【正文】 實現(xiàn)片上系統(tǒng)（SOC）設(shè)計，將大大簡化系統(tǒng)的復雜度，提高系統(tǒng)的性能，完成OFDM系統(tǒng)設(shè)計和仿真，有助于實際應(yīng)用系統(tǒng)的驗證與構(gòu)建[2]。我們甚至可以預(yù)計OFDM技術(shù)將成為4G的核心技術(shù)。隨著隨著DSP(數(shù)字信號處理),ASIC（專用集成電路）及FPGA的發(fā)展,傅里葉變換/反變換、高速Modem采用的64/128/256QAM技術(shù)、網(wǎng)格編碼技術(shù)、軟判決技術(shù)、信道自適應(yīng)技術(shù)、插入保護時段、減少均衡計算量等成熟技術(shù)的逐步引入，OFDM的應(yīng)用更為廣泛，同時其發(fā)展前景也更為廣闊。，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，計算簡便。，對于給定的時延擴展，其實現(xiàn)復雜度遠小于具有均衡器的單載波系統(tǒng)。近年來受到人們廣泛關(guān)注的一項寬帶傳輸新技術(shù)是以O(shè)FDM為代表的多載波傳輸技術(shù)。此外，受到系統(tǒng)實現(xiàn)復雜度的限制，CDMA系統(tǒng)中的Rake接收機的分支數(shù)量不能太多（目前為5左右），再高速寬帶系統(tǒng)中可分解的多徑數(shù)量較多，此時會有較大的能量損失。在保證相同帶寬的前提下，所使用的擴頻增益就不能太高，這樣就大大限制了CDMA系統(tǒng)抵抗噪聲的優(yōu)點，從而使得系統(tǒng)的軟容量受到一定的影響，如果保持原來的擴頻增益，則必須要相應(yīng)地提高帶寬。由于無線信道存在時延擴展，高速信息流的符號寬度又相對較窄，所以符號之間會存在較嚴重的符號間干擾，這對單載波系統(tǒng)中使用的均衡器提出了非常要求，即抽頭數(shù)量要足夠大，訓練符號要足夠多，訓練時間要足夠長，從而均衡算法的復雜度也會大大增加。傳統(tǒng)上克服ISI的方法有兩種：一是采用單載波調(diào)制加時域均衡的方法，另外一種是采用直接序列碼分多址（DSCDMA）加Rake接收技術(shù)。在實際的無線傳輸信道中，惡劣的無線環(huán)境會對傳輸數(shù)據(jù)帶來嚴重的影響。必讀參考資料：[1] 田耘，徐文波，張延偉等，無線通信FPGA設(shè)計，北京：電子工業(yè)出版社，.[2] 王文博，鄭侃，寬帶無線通信OFDM技術(shù)，北京：機械工業(yè)出版社，2005.[3] 卞荔，朱琦，基于IEEE OFDM系統(tǒng)的FPGA設(shè)計,南京郵電大學學報（自然科學版），2008，28（4）：7581.[4] 仇潤鶴, 劉錦高, 劉佳，基于FPGA 的OFDM 系統(tǒng)設(shè)計與 實現(xiàn)，電子技術(shù)應(yīng)用，2007 年第6 期：9194.[5] Joaquin Garcia，Rene Cumplido，On the design of an FPGABased OFDM modulatorfor IEEE ,.[6] 薛小剛，葛毅敏，Xilinx ISE FPGA/CPLD設(shè)計指南，人民郵電出版社，2007.武漢理工大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告1 目的及意義隨著用戶對各種實時多媒體業(yè)務(wù)需求的增加和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在下一代的無線通信系統(tǒng)中（4G）必須采用頻譜利用率更高、抗多徑干擾能力更強的新型傳輸技術(shù)。4．完成不少于12000字的論文的撰寫并完成答辯的相關(guān)工作。2．完成開題報告。通過ISE硬件開發(fā)平臺實現(xiàn)基于FPGA的OFDM系統(tǒng)的仿真設(shè)計。ISE是集成綜合環(huán)境的簡稱，它是Xilinx FPGA的綜合性集成設(shè)計平臺，該平臺集成了從設(shè)計輸入、仿真、邏輯綜合、布局布線與實現(xiàn)、時序分析、芯片下載與配置、功率分析等幾乎所有設(shè)計流程所需工具。FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)是一種可編程邏輯器件，它具有設(shè)計時間短、投資少、風險小的特點, 而且可以反復修改, 反復編程, 直到完全滿足需要,具有其他方式無可比擬的方便性和靈活性。此外，未來的B3G（Beyong 3G）和4G技術(shù)估計也都將以O(shè)FDM為核心。另外，標準化的3GPP LTE（長期演進）和3GPP2 AIE（空中接口演進）技術(shù)也選用OFDM及其改進型（下行OFDM、上行DFTSOFDM）作為基本多址技術(shù)。較早采用OFDM技術(shù)的包括DAB（數(shù)字廣播）和DVB（數(shù)字電視）。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名： 年 月 日導師簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學生姓名： 專業(yè)班級： 通信0502 指導教師： 工作單位：信息工程學院 設(shè)計(論文)題目: 基于FPGA的OFDM仿真設(shè)計 設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：正交頻分復用（OFDM）是寬帶無線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。