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分数傅立叶变换(FRFR, Fractional Fourier Transform)作为傅立叶变换的广义形式，能够同时给出信号的时域信息和频域信息，正是由于此特性，目前FRFT在信号处理特别是光学信息处理中已经得到了广泛的关注。对FRFT的研究发现，FRFT的定义形式分为经典分数福利叶变换和加权分数傅立叶变换两类。本文从基于四项加权分数傅立叶变换(4-WFRFT,4-Weighted Fractional Fourier Transform)的通信系统的硬件实现特性出发，同时致力于接收端同步方式对4-WFRFT通信系统信号实现特性的影响。首先，从WFRFT的基本理论出发，分析了WFRFT提出的定义形式与演变历程，给出了离散4-WFRFT的表达形式，并基于此4-WFRFT的信号表达形式分析了通信系统中信号的表现形式及信号实现特性；在4-WFRFT信号特性的基础上设计4-WFRFT通信系统基本结构。其次，针对4-WFRFT通信系统的系统结构设计出基于ALTERA公司FPGA硬件资源的硬件实现平台。硬件平台中以ALTERA公司EP1C20F324I7型FPGA核心芯片和其它辅助硬件资源为基础，设计并搭建整个4-WFRFT通信系统收发信机硬件平台，最终实现信号在发端编码、核心4-WFRFT算法处理、信道传输、接收端4-WFRFT算法反变换、信号解码等通信的整个过程。在硬件实现过程中实现了乘法器模块、FFT IP核调用模块、数据缩放模块和分频器等模块的设计并对现有实现方式进行优化改进以提高硬件资源使用效率。最后，对采用不同同步方式信号的星座图实现特性、实现复杂度和同步指标进行分析对比，得到不同同步方式下硬件实现平台的优劣。硬件实现结果表明，从基本的先同步后加权方式设计硬件平台出发可以实现硬件平台较低的复杂度和较短的同步建立时间，但却无法实现4-WFRFT通信系统的理想星座图特性；而先加权后同步系统虽然可以实现信号的星座图特性，但这是以牺牲系统的复杂度、同步建立时间和通信系统传输效率为前提的；正是因此一种改进的同步方式在本文中被提出，这种同步方式的硬件实现可以在实现理想信号星座图的前提下提高系统传输效率，但它需要更高的复杂度。