【正文】 肖老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、忘我的工作熱情以及平易近人的作風(fēng)是我學(xué)習(xí)的榜樣和動(dòng)力。由于多載波系統(tǒng)會(huì)存在導(dǎo)致較大的峰值 平均功率比 (PARP)，這就對(duì)發(fā)射機(jī)內(nèi)的放大器的線性度提出了很高的要求，可能會(huì)帶來(lái)信號(hào)畸 變，是信號(hào)的頻譜發(fā)生變化，使得系統(tǒng)的正交性遭到破壞，產(chǎn)生干擾。然而由于無(wú)線信道存在時(shí)變性，在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的頻率偏移，例如多普勒頻移，或者由 于發(fā)射機(jī)載波頻率與接收機(jī)本地振蕩器之間存 在的頻率偏差，都會(huì)使得 OFDM 系統(tǒng)子載波之間的正交性遭到破壞，從而導(dǎo)致子信道間干擾（ ICI），這種對(duì)頻率偏差的敏感性是 OFDM 系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)之一。這對(duì)接收機(jī)的復(fù)雜度是個(gè)很大的簡(jiǎn)化。作為 OFDM 系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)之一的信道估計(jì)，它的性能直接影響到未來(lái)移動(dòng)通信的通信品質(zhì)。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 OFDM 仿真波形圖 仿真結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證 將 Verilog 的仿真結(jié)果與 MATLAB 的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，圖 展示的是Verilog 仿真值與 MATLAB 計(jì)算結(jié)果的均方誤差。 圖 添加 循環(huán)前綴和加窗函數(shù)仿真波形 前導(dǎo)生成模塊 首先將一個(gè)符號(hào)的 SYNCP 的數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在 256*16bit 的 ROM 中， SYNCM采用 SYNCP 取反的結(jié)果，不會(huì)單獨(dú)再存放于 ROM 中。數(shù)據(jù)進(jìn)行 BPSK/DBPSK 映射的時(shí)候，由于調(diào)制方式差異的原因，如果 DATA緊跟著 FCH 輸入完就輸入進(jìn)行 DBPSK 映射，那么 DBPSK 的輸出會(huì)比 BPSK 輸出晚兩個(gè)時(shí)鐘才會(huì)開(kāi)始，所以需要 讓 DATA 提前兩個(gè)時(shí)鐘輸入。 圖 添加循環(huán)前綴 02 35 8 I F F T2 5 5F C HD A T A取 實(shí) 部運(yùn) 算S i g n a l_ i f f t00 循 環(huán) 前 綴 C P c’0 … c ’2 9 c ’3 0 … … c ’2 8 5 帶 循 環(huán) 前 綴 的 數(shù) 據(jù) 塊 O F D M符 號(hào) c0 c1 c2 … … c2 2 6…c2 5 5 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 加窗模塊 采用特定的窗函數(shù)，每個(gè)符號(hào)邊界的 8 個(gè)采樣點(diǎn)使用升余弦函數(shù)，其余采樣點(diǎn)窗函數(shù)值設(shè)置為 1。為消除 ISI 和多徑造成的ICI 的影響，添加循環(huán)前綴，循環(huán)前綴大小為 30 采樣點(diǎn)。其中每一個(gè) IDFT 輸出的數(shù)據(jù)符號(hào) sk 都是由所有子載波信號(hào)經(jīng)過(guò)疊加而成的，既對(duì)連續(xù)的多個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)制的子載波的疊加信號(hào)進(jìn)行抽樣得到的。采用 IFFT 和 FFT 的 OFDM 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。 開(kāi)始的 OFDM 符號(hào)可以表示為： ????????????????? ???? ? ??TttttTtttttfjTttr e c tdtsssssNisisi?0)](2e x p [)2/(Re)( 10?() 一旦將要傳輸?shù)谋忍胤峙涞礁鱾€(gè)子載波上，某一種調(diào)制模式則將它們映射為子載波的幅度和相位，通常采用等效基帶信道來(lái)表示 OFDM 的輸出信號(hào) : ??????????????? ? ??TttttTtttttTijTttr e c tdtsssssNissi?0)](/2e x p [)2/()( 10? () 其中 s(t) 的實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng) OFDM 符號(hào)的同相 (Inphase) 和正交武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 (Quadraturephase)分量，在實(shí)部系統(tǒng)可以分別與相應(yīng)子載波的余弦分量和 正弦分量相乘，構(gòu)成最終的子信道信號(hào)和合成的 OFDM 符號(hào)。編碼可以采用各種碼，如 :：分組碼、卷積碼等，其中卷積碼的效果要比分組碼好。在高度散射的信道中，信道記憶長(zhǎng)度很長(zhǎng)，循環(huán)前綴 CP 的長(zhǎng)度必須很長(zhǎng)，才能使 ISI盡量不出現(xiàn)。由于無(wú)線信道常常是衰落信道，需要不斷對(duì)信道進(jìn)行跟蹤，因此導(dǎo)頻信息也必須不斷地傳送；二是復(fù)雜度較低和導(dǎo)頻跟蹤能力良好的信道估計(jì)器的設(shè)計(jì)。 對(duì)十突發(fā)式的數(shù)據(jù)傳輸，一般是通過(guò)發(fā)送輔助信息來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。對(duì)于單載波系統(tǒng)，相位噪聲和頻率偏移只是導(dǎo)致信噪比損失，而不會(huì)引入干擾。而且，系統(tǒng)會(huì)區(qū)分受損的子載波的信噪比以及選擇在哪個(gè)信道上傳輸。 圖 展示了基于 G3PLC 協(xié)議的 OFDM 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖。 OFDM 的解決方法是把符號(hào)后面長(zhǎng)度是Tg（保護(hù)間隔的長(zhǎng)度）的部分拿到每個(gè)符號(hào)的前面當(dāng)做保護(hù)間隔來(lái)傳輸，這種方法就叫做循環(huán)前綴。如果 msTT ，則信道呈現(xiàn)平坦衰落。從另一個(gè)角度去看，當(dāng)信號(hào)的帶寬接近或者超過(guò)信道的相干帶寬時(shí)，信道的時(shí)間彌散就會(huì)導(dǎo)致頻率選擇性衰落，使得同一個(gè)信號(hào)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(yùn)用就是一種必然趨勢(shì)。 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(huì) OFDM 基帶處理技術(shù)、 FPGA 電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵思想，并給予 FPGA 設(shè)計(jì)，實(shí)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。 simulation 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................1 OFDM 的研究背景 ............................................................................................1 OFDM 的研究目的和意義 ................................................................................1 第 2 章 OFDM 技術(shù)基礎(chǔ) ...............................................................................................2 OFDM 的基本原理 ............................................................................................2 OFDM 技術(shù)的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................4 OFDM 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) ....................................................................................5 同步技術(shù) ....................................................................................................5 信道估計(jì) ....................................................................................................6 降低峰值 平均功率比 ................................................................................6 均衡 ............................................................................................................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(jì) .............................................................................18 子模塊仿真分析 .............................................................................................18 IFFT前數(shù)據(jù)處理 .....................................................................................20 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 IFFT 模塊 .........................................................................