武漢理工大學學士學位論文 畢業(yè)設(shè)計（論文）基于FPGA的OFDM仿真設(shè)計學院（系）： 信息工程學院 專業(yè)班級： 通信工程0502班學生姓名： 指導教師： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。作者簽名： 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關(guān)學位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本學位論文屬于保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書不保密囗 。隨著用戶對實習多媒體業(yè)務(wù)和高速移動業(yè)務(wù)需求的迅速增加，OFDM技術(shù)以其頻譜效率高，抗多徑衰落能力強，抗窄帶干擾性能好的特點，得到了廣泛的應(yīng)用：近幾年來， OFDM技術(shù)已經(jīng)取代單載波擴頻技術(shù)（如CDMA），成為主流的基本發(fā)送技術(shù)。隨后，寬帶無線接入系統(tǒng)IEEE 、。連近距離通信UWB技術(shù)的兩個備選方案之一也采用了MB（多載波）OFDM?？傊壳盁o線通信領(lǐng)域所有的新興技術(shù)幾乎都以O(shè)FDM為核心。這些特性使得FPGA可以高性能地實現(xiàn)OFDM通信系統(tǒng)的收發(fā)模塊功能。利用ISE集成的工具可以完成上述整個FPGA的開發(fā)過程。要求完成的主要任務(wù):1．查閱相關(guān)文獻資料15篇以上（其中英文文獻不少于2篇），完成不低于5000漢字（20000英文印刷符）的教師指定的相關(guān)文獻的英譯漢翻譯。3．研究OFDM的基本原理，基于FPGA進行OFDM系統(tǒng)仿真設(shè)計，要求查閱資料并選擇合適的硬件開發(fā)平臺及描述語言系統(tǒng)的設(shè)計，并對仿真結(jié)果進行分析。5．完成畢業(yè)設(shè)計周記。在當前提供的高速率傳輸?shù)母鞣N無線解決方案中，正交頻分多址（OFDM，Othorgonal Frequency Division Mutiplexing）技術(shù)具有良好的抗多徑干擾能力和更高的頻譜利用率等有點，以其為代表的多載波調(diào)制技術(shù)被認為是最有前途的方案之一。寬帶系統(tǒng)中存在的主要問題是頻率選擇性衰落引起的符號間干擾（ISI）。但是，對于高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來說，傳統(tǒng)的單載波時分多址接入（TDMA）系統(tǒng)和窄帶CDMA系統(tǒng)都很大的缺陷。對于窄帶CDMA來說，其主要問題在于擴頻增益與高速數(shù)據(jù)流之間的矛盾。CDMA系統(tǒng)一個非常重要的特點是采用閉環(huán)的功率控制，這在電路交換系統(tǒng)中比較容易實現(xiàn)，但對于分組業(yè)務(wù)來說，對信道進行預(yù)測，然后再返回功率控制，將導致較大的時延，因此對于高速的無線分組業(yè)務(wù)來說，這種閉環(huán)的功率控制問題也存在缺陷。為了滿足人們對通信的要求，新一代無線通信系統(tǒng)在技術(shù)上必須有所突破。OFDM技術(shù)具有如下優(yōu)點：，有效減少由于無線信道時間彌散所帶來的ISI，這樣就減小了接收機內(nèi)均衡的復雜度，或者僅采用插入循環(huán)前綴的方法就可以消除ISI的不利影響。，可以根據(jù)特定載波的信噪比動態(tài)地分配每個子載波的數(shù)據(jù)速率，從而顯著地提高系統(tǒng)容量。，及下行鏈路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要大于上行鏈路中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，這就要求物理層支持非對稱高速數(shù)據(jù)傳輸，OFDM系統(tǒng)可以通過使用不同數(shù)量的子信道來實現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率。目前OFDM技術(shù)已經(jīng)在眾多高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如歐洲的數(shù)字音頻和視頻廣播（DAB/DVB），北美和歐洲的高速無線局域網(wǎng)系統(tǒng)（Hiperlan/2和IEEE ）及高比特率的數(shù)字用戶線（xDSL）,還有基于IEEE （PAN）[1]以及未來的B3G無線蜂窩移動通信系統(tǒng)中都使用了OFDM技術(shù)。FPGA是20世紀90年代發(fā)展起來的大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷S著EDA技術(shù)和微電子技術(shù)的進步，F(xiàn)PGA的時鐘延遲可達到ns級，結(jié)合其并行工作方式，在超高速、實時測控方面有非常廣闊的應(yīng)用前景。2基本內(nèi)容和技術(shù)方案①基本內(nèi)容本設(shè)計主要完成OFDM系統(tǒng)的關(guān)鍵FFT/IFFT模塊的實現(xiàn)，如圖1所示。