可见光MIMO-OFDM信号处理的FPGA设计与实现

摘要

可见光通信利用可见光作为载波进行信息传递，因其频谱资源丰富、价格低廉、安全性高等优点成为短距离无线通信领域的研究热点。目前，可见光通信系统大多利用白光或者红外 LED进行视距传输，存在速率低、通信距离短、覆盖面积小等不足，而且移动性信息交互应用较困难。本文将无线通信中的MIMO理论和OFDM调制技术引入室内可见光通信，设计一种基于FPGA系统实现方案。主要研究内容包括：1）利用MIMO理论，扩大信道容量以及增大可见光信号覆盖；利用OFDM调制技术，解决码间串扰，提高系统性能。2）特别是在接收端通过采用APD阵列结合“学习”矩阵译码算法的创新设计，使得符号间干扰得以消除，并且降低了系统设计的复杂度。
　　随着FPGA硬件实验平台的功能不断增强，它被广泛地运用于数字通信解决方案中。本文针对系统中的MIMO理论和OFDM调制解调技术以及“学习”矩阵译码算法等信号处理部分给出了运用Verilog HDL语言实现的方法并进行了功能验证。仿真结果表明：MIMO理论和OFDM调制解调技术以及“学习”矩阵译码算法通过FPGA得以仿真实现。本文研究为实现室内可见光高速通信系统提供一种技术参考。

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第一章 引言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和论文结构

第二章 系统总体方案设计

2.1 系统结构

2.2 链路类型

2.3 光源

2.4 光电探测器

2.5 数字信号处理

2.6 本章小结

第三章 FPGA程序设计

3.1 FPGA软件设计流程

3.2 系统时钟模块

3.3 发射模块

3.4接收模块

3.5 本章小结

第四章 仿真分析

4.1 仿真环境简介

4.2 时钟模块

4.3 发射端

4.4 接收端仿真结果

4.5 本章小结

第五章全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