OFDM调制解调器实现方法的研究

摘要

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)是近几年兴起的一种在无线信道上实现高速数据传输的新技术。它属于多载波调制技术，其最大的特点是传输速率高，对码间干扰和信道选择性衰落具有很强的抵抗能力。欧洲的DAB和DVB2T、日本的ISDB2T等广播标准，以及HIPER/2等无线局域网(WLAN)的标准中，都采用了OFDM调制技术。
　　该技术的核心是快速傅立叶变换，由于需要调制的载波数量很大，FFT运算的点数也就随之增多，因此应用传统的电子系统设计方法和技术根本无法满足要求。FPGA技术的迅速发展使正交频分复用技术的实现成为可能，由于芯片运算速度快，内部设计灵活，可以按要求设计内部乘法器，其内部还具有一定容量的存储单元，使得存储、运算和控制都可以在一片FPGA内完成。
　　本设计基于Xilinx公司Spartan-3系列FPGA芯片中的XC3S400设计发射及接收系统中OFDM信号的调制解调功能。在发射端，将以一定速率输入的二进制信息在进行DPSK编码后调制到基带OFDM信号上，在接收端，对已调制的OFDM信号进行同步和解调。OFDM信号的调制标准参照DAB系统中所规定的信号参数进行调制。文中详细介绍了OFDM调制解调器的基本原理及其设计，包括硬件部分的设计构思和软件部分设计的具体算法和流程。本系统具有广泛的实用性以及可推广性，基于通信系统的相通性，可广泛应用于新一代的数字音视频系统以及高清晰度电视(HDTV)等领域。

目录

OFDM调制解调器实现方法的研究

THE RESEARCH ON OFDM MODEM REALIZATION

摘要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 OFDM的概念及特点

1.3 OFDM技术的发展

1.4 OFDM技术的应用现状与前景

1.5 本文主要研究内容

第2章 OFDM调制解调原理

2.1 OFDM的基本原理

2.2 OFDM的数学表示

2.3 保护间隔在OFDM的作用

2.4 OFDM系统模型

2.5 OFDM的噪声特性

2.5.1 频率选择性衰落信道

2.5.2 时间选择性衰落信道

2.6 DAB中OFDM的参数

2.6.1 数字音频广播DAB标准

2.6.2 DAB的工作模式

2.7 本章小结

第3章 系统硬件实现方案

3.1 系统的技术指标

3.2 FPGA芯片的选择

3.2.1 Spartan-3芯片的主要特性

3.2.2 Spartan-3芯片的配置方式

3.3 FPGA电路板的选择

3.4 数模转换(D/A)电路的设计

3.4.1 AD5445的主要特点

3.4.2 AD5445的时序特性

3.4.3 AD5445的外围电路

3.5 模数转换(A/D)电路的设计

3.5.1 AD9225的主要特点

3.5.2 AD9225的结构和功能描述

3.5.3 AD9225的外围电路

3.6 本章小结

第4章 系统算法设计及仿真

4.1 概述

4.2 128点快速傅立叶变换的算法设计

4.2.1 T输入数据的重新排序T

4.2.2 FFT算法中旋转因子的规律

4.2.3 有限字长效应

4.2.4 流水线结构

4.3 OFDM调制解调器调制部分的软件算法设计

4.3.1 调制器的算法结构

4.3.2 DPSK调制部分流程

4.3.3 运算部分流程

4.3.4 保护间隔的加入

4.3.5 输出控制部分流程

4.4 OFDM调制解调器解调部分的软件算法设计

4.4.1 解调器的算法结构

4.4.2 OFDM符号同步模块

4.4.3 去除保护间隔模块

4.4.4 DPSK编码解调模块

4.5 系统仿真

4.5.1 Modelsim中的时序仿真

4.5.2 仿真结果的验证

4.5.3 系统在多径信道下的误码率仿真

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