無線局域網(wǎng)(WLAN)是未來移動通信系統(tǒng)的重要組成部分。由于擺脫了有線連接的束縛，無線局域網(wǎng)具有移動性好、成本低以及網(wǎng)絡傳輸故障少等諸多優(yōu)點，得到了越來越廣泛的發(fā)展與應用。正交頻分復用(OFDM)技術(shù)具有抗多徑衰落，頻譜利用率高等優(yōu)點，特別適合于無線環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)傳輸，是高速無線局域網(wǎng)的首選技術(shù)之一。從IEEE802.11a，IEEE802.11g到IEEE802.1n都是以OFDM為基礎。隨著OFDM技術(shù)的普及以及下一代通信技術(shù)對OFDM的青睞，研究與實現(xiàn)應用于無線局域網(wǎng)的OFDM關鍵技術(shù)具有一定的意義。 本文首先介紹了WLAN的基本概念及相關協(xié)議標準和OFDM系統(tǒng)的工作原理，并描述了基于IEEE802，11a和IEEE802.11n標準的OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)參數(shù)。文中對OFDM傳輸系統(tǒng)的關鍵算法進行了詳細的研究。然后以Xilinx公司的ISE10.1為軟件平臺，利用VHDL描述的方式，并以FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片SPARTAN-3E為硬件平臺，研究實現(xiàn)了適用于IEEE802.11a和IEEE802.11n的64點16bits復數(shù)塊浮點結(jié)構(gòu)的FFT模塊，(2，1，7)卷積編碼和維特比譯碼模塊，以及分組檢測和符號定時模塊，并進行了仿真、綜合、下載驗證等工作。
標簽： OFDM FPGA 無線局域網(wǎng)
上傳時間： 2013-06-25
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寬帶無線通信的持續(xù)高速的需求增長刺激了新的通信技術(shù)的不斷產(chǎn)生，而這些技術(shù)的發(fā)展，很大程度上都來自于不同技術(shù)的互相補充與融合，這也成為新標準的源泉。正交頻分復用(OFDM)技術(shù)在提供高效的頻譜利用率以及良好的抗多徑性能的同時，通過多輸入輸出(MIMO)技術(shù)來進一步增加信道容量，在不增加信號帶寬的基礎上取得更高的傳輸速率和更好的傳輸質(zhì)量。因此MIMO-OFDM技術(shù)近年來在成為研究熱點的同時，已被認為是下一帶移動通信和網(wǎng)絡接入標準中的核心技術(shù)。 本文主要對MIMO-OFDM系統(tǒng)物理層的關鍵技術(shù)進行了研究，并主要對系統(tǒng)的同步和信道估計算法進行了深入的分析，并提出了一些改進。最后進行了MIMO-OFDM基帶系統(tǒng)基于FPGA的物理層設計，對其中一些關鍵模塊的設計，比如信道估計和空時譯碼模塊進行了詳細的討論。 第一章緒論部分首先結(jié)合寬帶無線通信技術(shù)發(fā)展的歷史就MIMO-OFDM技術(shù)產(chǎn)生發(fā)展的背景進行了分析，指出了MIMO-OFDM研究與發(fā)展方向，最后總結(jié)了本文的工作目標和基本要求。 第二章主要是推導分析了MIMO-OFDM系統(tǒng)的基本原理，先分別從OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)兩方面概括性的介紹了其理論以及技術(shù)特點，最后對MIMO與OFDM結(jié)合的關鍵技術(shù)進行了討論。 第三章是對MIMO-OFDM同步算法的研究，主要針對基于訓練序列的同步算法進行了深入討論，關注點是訓練序列的設計。針對原有的一些算法進行了總結(jié)與比較，并主要對基于頻域設計的訓練序列符號同步算法做出了改進。 第四章首先從基于導頻的信道估計算法推導開始，關注點放在MIMO-OFDM系統(tǒng)下的自適應信道估計算法研究。文章將原有的一些OFDM自適應信道估計算法擴展到MIMO領域，結(jié)合基于共軛梯度的自適應算法并做出了一些改進。 第五章節(jié)是本文的硬件設計部分，文章基于一個2發(fā)2收MIMO-OFDM系統(tǒng)進行了基帶數(shù)字處理部分的FPGA設計工作，根據(jù)設計要求實現(xiàn)了發(fā)送端和接收端數(shù)據(jù)處理的基本功能，為完善的和更高性能的MIMO-OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)奠定了基礎。
上傳時間： 2013-06-26
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正交頻分復用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求，將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關鍵技術(shù)等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢；然后針對OFDM中的信道估計技術(shù)，深入分析了基于FFT級聯(lián)的信道估計理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計理論，在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計算法，并利用Matlab做了相應的仿真比較，驗證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺。在此平臺上，對OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過分析結(jié)果可正確評價OFDM系統(tǒng)在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后，設計并實現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設定了合理的參數(shù)；然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手，對串/并轉(zhuǎn)換，QPSK映射，過采樣處理，插入導頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計，詳細介紹了各個模塊的設計和實現(xiàn)過程，并給出了相應的仿真波形和參數(shù)說明。