對于OFDM系統(tǒng)來說，采用并行的IFFT/FFT碟形算法是更合適的[3]， OFDM系統(tǒng)的參數(shù)，為256點FFT[4]。通過比較基4FFT和基2FFT的運算量，本設(shè)計確定選用基4FFT。圖3 OFDM在保護間隔內(nèi)插入循環(huán)前綴②技術(shù)方案本設(shè)計選用Xinlix公司ISE ，結(jié)合ISE自帶仿真工具ISE Simulator進行仿真，并采用硬件描述語言verilog HDL進行電路設(shè)計，在設(shè)計中可以直接調(diào)用ISE的IP Core FFT ，節(jié)省時間，同時保證質(zhì)量和效率。本文還將重點探索FPGA的應(yīng)用，作為參考設(shè)計，選用Xilinx System Generator在Matlab/Simulink環(huán)境下對OFDM系統(tǒng)進行建模，并生成相應(yīng)的工程，再調(diào)用ISE相應(yīng)的組件進行仿真、綜合、實現(xiàn)，并完成芯片的配置。SystemGeneratorISE圖4 System Generator的作用3 進度安排： 第12周（2月16日—3月1日）查資料最后確定論文題目。第56周（3月16日—3月29日）完成論文提綱。第1112周（4月27日—5月10日）完成論文翻譯部分。第16周（6月1日—6月7日）申請答辯。 開題人：陳亞迷 指導教師評語： 指導老師簽名： 2009 年3 月 16 日目 錄34摘 要 IAbstract II1 緒論 1 研究背景及意義 1 OFDM技術(shù) 2 MCM概述 2 OFDM的優(yōu)缺點 2 OFDM的應(yīng)用與發(fā)展 3 論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排 42 FPGA描述與HDL語言 5 引言 5 FPGA的結(jié)構(gòu)特征 6 可編程邏輯塊CLB 6 輸入/輸出模塊IOB 8 可編程互連資源PI 9 FPGA開發(fā)流程 9 Verilog HDL語言簡介 10 HDL語言概述 10 Verilog HDL語言的特點 10 Verilog HDL設(shè)計法的優(yōu)點 113 軟硬件開發(fā)平臺介紹 12 12 ISE簡介 12 ChipScope Pro概述 13 Xilinx System Generator簡介 15 硬件平臺Xilinx Virtex II介紹 164 OFDM系統(tǒng)設(shè)計與仿真實現(xiàn) 17 OFDM調(diào)制解調(diào)原理 17 ISE中IP Core實現(xiàn)FFT/IFFT變換 20 FFT IP Core介紹 20 FFT Core的調(diào)用 21 FFT Core調(diào)用仿真 21 FPGA設(shè)計的綜合 22 FPGA設(shè)計的實現(xiàn) 23 配置FPGA器件 24 24 使用ChipScope Pro進行在系統(tǒng)調(diào)試 25 25 信號分析 25 System Generator與Simulink的仿真建模 28 28 搭建系統(tǒng)模型 285 總結(jié)與展望 31 31 31參考文獻 32致謝 33摘 要正交頻分復用（OFDM）是寬帶無線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。如今第三代移動通信牌照已在我國發(fā)放，并正式投入商用，而第四代移動通信系統(tǒng)的研究己經(jīng)如火如茶的展開。FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)是一種可編程邏輯器件，它具有設(shè)計時間短、投資少、風險小的特點, 而且可以反復修改, 反復編程, 直到完全滿足需要,具有其他方式無可比擬的方便性和靈活性。本文重點驗證OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)在FPGA上的仿真實現(xiàn)。第二章重點描述FPGA及其設(shè)計,并對硬件描述語言verilog HDL的特點與其描述優(yōu)勢進行簡要的介紹。第四章詳細描述如何利用ISE集成的工具完成上述基于FPGA的OFDM系統(tǒng)開發(fā)過程，并給出相應(yīng)的仿真測試數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：OFDM,FPGA,verilog HDL,FFT/IFFT,ISEAbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a key technology in broadband wireless the user demand of multimedia services and highspeed mobile service increase so rapidly,OFDM technology is widely used for its high spectrum efficiency, antimultipath fading capability and good performance against the characteristics of narrowband interference.Now the third generation mobile municati