广义多载波分析系统快速实现算法和FPGA实现方法研究

摘要

随着人们对移动通信的需求不断增长，下一代移动通信系统的目标是要支持高质量高速率的移动多媒体业务。为了达到这个目标，OFDM技术受到了人们的关注，它是从多载波技术中衍生而来的一种调制方法，可以用DFT来实现。它将一个承载信息的数据流分解成许多在相邻频带传送的数据流，这些子信道的频谱是互相交叠且正交的。OFDM的主要好处是提高了频谱利用率，抵制了多径衰落，然而，它所存在的高峰均比问题和对频偏灵敏问题是其应用于移动通信环境有待解决的关键问题，继承OFDM技术的优点，克服其缺点，并进而构造新的多载波传输技术方案，是解决下一代通信系统传输体制问题的另一重要途径。
　　 广义多载波(GMC)系统是将基于分块传输的单载波技术和基于OFDM思想的多载波并行传输技术结合起来，克服了高速数据业务时信道时延扩展造成的严重码间干扰。本论文在此背景下，研究了广义多载波并行传输技术。该技术采用宽子带传输信息，降低了对频偏的敏感度，同时，采用广义DFT调制滤波器组实现广义多载波并行传输，调整了各个子载波的中心频率，使发送端的输出信号频谱关于原点对称，使系统设计可以利用偶数个子载波传送数据。
　　 为了简化广义多载波分析系统的实现，本文利用调制型滤波器组结构上的对称性，从分块处理的角度出发，推导了广义多载波分析系统的快速实现算法，提高了运算单元的使用效率，减小了系统的实现代价。在此基础上，根据FPGA的结构特点，设计了广义多载波分析系统的FPGA实现结构，并对采用四天线接收时的FPGA实现结构做了优化，从而可以在一片Virtex-II3000 FPGA中实现四天线接收。
　　 最后，本文还讨论了多载波接收信号处理板的设计，在逻辑电路软件仿真和PCB电气连接性测试完成的基础上，搭建了不同的硬件平台，对所设计的电路进行了较为全面的测试。