其中，針對定點運算的局限性，為系統(tǒng)設計并自定義了24位的浮點運算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi)，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運算精度；然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優(yōu)化和設計實現(xiàn)，針對原始快速傅立葉變換FPGA實現(xiàn)算法運算空閑時間過多，資源占用較大的問題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設計方案，使之運用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當中并加以實現(xiàn)，結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對整個OFDM的基帶處理系統(tǒng)進行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設計的可行性。 綜上所述，本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設計、仿真和實現(xiàn)。本設計為OFDM通信系統(tǒng)的進一步改進提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標簽： FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-07-25
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現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術(shù)，并在FPGA上實現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機需要M/2個相關器，遠比M元正交調(diào)制所需的相關器數(shù)量少。誤碼率一定時，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響，但當抖動時延范圍小于0.02ns時，其影響較為不明顯。本文認為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制，在8個脈沖可用的情況下，最多可容64個用戶同時通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語言實現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu)，并用Modelsim做了時序驗證。用Verilog編程實現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，它用于存儲和復數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個128點FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。
上傳時間： 2013-07-29
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應用于網(wǎng)絡中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設備(OXC)、分插復用器(ADM)和波分復用(WDM)終端等不同層次設備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點,是光通信技術(shù)發(fā)展的一個全新領域,逐漸成為國際通用的標準技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設計和功能實現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術(shù)原理的基礎上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點和傳輸要求,提出并設計了用VSR技術(shù)實現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設計和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設計均能正確的實現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時間： 2013-07-14
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電力線通信技術(shù)利用分布廣泛的低壓電力線作為通信信道，實現(xiàn)internet高速互連，為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)訪問、視頻點播等服務，形成包括電力在內(nèi)的“四網(wǎng)合一”，目前正受到人們的關注。利用該技術(shù)，可以在居民區(qū)內(nèi)建立寬帶接入網(wǎng)，也可以利用遍布家庭各個房間的電源插座組成家庭局域網(wǎng)。但是電力線是傳輸電能的，因此通過電力線傳輸數(shù)據(jù)有許多的問題需要解決。 OFDM(正交頻分復用)技術(shù)是實現(xiàn)電力線通信的一項熱門技術(shù)。OFDM采用添加循環(huán)前綴的技術(shù)，能有效地降低ICI(信道間干擾)和ISI(碼間干擾)。同時通過使用正交的子信道，大大提高了頻譜資源利用率。FPGA作為可編程邏輯器件，具有設計時間短、投資少、風險小的特點，而且可以反復修改，反復編程，直到完全滿足需要，具有其他方式無可比擬的方便性和靈活性，能夠加速數(shù)字系統(tǒng)的研發(fā)速度。本文著重研究了OFDM同步技術(shù)在FPGA上的實現(xiàn)。本論文主要是在項目組工作的基礎上構(gòu)造雙路信號數(shù)據(jù)糾正算法流程，提出最佳采樣點與載波相位估計算法，完善中各個子模塊算法的硬件設計流程。內(nèi)容安排如下：第一章介紹OFDM(正交頻分復用)技術(shù)的發(fā)展歷史、技術(shù)原理。第二章介紹了PLD的分類、工藝和結(jié)構(gòu)特點，以及FPGA的開發(fā)環(huán)境、開發(fā)流程和Verilog語言的特點。第三章對OFDM系統(tǒng)的同步模塊進行詳細的闡述。第四章是OFDM同步算法的在FPGA上的實現(xiàn)，對各個子模塊進行仿真，給出了仿真波形圖和系統(tǒng)性能分析。最后，第五章總結(jié)了全文的工作，對OFDM技術(shù)的實現(xiàn)需要進一步完善的方面與后續(xù)工作進行了探討。
