基于FPGA的多频带UWB-OFDM基带系统的设计与实现

摘要

本文针对标准多频带UWB-OFDM无线通信系统，提出了适用于该系统的基带系统设计方案以及基于FPGA的基带系统硬件实现方案。由于多频带UWB-OFDM系统是将跳频技术使用在普通OFDM系统后生成的，所以本文首先对单频带OFDM技术和UWB技术做了大量细致的分析和介绍，并从理论的角度，对整个多频带UWB-OFDM基带系统发射机和接收机的各功能模块的意义和原理进行了详细的分析和研究，主要包括信道编解码、符号交织解交织、基带数字调制解调、帧结构构成等部分，然后在ECMA-368标准的基础上提出了适合于本系统各功能参数指标的基带发射机和接收机设计方案。
　　 本研究在已确定的基带系统发射机和接收机方案的基础上，提出了基于FPGA的基带系统各功能模块的硬件设计方案与实现流程。利用VHDL语言编写各功能模块的仿真程序，并在QUARTUS29.1开发环境中逐一进行门级仿真验证。最后利用Altera CycloneⅢ系列的EP3C120F780C7开发板对整个基带系统的发射机和接收机进行板级测试验证。在对整个基带系统的验证结果进行详细分析后表明，本文提出的基于FPGA的基带系统硬件设计方案是合理的，可以满足系统的设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

第一节 OFDM技术简介

1.1.1 OFDM技术的发展史及应用

1.1.2 OFDM技术的特点

第二节 UWB技术简介

1.2.1 UWB技术的发展史及应用

1.2.2 UWB技术的特点

第三节 本文的主要内容和结构

第二章 多频带UWB-OFDM系统的基本原理

第一节 UWB无线通信技术基本原理

2.1.1 UWB定义

2.1.2 UWB系统的两种实现方案

第二节 OFDM技术的基本原理

2.2.1 OFDM系统的基本模型

2.2.2 基于快速傅里叶正反变换的多载波正交调制解调

2.2.3 循环前缀和保护间隔

第三节 本章小结

第三章 多频带UWB-OFDM基带系统的研究与设计

第一节 系统发射机各功能模块的研究与设计

3.2.1 卷积编码的研究与设计

3.2.2 交织的研究与设计

3.2.3 基带数字调制的研究与设计

3.2.4 帧结构的研究

第二节 系统接收机各功能模块的研究与设计

3.3.1 QPSK解调

3.3.2 符号解交织

3.3.3 维特比译码

第三节 本章小结

第四章 基于FPGA的多频带UWB-OFDM基带系统的设计

第一节 FPGA芯片及开发环境

4.1.1 FPGA芯片简介

4.1.2 FPGA开发平台

第二节 基于FPGA的维特比译码的研究

4.2.1 维特比译码器IP核Viterbi v9.1

4.2.2 本系统维特比译码模块的FPGA实现

第三节 基于FPGA的基带其它相关技术的研究

4.3.1 卷积码编码

4.3.2 符号交织解交织

4.3.3 QPSK调制/解调

4.3.4 组帧模块

4.3.5 跳频

第四节 本章小结

第五章 系统板级验证

第一节 验证流程

第二节 系统板级验证结果分析

第三节 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