【正文】 ......6 編碼信道和交織........................................................................................7 第 3 章 OFDM 調(diào)制器技術(shù).........................................................................................9 OFDM 調(diào)制解調(diào)原理 ........................................................................................9 采用 IFFT 和 FFT 的 OFDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)...................................................11 第 4 章 OFDM 調(diào)制器的 MTALAB 仿真.................................................................14 IFFT 模塊 .........................................................................................................15 添加循環(huán)前綴.................................................................................................15 加窗模塊.........................................................................................................16 前導(dǎo)模塊.........................................................................................................16 成幀模塊.........................................................................................................17 第 5 章 OFDM 調(diào)制器的 VERILOG 仿真..............................................................18 OFDM 調(diào)制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計.............................................................................18武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7 子模塊仿真分析.............................................................................................18..................................................................................18 IFFT 前數(shù)據(jù)處理 .....................................................................................20 IFFT 模塊 ..................................................................................................20 添加循環(huán)前綴和加窗................................................................................21 前導(dǎo)生成模塊..........................................................................................22 成幀模塊..................................................................................................23 仿真結(jié)果的對比驗證.....................................................................................24第 6 章 總結(jié)與展望.......................................................................................................25參考文獻.........................................................................................................................28致謝.................................................................................................................................29附錄 主要英文縮寫語對照表.....................................................................................30武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論 OFDM 的研究背景在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，如何高速和可靠地傳輸信息成為人們關(guān)注的一個焦點。雖然第三代移動通信比現(xiàn)有的傳輸速率快上千倍，但其數(shù)據(jù)傳輸速率也僅有2Mbit/s，第四代移動通信系統(tǒng)計劃已經(jīng)開始研究。第四代移動通信以正交頻分復(fù)用(OFDM)作為核心技術(shù)之一。OFDM 調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)為實現(xiàn)高效的抗干擾調(diào)制技術(shù)和提高頻帶利用率開辟了一條的新路徑。