標簽： OFDM FPGA PLC 通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)是一種多載波傳輸技術(shù)，它的基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道，每個子信道使用一個子載波進行調(diào)制，各子載波并行傳輸。該技術(shù)可以有效提高頻譜利用率，能夠?qū)苟鄰叫a(chǎn)生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾，在時變、頻變、多徑干擾嚴重的水聲信道中具有較強的優(yōu)勢。 隨著計算機和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各個領域的應用不斷深入。其中，基于ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴展的特點，在工業(yè)控制、無線通信、消費電子等多個領域得到廣泛的應用；隨著嵌入式系統(tǒng)復雜度的提高，操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的一部分。其中，嵌入式Linux憑借免費開源、功能強大、成熟穩(wěn)定等特點，目前已成為主要的嵌入式操作系統(tǒng)之一。 數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)具有很強的數(shù)字信號處理能力，可以滿足各種高實時要求，但其尋址范圍小，I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結(jié)構(gòu)可以充分利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢實現(xiàn)協(xié)同工作。 本論文的主要工作是研究和實現(xiàn)一個基于OFDM技術(shù)的由ARM+DSP硬件平臺實現(xiàn)的能夠完成水下聲信道圖像傳輸?shù)南到y(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括OFDM系統(tǒng)的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅(qū)動和控制，Linux操作系統(tǒng)的移植、MiniGUI人機界面的設計、相關應用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實現(xiàn)OFDM的調(diào)制解調(diào)，以期對今后水下圖像傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)能具有較大的參考價值。
標簽： ARMDSP OFDM 圖像傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-20
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正交頻分復用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)通過將整個信道分為多個帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^將信息經(jīng)過子信道獨立傳輸來實現(xiàn)通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過循環(huán)前綴來消除符號間干擾(ISI)，通過IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強，在多種通信場合中都得到了應用。雖然有著上述優(yōu)點，但為了準確的恢復信號，信道估計是OFDM系統(tǒng)中必須實現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對OFDM接收機中的信道估計模塊的運算部件的實現(xiàn)進行了研究。首先，研究了OFDM信道估計的LS算法，一階線性插值算法，二次多項式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實現(xiàn)，包括進位行波加法器，曼徹斯特進位鏈，超前進位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點。接著研究了幾種主要的除法器設計算法，包括數(shù)字循環(huán)算法，基于函數(shù)迭代的算法，以及CORDIC算法，結(jié)合信道估計的特點選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實現(xiàn)的方法。最后，在前面的設計的基礎上在FPGA芯片上實現(xiàn)了前面的設計方案。
上傳時間： 2013-06-06
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本文著重研究了OFDM調(diào)制解調(diào)技術(shù)在FPGA上的實現(xiàn)。全文內(nèi)容安排如下： 第一章介紹了PLD(可編程邏輯器件)和OFDM(正交頻分復用)技術(shù)的發(fā)展歷史。 第二章介紹了PLD的分類、工藝和結(jié)構(gòu)特點，以及FPGA的開發(fā)環(huán)境、開發(fā)流程和Verilog語言的特點。 第三章就OFDM系統(tǒng)中的基本概念進行了詳細的闡述。 第四、五章是OFDM算法的在FPGA上的實現(xiàn)，首先對要實現(xiàn)的算法進行分析，給出了需要實現(xiàn)的指標。然后給出了FPGA的實現(xiàn)方案，對系統(tǒng)的進行仿真，給出了仿真波形圖和系統(tǒng)性能分析。 第六章總結(jié)了全文的工作，對OFDM技術(shù)的實現(xiàn)需要進一步完善的方面進行了探討。
標簽： OFDM FPGA 基帶 調(diào)制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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DFT(離散傅立葉變換)作為將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域的基本運算,在各種數(shù)字信號處理中起著核心作用
上傳時間： 2013-08-04
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