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基于认知无线电的次用户接收机OFDM解调方案设计及FPGA实现

作　者: 王海
导　师: 曾桂根
学　校: 南京邮电大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 认知无线电 OFDM FPGA 调制解调
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 55次
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内容摘要


认知无线电(Cognitive Radio, CR)具有感知周围无线电环境的能力,能提高频谱的利用率和通信系统的容量。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术是一种被高度认可的、能够有效提高频谱资源利用率的通信技术。将OFDM调制解调技术应用到认知无线电的次用户通信中、并在FPGA下进行方案设计与实现,是当前认知无线电技术发展的必然选择。本论文在FPGA硬件平台下研究并实现了OFDM解调器的详细实现方案。本文首先介绍了课题背景及认知无线电和OFDM技术的研究动态及应用现状,详细阐述了OFDM调制解调的基本原理及接收端解调系统中符号同步、载波同步及信道均衡等关键技术的原理。根据项目的实际要求对物理层主要参数、帧结构以及整个OFDM接收端解调方案进行了设计。其次重点分析了ADC采样、正交解调、低通滤波、符号同步、载波同步、速率转换、FFT解调、信道均衡、剩余相位跟踪及解扰和QAM逆映射各模块在FPGA上实现的相关算法、结构框图及处理流程,并使用VHDL语言在Altera公司的FPGA开发板上实现了OFDM解调系统。通过对最终搭建好的认知无线电验证平台进行实际测试,结果表明：本文设计并实现的OFDM解调器能够很好的完成接收端的数据解调,其功能和指标均能满足项目要求。论文最后主要介绍了本课题中遇到的几种FPGA常用设计思想,对课题开发中遇到的实际问题进行了说明,并给出了一些常用的解决方法。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-15
  1.1 课题背景及研究意义  8-10
  1.2 国内外研究动态及应用现状  10-13
  1.3 论文所做的工作及内容安排  13-15
第二章 OFDM技术的基本原理  15-29
  2.1 OFDM基本模型  15-16
  2.2 FFT在OFDM系统中的应用  16-17
  2.3 OFDM系统循环前缀CP的引入  17-18
  2.4 OFDM系统架构  18-19
  2.5 OFDM系统的主要优缺点  19-21
  2.6 OFDM接收端关键技术及原理  21-29
    2.6.1 符号同步  21-23
    2.6.2 载波同步  23-25
    2.6.3 信道均衡  25-26
    2.6.4 剩余相位纠正  26-29
第三章 OFDM接收端方案设计  29-38
  3.1 主要参数  29-31
  3.2 帧结构  31-34
  3.3 接收端解调系统方案设计  34-38
第四章 OFDM解调各模块设计及FPGA实现  38-65
  4.1 FPGA及其配套软件简介  38-40
    4.1.1 FPGA简介  38-39
    4.1.2 VHDL语言及其配套软件  39-40
  4.2 解调各模块的FPGA设计与实现  40-65
    4.2.1 模数转换(ADS6142模块)  40-41
    4.2.2 正交解调(ddstest模块)  41-44
    4.2.3 低通滤波(Filter模块)  44-47
    4.2.4 符号同步(Syn模块)  47-50
    4.2.5 载波同步(CFO模块)  50-51
    4.2.6 速率转换(speed_change模块)  51-53
    4.2.7 FFT解调(fft模块)  53-56
    4.2.8 信道均衡(Channel_equalizer模块)  56-57
    4.2.9 剩余相位跟踪及解扰(Phase tracking模块)  57-61
    4.2.10 QAM逆映射(V_QAM模块)  61-65
第五章 测试结果及设计中遇到的问题和几种FPGA设计思想  65-72
  5.1 实验调试结果  65-68
  5.2 FPGA的几种常用设计思想  68-70
    5.2.1 乒乓处理  68-69
    5.2.2 串并转换  69
    5.2.3 流水线操作  69-70
  5.3 设计中遇到的问题及处理技巧  70-72
第六章 总结与展望  72-73
  6.1 论文总结  72
  6.2 课题展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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