-digital (A/D) switch-box through the Walsh code modulation, the PN code spectrum-spread, the base band summation and the serial transformation at first, then the receiving part adopts the opposite process, demodulates 4 digital signals, gains the prime digital signals. The prime digital signals passes the digital-analog (D/A) switch-box, returns to the original simulated signals in the end.This article has produced the design proposal of the CDMA numeral base band receiving and dispatching system. And take Altera MAX+plusⅡas the platform of the hardware development. The system realizes the widening frequency, the coding modulation and the demodulation of 4 groups information signal by FPGA.Key words: FPGA the Walsh code modulation PN code spectrum-spread the base band summation the serial transformation.目录一、概述 (1)二、CDMA基本原理 (1)（一）引理 (1)（二）码分多址基本概念 (2)（三）沃尔什码 (3)（四）PN码 (4)三、CDMA数字基带收发系统调制部分主要模块及仿真 (5)（一）码发生器 (6)（二）WALSH码调制与扩频 (9)（三）CDMA基带收发系统内部结构 (9)四、硬件部分 (9)五、电路中延迟带来的问题和解决方案 (10)六、调试 (10)七、结束语 (11)八、感谢辞 (11)附录A (11)附录B (14)附录C (26)参考文献： (27)基于FPGA的CDMA数字基带收发系统——调制部分一、概述CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在扩频通信技术上发展起来的一种新的无线电技术,其原理是将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。

基于FPGA的OFDM调制器的仿真设计毕业设计论文

第3章OFDM调制器技术.........................................................................................9
3.1 OFDM调制解调原理........................................................................................9
2.3 OFDM系统的关键技术....................................................................................5
2.3.1同步技术....................................................................................................5
武汉工程大学邮电与信息工程学院
毕业设计（论文）
基于FPGA的OFDM调制器的仿真设计Simulation design of OFDM modulator based on FPGA
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注的地方外，没有任何剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范的行为，也没有侵犯任何其他人或组织的科研成果及专利。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。
Chapter 1, first of all, this paper first introduces the research background, purpose and significance of OFDM. Chapter 2, the practice of the basic principle of OFDM and technology were reviewed, and the key technologies of OFDM system has made the detailed introduction. Chapter 3 illustrates theory of OFDM modulation demodulation, and IFFT and FFT structure of OFDM system is introduced. Chapter 4 describes the OFDM modulator of MTALAB simulation. VERILOG simulation of OFDM modulator are described in chapter 5, and the simulation results were compared. Chapter 6 main advantages and disadvantages of OFDM technology, and its development is prospected.

OFDM系统中同步技术研究与FPGA实现

esented in this thesis.
Keywords：OFDM, Synchronization, Multi-path Channel
IV
1
绪论
1
绪论
人类社会已经进入到了信息化社会，同时对通信技术提出了越来越高的要求。宽带、无线和高速为当今通信领域的研究热点。正交频分复用（OFDM: Orthogonal
3G）的移动系统，其中正交频分复用因其很强的抗多径干扰能力成为关注的焦点。
1.2 OFDM 技术的发展历史和现状
1.2.1 OFDM 技术的发展历史
OFDM 技术最早起源于 20 世纪 50 年代中期，在 60 年代，作为 OFDM 技术
核心思想的并行数据传输和频分复用概念已经形成。1970 年 1 月首次公开了有关
1.1 移动通信系统的发展状况
20 世纪初，随着美国贝尔实验室成功研制出高级移动电话系统（AMPS），以
频分复用和模拟通信为核心技术，采用蜂窝状模拟移动通信网络的第一代移动通信系统也宣告诞生。其主要提供语音业务，并且存在频谱利用率低、容量小、串扰严重等缺点，不适合需传输大量数据的多媒体通信业务。八十年代末，随着数字通信处理技术的蓬勃发展与应用，以时分复用（TDMA:
ModelSim 仿真和 FPGA 测试结果。
关键词：正交频分复用，同步，多径信道
I
英文摘要
ABSTRACT
Recently, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) technique has been paid more and more attention because of its strong transmission ability in wireless channels, which comes from the orthogonal properties among its sub carriers, its parallel transmission mechanism and inherited strong robustness to ISI (Inter Symbol Interference) in the multi-path channel. However, OFDM system is so sensitive to frequency offset, timing error and phase noise that a tiny synchronization offset may lead to the deterioration of the BER (Bit Error Rate) performance of system, even communication failure. As a result ,in order to reduce the effects of system performance due to synchronization error, frequency offset, timing error and phase error need to be estimated and compensated effectively in both time and frequency domain when designing the synchronization module of OFDM receiver. The basic theory, distinguishing features and advantages of OFDM are presented in this thesis. A detailed theoretical analysis and MATLAB simulation are employed to discuss the effects of timing offset, carrier offset and sampling offset on OFDM system. And the effect of symbol timing offset on channel estimation which is based on pilot is also presented. The rough symbol timing synchronization algorithm, fine symbol timing synchronization and sampling timing algorithm and frequency algorithm are analyzed in both time and frequency domain, and a new way of symbol timing in the multi-path channel is proposed, and all of the three algorithms are analyzed and compared with use of MATLAB simulation. The bandpass undersampling theory and the detailed mathematical reasoning of bandpass undersampling digital quadrature coherent demodulation are presented in this thesis, and a digital IF receiver of OFDM system is presented. The digital receiver is with larger dynamic range, higher I , Q output precision, using bandpass undersampling method for IF sampling, digital filtering method digital quadrature coherent demodulation. Finally, according to the performance requirements of the sync-system, a full synchronization system is designed on the basis of full consideration to the performance of algorithms and realization complexity, and the realization structure of the various synchronization algorithms using in the synchronization system of OFDM are described in detail. The ModelSim and FPGA simulation results of partial hardware realiztion are

