OFDM基带系统的FPGA实现及发射机设计

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近些年来,由于OFDM技术频谱利用率高,抗多径、噪声性能强等原因越来越受到关注。随着对嵌入式OFDM系统需求的不断增强,本课题完成了一种基于FPGA平台的OFDM基带系统以及一种OFDM发射机的设计。  本课题主要工作内容如下:  (1)结合FPGA实现平台,本文中解决了如下OFDM系统关键问题,包括:①提出一种改进的基于sinc函数的峰值抵消技术。该技术的核心为采用一种经过频谱滚降处理的sinc函数做为抵消函数,不会引入带外干扰并有效地降低PAPR,仿真说明,该方法可以将PAPR压制在业界普遍认可的7dB~8dB以下;②提出一种由经典的时域ML方法与基于子载波功率检测的频域整数倍频偏同步方法的联合算法。该方法由ML算法完成小数倍频偏校正,而提出的基于子载波功率检测的频域整数倍频偏同步方法则克服了ML方法在做整数倍载波频偏校正时数据精度与整数倍频偏个数之间的矛盾,可以对2MHz以内的载波频偏做出估计和校正;③针对符号同步提出一种优化算法来生成用于同步的短训练序列,这种优化算法的核心是根据短训练序列的相关曲线、PAPR和频谱要求做为优化准则,通过计算机的随机测试来生成满足要求的短训练序列,避免了大量的复杂推导运算。所有模块均已经通过chipscope在线测试验证。  (2)完成了其它一些OFDM基带系统中必要的模块的算法选取、实现、优化以及验证工作,包括帧同步、FFT/IFFT、QAM解调和纠错编码模块;所有模块均已经通过chipscope在线测试验证。  (3)实现了一种基于FPGA的OFDM基带处理系统。该系统发送数据率为24Mbps,经过验证,该系统可以在加入了幅值衰减、相位偏移以及载波偏移的模拟信道情形下正确完成数据传输。  (4)完成了OFDM发射机的设计与调试。该发射机采用高集成度、高稳定性的芯片来完成以满足小型化便携性的要求,发射功率在不增加外部PA的前提下高达18.5dBm,对通信距离估算结果表明在理想情况下通信距离可达500米,能够满足基本室内通信需求。
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