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基于COFDM无线高速数字图像传输系统发送端研究实现

作　者: 陈思宇
导　师: 冯钢
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OFDM 多径效应 FPGA 硬件实现
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 172次
引　用: 1次
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内容摘要

近几年来,在宽带无线通信系统中,OFDM(正交频分复用)技术已经逐渐取代单载波扩频技术(如CDMA),成为下一代移动通信系统的核心技术。OFDM既可以被认为是一种调制技术,也可以被看作是一种复用技术。它将高速率的数据通过串并变换分散到多个子信道上去,并使用正交的载波进行调制。OFDM技术具有频谱效率高、抗多径效应和抗频率选择性衰落等优点,并且可以采用快速傅里叶逆变换和快速傅里叶变换来进行调制和解调,易于硬件实现。“无线高速数字图像传输系统”有效带宽约为24MHz ,并且传输系统一端处于高速移动的状态,这对整个系统的设计提出了很高的要求。本项目采用了COFDM技术来满足设计的要求。无线信道是最为复杂的信道之一,无线信道帧结构设计的合理性对整个系统的性能起到决定性的作用。本项目根据决定OFDM系统性能的三大重要参数,设计了合理的帧结构,使系统能够适应复杂的无线信道,文中将详细讨论OFDM系统设计的方法。本论文的重点是OFDM发送端基带部分的FPGA实现和中频部分的实现。基带部分主要完成信道编码、子载波映射、数字调制和OFDM调制等功能,中频部分完成速率匹配、数字上下变频等功能。在OFDM算法基础上,参考IEEE 802.11a标准,针对需要达到的性能指标,对部分设计进行的改进和优化。整个系统经过协同仿真验证,并且最后下载到硬件中成功实现,性能测试满足设计要求。本文的主要内容如下:1、OFDM技术和FPGA硬件理论知识介绍;2、OFDM系统参数和链路帧结构的设计方法;3、OFDM系统基带发送端算法设计和FPGA实现;4、OFDM系统中频发送端和接收端的设计和实现。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-16
第一章引言  16-22
  1.1 移动无线通信的发展  16-17
  1.2 相关技术发展动态  17-18
    1.2.1 COFDM 技术的发展历程  17-18
    1.2.2 可编程逻辑器件  18
  1.3 课题来源和研究任务  18-19
  1.4 本项目开发流程简介  19-20
  1.5 论文主要内容  20-22
第二章 OFDM 系统的设计和帧结构  22-35
  2.1 无线信道的传播特征  22-25
    2.1.1 无线信道的多径衰落  22-23
    2.1.2 无线信道的时变性  23-24
    2.1.3 无线衰落信道特性的相关因素  24-25
  2.2 OFDM 的基本原理  25-31
  2.3 OFDM 存在的问题  31
  2.4 系统参数指标和帧结构  31-35
第三章基带部分的设计和实现  35-68
  3.1 基带部分系统框图  35-36
  3.2 卷积编码  36-38
    3.2.1 卷积编码参数的选择  36-37
    3.2.2 卷积编码的实现  37-38
    3.2.3 寄存器清零  38
  3.3 交织  38-43
    3.3.1 块交织  39-40
    3.3.2 卷积交织  40-43
  3.4 频域分配  43-47
    3.4.1 发送端子载波的升采样  44-45
    3.4.2 接收端有效数据的提取  45-47
  3.5 导频  47-51
    3.5.1 导频的结构设计原则  47-48
    3.5.2 导频图案的选取  48-51
  3.6 数字调制  51-53
    3.6.1 PSK  51
    3.6.2 QAM  51
    3.6.3 调制方式的选择  51-52
    3.6.4 16QAM 调制的实现  52-53
  3.7 OFDM 调制  53-59
    3.7.1 IFFT 运算的实现  53-55
    3.7.2 加循环前缀  55-57
    3.7.3 加窗技术  57-59
  3.8 峰平比抑制  59-63
    3.8.1 PAPR 的定义和概率分布  60-61
    3.8.2 减小峰平比的方法  61-62
    3.8.3 PAPR 的实现  62-63
  3.9 同步码设计  63-65
    3.9.1 同步码的构成  64
    3.9.2 成形滤波  64-65
  3.10 组帧  65-68
    3.10.1 实现结构  66
    3.10.2 仿真结果  66-68
第四章中频部分的设计和实现  68-76
  4.1 中频芯片简介  68
  4.2 中频系统框图  68-70
  4.3 AD9957 工作模式  70-71
  4.4 中频系统芯片的配置  71-74
    4.4.1 AD9957 的配置  71-72
    4.4.2 AD6655 的配置  72-74
  4.5 中频FPGA 的处理  74
  4.6 中频数字信号处理的改进  74-76
第五章频谱分析和性能测试  76-81
  5.1 频谱分析  76-77
  5.2 性能测试  77-81
    5.2.1 误码率测试  77-79
    5.2.2 资源消耗  79-81
第六章结论  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-86
个人简历  86-87
攻读硕士期间的科研成果  87-88

基于COFDM无线高速数字图像传输系统发送端研究实现

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