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应用于低压电力线通信的OFDM基带系统的FPGA实现

作　者: 李晓博
导　师: 杨刚
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 电力线通信 正交频分复用 基带传输系统 FPGA
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


电力线通信技术是利用现有的配电网低压线路实现数据传输的一种通信方式,它具有布网简单、方便,成本低廉等优点,因而受到越来越多地关注,是一种发展前景被十分看好的宽带接入技术。而正交频分复用(简称OFDM)技术由于其频谱利用率高,可以有效对抗多径衰落等优点被用做电力线通信的调制解调技术,可以说OFDM技术的发展和进步,加快了电力线通信技术在实际中应用的步伐。本文首先介绍了电力线通信的国内外发展现状以及OFDM技术的优缺点,然后阐述了OFDM的基本原理,介绍了IFFT/FFT、保护间隔和循环前缀在OFDM系统中的应用,同时给出了OFDM系统的基本模型。紧接着介绍了本系统所使用的FPGA芯片以及FPGA开发流程和EDA开发工具。然后从OFDM传输系统的整体方案入手,给出了本系统的基本参数和数据结构,紧接着重点研究了其基带部分各模块的原理,完成了整个基带处理器各个模块的设计及其在Altera公司的FPGA芯片上的实现方案。设计的模块包括:发射端的加扰、卷积编码、块交织、星座映射、插入导频、IFFT、添加循环前缀以及接收端的同步、FFT、星座解映射、解交织、Viterbi译码等,并给出了相应模块在Quartus II下的仿真结果。然后说明了发射机和接收机各个模块的整合过程,并给出了它们在寄存器传输级的综合网表以及占用FPGA资源的情况和相应的仿真结果,最后总结全文,指出了论文中的不足之处以及需要完善的方面并指明了今后的研究方向。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 电力线通信概述  7
  1.2 电力线通信的发展现状  7-9
    1.2.1 国外电力线通信的发展现状  7-8
    1.2.2 国内电力线通信的发展现状  8-9
  1.3 正交频分复用技术简介  9-10
  1.4 正交频分复用的优缺点  10-12
  1.5 本课题研究背景及论文主要内容  12-15
第二章 正交频分复用系统的基本原理  15-25
  2.1 OFDM 基本原理  15-19
  2.2 快速傅里叶变换在OFDM 系统中的应用  19-21
  2.3 OFDM 的保护间隔和循环前缀  21-23
  2.4 OFDM 系统的组成框图  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 FPGA 开发流程及EDA 开发工具简介  25-31
  3.1 FPGA 概述  25-26
  3.2 FPGA 开发流程介绍  26-27
  3.3 EDA 工具简介  27
  3.4 HDL 语言简介  27-29
    3.4.1 VHDL 语言与VerilogHDL 语言  27-28
    3.4.2 两种HDL 语言的比较  28-29
    3.4.3 Verilog HDL 设计法的优点  29
  3.5 本章小结  29-31
第四章 OFDM 系统方案概述  31-37
  4.1 OFDM 系统总体方案设计  31-33
  4.2 OFDM 系统性能参数及数据结构  33-36
    4.2.1 OFDM 系统的基本参数  33-35
    4.2.2 OFDM 系统的数据结构  35-36
  4.3 本章小结  36-37
第五章 OFDM 基带传输系统各主要模块的FPGA 实现  37-67
  5.1 发射机部分模块的设计及实现  37-55
    5.1.1 加扰模块  37-38
    5.1.2 卷积编码模块  38-39
    5.1.3 交织模块  39-42
    5.1.4 星座映射模块  42-44
    5.1.5 插入导频模块  44-46
    5.1.6 FFT/IFFT 模块  46-53
      5.1.6.1 FFT 原理  46-47
      5.1.6.2 FFT 模块的设计及实现  47-53
    5.1.7 组帧模块  53-55
  5.2 接收机部分模块的设计及实现  55-66
    5.2.1 同步模块  55-62
      5.2.1.1 Schmidl & Cox 算法原理  56-59
      5.2.1.2 同步模块的设计及实现  59-62
    5.2.2 星座解映射模块  62
    5.2.3 解交织  62-63
    5.2.4 Viterbi 译码  63-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章 OFDM 基带系统整合及仿真结果  67-75
  6.1 发射机各模块整合及仿真结果  67-69
  6.2 接收机各模块整合及仿真结果  69-71
  6.3 联合测试结果  71-75
第七章 总结与展望  75-77
  7.1 全文总结及贡献  75
  7.2 下一步工作展望  75-77
致谢  77-79
参考文献  79-83
研究生期间参加科研及发表论文情况  83-84

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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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