基于 FPGA 的 OFDM 基带数据传输系统的设计与实现

基于 FPGA 的 OFDM 基带数据传输系统的设计与实现周庆芳;杨军【摘要】文中设计实现了一个 OFDM 基带信号处理系统，该设计利用 FPGA 的可重构性与灵活性，采用基于 CORDIC 算法流水结构高速浮点蝶形运算单元的FFT 专用处理器，以及在自适应调制模式下的增强调制方式(64-QAM)来实现信号的调制，具有较高的传输速率。

系统设计合理利用 FPGA 资源，高度集成在一个FPGA 芯片内，简化了系统的复杂度；并最终适配到 Altera 的 EP2C20F484C6芯片上，可稳定运行在100 MHz 的时钟频率下；同时该系统具有较高的灵活性与通用性，且结构简单，杂波抑制性好，因此具有一定的应用前景。

%It designed an OFDM baseband signal processing system. This design used FPGA reconstruction and flexibility,FFT dedicated processor based on high speed floating point butterfly operation unit of CORDIC algorithm flow structure,as well as enhanced modulation mode (64-QAM) in adaptive modulation mode to realize the signal modulation,has the high transmission rate. The System design rea-sonably used FPGA resources,highly integrated in a FPGA chip inside,simplified the complexity of the system,and finally adapted to the EP2C20F484C6 Altera on a chip,stable operation in 100 MHz clock frequency. At the same time,this system has high flexibility and uni-versality,and simple structure,clutter suppression is good,as a result this has a certain application prospect.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P225-228)【关键词】正交频分复用;CORDIC;蝶形单元;快速傅立叶交换【作者】周庆芳;杨军【作者单位】云南大学信息学院，云南昆明 650091; 曲靖师范学院物理与电子工程学院，云南曲靖 655011;云南大学信息学院，云南昆明 650091【正文语种】中文【中图分类】TP309.70 引言正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的思想是把高速的数据流通过串并转换分配到传输速率相对较低的若干个子信道中，使用多个彼此正交的子载波传输。

基于FPGA的OFDM调制器设计与实现

基于FPGA的OFDM调制器设计与实现胡同花;周维龙【摘要】介绍了OFDM信号的优点,并分析了其实现原理,提出一种OFDM高性能数字调制器的FPGA实现方案;采用自顶向下的设计思想,将系统分成FIR滤波器、数控振荡器、移相器、乘法电路和加法电路等5大模块,重点论述了FIR滤波器、数控振荡器的实现,用原理图输入、VHDL语言设计和调用FIR IP核相结合的多种设计方法,分别实现了各模块的具体设计,并给出了其在QuartusII环境下的仿真结果。

结果表明,基于FPGA的OFDM调制器,设计简单,便于修改和调试,性能稳定。

%This article introduced the advantage of OFDM,and analyzed the implementation principle.A high-preformance OFDM digital modulator＇s implementation method based on FPGA was proposed;The system is divied into FIR filter、 NCO、phase shifter、 multiplication circuit and adder using Top-to-Down design,and achieved the specific design of each module by schematic、VHDL、and FIR core.The simulation and experiment of FPGA design were given with QuartusII.Result shows that the OFDM modulator based on FPGA,simple in design,convenient to modify or debug,and it operates stable.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)015【总页数】4页(P139-141,144)【关键词】OFDM;FPGA;FIR滤波器;数控振荡器【作者】胡同花;周维龙【作者单位】永州职业技术学院,湖南永州425100 ;湖南工业大学电气与信息工程学院,湖南株洲412008【正文语种】中文【中图分类】TP311;TN919OFDM系统的基本思想是把高速传输的数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个正交的子信道中进行传输。