20 世紀(jì) 60 年代已經(jīng)提出了 OFDM 的基本原理，有關(guān) OFDM 的專利在 1970年 1 月首次公開發(fā)表，1971 年 Weinstein 和 Ebert 又提出用離散傅立葉變換來等效多個調(diào)制解調(diào)器的功能，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使 OFDM 技術(shù)更趨于實用化。近年來，隨著數(shù)字信號處理（DSP）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）技術(shù)的發(fā)展才使得制約 OFDM 技術(shù)發(fā)展的屏障不復(fù)存在，OFDM 也因而變得更加實用。正交頻分復(fù)用（OFDM ）是一種特殊的多載波傳輸調(diào)制（MCM）技術(shù)，它可以被看做是一種調(diào)制技術(shù)，也可以被當(dāng)做是一種復(fù)用技術(shù)。OFDM 系統(tǒng)既可以維持發(fā)送符號周期源于大于多徑時延，又能夠支持高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并且不需要復(fù)雜的信道均衡。 OFDM 的研究目的和意義本文的研究目的是從各方面深入研究正交頻分復(fù)用理論，領(lǐng)會 OFDM 基帶處理技術(shù)、FPGA 電路設(shè)計的關(guān)鍵思想，并給予 FPGA 設(shè)計，實現(xiàn) OFDM 系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊和基帶處理中的調(diào)制解調(diào)器，并給出仿真結(jié)果。基于 PFGA 實現(xiàn) OFDM 通信系統(tǒng)，能有效降低電路復(fù)雜度，運用先進的算法提升通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)，采用計算機輔助設(shè)計，實現(xiàn)電子設(shè)計自動化，便于移植、集成和大規(guī)模生產(chǎn)。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2第 2 章 OFDM 技術(shù)基礎(chǔ) OFDM 的基本原理 眾所周知無線通信傳輸信號的路徑有很多，這就是所謂的多徑效應(yīng)，OFDM 的最初提出是為了解決多徑效應(yīng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｔ跀?shù)字通信系統(tǒng)中，我們通常采用的通信系統(tǒng)是單載波傳輸系統(tǒng)模型如圖 所示。??tgtjwe0 tjwe0??tg?信道圖 2. 1 單載波傳輸示意圖圖中 g(t)是匹配濾波器(對于給定的碼元波形，使得輸出信噪比最大的線性濾波器)，在傳輸速率并不高的情況下，這種系統(tǒng)因時延產(chǎn)生的碼間干擾不是特別嚴(yán)重，能通過均衡技術(shù)消除這種干擾。所謂碼間干擾（ISI ）就是當(dāng)一個碼元的時延信號產(chǎn)生的拖尾延伸到相鄰碼元時間中時，會影響信號的正確接收，導(dǎo)致系統(tǒng)誤碼性能的降低，這類干擾就被稱作碼間干擾。但是對于寬帶業(yè)務(wù)來說，由于數(shù)據(jù)傳輸速率較高，高數(shù)據(jù)傳輸速率使得碼元周期非常小，如果碼元傳輸出現(xiàn)多徑時延，可能會影響到后面好幾個碼元。這就對均衡提出了更高的要求，需要引入復(fù)雜的均衡算法，并且要考慮到算法的收斂速度和可實現(xiàn)性。從另一個角度去看，當(dāng)信號的帶寬接近或者超過信道的相干帶寬時，信道的時間彌散就會導(dǎo)致頻率選擇性衰落，使得同一個信號中不同的頻率成分體現(xiàn)出不同的衰落特性，所以多載波傳輸技術(shù)的運用就是一種必然趨勢。OFDM 是一種多載波調(diào)制（MCM ）技術(shù)，其基本原理就是把高速的數(shù)據(jù)流經(jīng)過串并變換，分配的傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。由于每個子信道中的碼元周期會相對增加，因此可以減輕由無線信道的多徑時延擴展所產(chǎn)生的時間彌散性對系統(tǒng)的影響，并且還可以在 OFDM，碼元之間插入保護間隔，令保護間隔大于無線信道的最大時延擴展，這樣就可以最大限度地消除由于多徑帶來的碼間干擾（ISI） ，而且一般采用循環(huán)前綴作為保護間隔，從而可以避免由多徑帶來的信道間干擾（ICI） [1]。武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）3隨著 OFDM 技術(shù)的發(fā)展與興起，考慮到能用 OFDM 技術(shù)來進行高速數(shù)據(jù)傳輸，它能夠很好地對抗信道的頻率選擇性衰落，減少甚至消除碼間干擾的影響。OFDM 是一項多載波傳輸技術(shù)，可以被當(dāng)作是一種調(diào)制技術(shù)，也可以被看作是一種復(fù)用技術(shù)。其基本原理是把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流串并變換后分解為若干個并行的子數(shù)據(jù)流（也可以看作將一個信道劃分為若干個并行的相互正交的子信道） ，這樣的話每個子數(shù)據(jù)流的速率比串行過來的數(shù)據(jù)流低得多（速率變?yōu)槎嗌偃Q于變換為多少路并行數(shù)據(jù)流） ，因此每個子信道上的碼元周期將會變長，每個子信道上便是平坦衰落，然后用每個子信道上的低速率數(shù)據(jù)去調(diào)制相應(yīng)的子載波，從而構(gòu)成多個低速碼元合成的數(shù)據(jù)的發(fā)送傳輸系統(tǒng)基本原理圖如圖 。S / P積分判決積分判決積分判決P / S＋信道1jte?0jt1Njt?? ?0jte??1jt1Njte??? ?d1?d??stdd圖 2. 2 OFDM 系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)原理框圖在單載波系統(tǒng)中，一次干擾或衰落就可能導(dǎo)致整個鏈路性能惡化甚至失效，但是在多載波系統(tǒng)中，某一時刻僅僅會有少部分子信道受到衰落的影響，從而不會使得整個通信鏈路性能失效。在衰落信道中，根據(jù)多徑信號最大時延 和碼元時間 的關(guān)系，可以把性能mTsT降級分為平坦衰落和頻率選擇性衰落兩種類型。如果 ，則信道呈現(xiàn)平坦衰落。在這種情況下，一個碼元的多徑時延分量都在一個碼元的持續(xù)時間內(nèi)到達，因此信號不可分辨，此時就不會引起碼間干擾，因為此時信號的時間擴展并不會導(dǎo)致相鄰接收碼元的顯著重疊。如果 ，則信道會呈現(xiàn)頻率選擇性衰落。只msT要一個碼元的多徑時延擴展超出了碼元持續(xù)時