广义多载波合成滤波器组的算法仿真研究和FPGA实现

摘要

近年来,移动通信业务在全球范围内发展迅猛。除了通话、短信等服务外,人们要求更多的多媒体服务,以满足各种个性化的需求。在我国即将推出3G商用系统之际,国内外移动通信领域的专家正在进行B3G/4G系统的研究和开发工作。根据国家“十五”863无线通信FuTURE计划确定的研究目标,东南大学移动通信国家重点实验室开展了“下一代移动通信无线传输链路技术”的课题研究,本课题主要研究广义多载波频分双工混合多址(GMC-FDD-xDMA)蜂窝移动通信传输技术。 本人参与该课题研究工作,承担广义多载波(GMC)滤波器组的仿真研究和合成滤波器组的FPGA实现工作。在学习多速率滤波器组理论的基础上,本人研究了广义多载波合成/分析滤波器组的快速实现算法；并使用Matlab语言对快速算法进行了浮点仿真研究；使用Matlab 7新增加的Fixed-Point工具箱对快速算法进行了定点仿真研究；为了提供整个通信系统的定点链路仿真所需的大最测试数据。使用C语言对快速算法进行了定点仿真研究,并使用MEX文件在Matlab中调用C程序。本人在前期设计阶段提出的多种合成滤波器组FPGA实现结构的基础上,经过修改,得到了最优的四大模块实现方式,即子载波调制和前移频模块、IDFT和后移频模块、循环扩展和点乘模块、移位相加模块；采用Verilog HDL,在ISE集成开发环境下,使用ModelSim、Synplify等EDA工具软件,完成了硬件描述语言级仿真、综合及FPGA性能测试。最后,在Xilinx Virtex-Ⅱ Pro 100芯片上进行了在线调试,通过了系统测试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2多载波技术简介

1.2.1正交频分复用(OFDM)

1.2.2 离散多音调制(DMT)和离散小波多音调制(DWMT)

1.3多载波技术的应用--广义多载波传输系统

1.4论文的主要工作和结构

参考文献

第2章多速率数字信号处理理论

2.1多速率系统简介

2.1.1 抽取

2.1.2插值

2.2多速率滤波器组的基本概念

参考文献

第3章广义多载波传输系统

3.1广义多载波并行系统原理

3.2广义多载波系统参数选择

3.3基于FFT的广义多载波滤波器组快速实现算法

3.3.1 合成滤波器组快速实现算法

3.3.2分析滤波器组快速实现算法

3.4广义多载波滤波器组在GMC-FDD-xDMA系统中的应用

参考文献

第4章广义多载波滤波器组的仿真研究

4.1广义多载波滤波器组的仿真算法概述

4.1.1 广义多载波滤波器组仿真算法流程图

4.1.2合成滤波器的仿真算法

4.1.3分析滤波器的仿真算法

4.2广义多载波滤波器组的浮点仿真--基于Matlab

4.2.1 广义多载波滤波器组的浮点仿真流程图

4.2.2 合成滤波器各模块浮点仿真过程

4.2.3 分析滤波器各模块浮点仿真过程

4.2.4广义多载波滤波器组浮点仿真性能分析

4.3多载波滤波器组的定点仿真--基于Matlab 7 Fixed-Point 工具箱

4.3.1 Matlab Fixed-Point工具箱简介

4.3.2广义多载波滤波器组的定点仿真流程图

4.3.3 合成滤波器备模块定点仿真过程

4.3.4分析滤波器各模块定点仿真过程

4.3.5广义多载波滤波器组定点仿真性能分析

4.4广义多载波滤波器组的定点仿真--基于C语言

4.4.1 C语言定点仿真溢出保护、取整和截取的处理方法

4.4.2动态分配内存技术

4.4.3 C程序与Matlab程序的接口技术

4.4.4 C语言实现定点仿真的结果

参考文献

第5章合成滤波器组的FPGA实现

5.1广义多载波滤波器组的设计环境

5.1.1 FPGA简介

5.1.2 FPGA的设计流程

5.1.3 ISE集成开发环境

5.1.4 Virtex-Ⅱ Pro系列芯片的基本结构

5.2合成滤波器组的FPGA实现结构

5.2.1时钟模块

5.2.2子载波调制和前移频模块

5.2.3 IDFT和后移频模块

5.2.4循环扩展和点乘模块

5.2.5移位相加模块

5.2.6输出接口模块

5.3合成滤波器组的硬件资源占用情况

5.4广义多载波滤波器组定点仿真结果与硬件实现结果的比较

5.4.1 合成滤波器组定点仿真结果与硬件实现结果的比较

5.4.2合成/分析滤波器组的联合仿真结果与硬件实现结果的比较

5.4.3合成/分析滤波器组板上实现结果

参考文献

第6章 总结

致谢