OFDMA和频谱感知验证平台的设计与实现

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本学位论文的研究课题来源于国家科技重大专项课题“超高速无线局域网无线接口关键技术研究与验证”(项目编号:2012ZX03004005-003),该项目主要研究下一代超高速无线局域网(NUHT,Next Ultra High Throughput WLAN)的无线接口关键技术。下一代超高速无线局域网对系统的链路吞吐量提出了更高的要求,而正交频分多址接入(OFDMA,Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技术和频谱感知技术是NUHT将采用的两项核心关键技术,研究OFDMA以及频谱感知在下一代超高速无线局域网中的应用有着重要的意义。  论文根据NUHT R1.0物理层协议规范,设计了一个OFDMA和频谱感知的验证平台并实现了其中的部分模块。验证平台由基带通信、数字上下变频和频谱感知三个部分组成。基带通信部分分为发射端和接收端两个部分,每个部分又包含若干信号处理模块,如编码模块、解码模块、IFFT/FFT模块、同步模块等,各模块按照一定的时序同步运行,完成基带通信系统的收发工作;根据数字变频的相关基本理论,设计了发射端的数字上变频模块与接收端的数字下变频模块,完成了基带信号与数字中频信号的相互转换;根据能量检测频谱感知算法设计了能量判决统计模块,实现了对信号的简单检测。验证平台的所有模块都使用硬件描述语言Verilog和Xilinx提供的IP核来实现的,硬件平台使用Xilinx的Virtex-5型现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)开发板。  全文共分为六章。第1章主要介绍课题背景、FPGA的应用以及全文的章节安排。第2章介绍超高速无线局域网以及OFDM的基本概念,讨论NUHT的关键技术、OFDM的基本原理和频谱感知技术等。第3章根据NUHT R1.0物理层协议规范,给出OFDMA和频谱感知验证平台三个部分的方案设计,包括基带通信部分、数字变频部分和频谱感知部分。第4章详细论述基带部分发射端和接收端各个模块的硬件实现方法,通过仿真和在线测试验证了相应设计的正确性与可行性。第5章给出验证平台数字上、下变频部分和频谱感知部分的具体实现方法,并进行了相应的仿真验证和在线调试。第6章总结全文,并指出下一步的研究方向。
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