互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導(dǎo)航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。因此，對GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機的基本原理一直接擴頻通信和GPS信號的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計方案。 設(shè)計過程中，先詳細分析了滑動相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進行了驗證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機，所以本文確定了滑動相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對I支路和Q支路信號的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g進行了邏輯仿真。本設(shè)計滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設(shè)計中，為自主設(shè)計GPS接收機奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號會丟失。所以設(shè)計了一個能授時和守時的算法去得到與GPS時同步的精確授時秒信號。并且實現(xiàn)了這個算法。
上傳時間： 2013-04-24
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當(dāng)今，移動通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點化IDFT/DFT達到較好的性能，本文采用數(shù)字自動增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過大輸入信號動態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問題。 首先，本文簡單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點關(guān)注近年來為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動態(tài)范圍以防止其飽和。針對基帶處理中具有累加特性的定點化IDFT/DFT技術(shù)，進一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實施對象，實現(xiàn)方法等上的異同點，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對基于DFT的信道估計方法的缺點，使用簡單的兩點替換實現(xiàn)了優(yōu)化，通過高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進行調(diào)制，也能達到在SNR高于17dB時，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時，通過對幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對時域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進行基帶DAGC算法的實現(xiàn)。 最后，本文對選定的基帶DAGC算法進行了FPGA設(shè)計，仿真、綜合和上板結(jié)果說明，時域和頻域DAGC實現(xiàn)方法占用資源較少，容易進行集成，能夠達到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時間： 2013-05-17
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擴頻通信，即擴展頻譜通信技術(shù)(Spread Spectrum Communication)，它與光纖通信、衛(wèi)星通信一同被譽為進入信息時代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。 擴頻通信是將待傳送的信息數(shù)據(jù)用偽隨機編碼序列，也即擴頻序列(SpreadSequence)調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴展后再進行傳輸。接收端則采用相同的編碼進行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)出原始信息數(shù)據(jù)。 擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，具有很強的抗人為干擾，抗窄帶干擾，抗多徑干擾的能力，并具有信息隱蔽、多址保密通信等特點。 現(xiàn)場可編輯門陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)提供了極強的靈活性，可讓設(shè)計者開發(fā)出滿足多種標(biāo)準的產(chǎn)品。FPGA所固有的靈活性和性能也可讓設(shè)計者緊跟新標(biāo)準的變化，并能提供可行的方法來滿足不斷變化的標(biāo)準要求。 EDA 工具的出現(xiàn)使用戶在對FPGA設(shè)計的輸入、綜合、仿真時非常方便。EDA打破了軟硬件之間最后的屏障，使軟硬件工程師們有了真正的共同語言，使目前一切仍處于計算機輔助設(shè)計(CAD)和規(guī)劃的電子設(shè)計活動產(chǎn)生了實在的設(shè)計實體論文對擴頻通信系統(tǒng)和FPGA設(shè)計方法進行了相關(guān)研究，并且用Altera公司的最新的FPGA開發(fā)平臺QuartusII實現(xiàn)了一個基帶擴頻通信系統(tǒng)的發(fā)送端部分，最后用軟件Protel99SE設(shè)計了相應(yīng)的硬件電路。 該系統(tǒng)的設(shè)計主要分為兩個部分。第一部分是用QuartusII軟件設(shè)計了系統(tǒng)的VHDL語言描述代碼，并對系統(tǒng)中每個模塊和整個系統(tǒng)進行相應(yīng)的功能仿真和時序時延仿真；第二部分是設(shè)計了以FPGA芯片EP1C3T144C8N為核心的系統(tǒng)硬件電路，并進行了相關(guān)測試，完成了預(yù)定的功能。
上傳時間： 2013-07-26
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全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)具有多速率、多制式、智能性等特點，這極大的提高了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性，符合未來通信技術(shù)發(fā)展的方向。 本文從如下幾個方面對全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器進行了深入系統(tǒng)研究：1，在介紹全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究QPSK通信調(diào)制解調(diào)方式的基礎(chǔ)上，依據(jù)軟件定性仿真分析了QPSK正交調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計出了滿足系統(tǒng)要求的實現(xiàn)電路框圖并選定了芯片；2，在完成了基于FPGA芯片實現(xiàn)QPSK調(diào)制解調(diào)的算法方案設(shè)計基礎(chǔ)上，利用VHDL語言完成了芯片程序的設(shè)計，并對其進行了調(diào)試和功能仿真；3，利用設(shè)計出的調(diào)制解調(diào)器與選定的AD、DA、正交調(diào)制解調(diào)芯片，完成了QPSK通信系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計并完成了調(diào)制電路的研制；4，完成電路的信息速率大于300Kbps，產(chǎn)生的中頻信號中心頻率70MHz，帶寬500KHz，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，由于時間關(guān)系解調(diào)電路仍在調(diào)試中。 本文基于FPGA實現(xiàn)的QPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)器具有體積小、集成度高和軟件可升級等優(yōu)點，這為設(shè)計高集成和高靈活性的通信系統(tǒng)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： QPSK FPGA 基帶 通信設(shè)計
上傳時間： 2013-07-08
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近年來，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，以TCP/IP協(xié)議為代表的開放式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，但是大量的設(shè)備都有SPI串行接口，這些設(shè)備的串行數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，因此必須要尋求一種解決方案，用來解決這些傳統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的互聯(lián)問題。本文針對這種情況設(shè)計了一種基于ARM處理器的嵌入式以太網(wǎng)接口系統(tǒng)。 本文分別對SPI串行通信和基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)進行研究和分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計一個嵌入式系統(tǒng)—基子ARM處理器的串行通信與以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，來實現(xiàn)SPI串行口與網(wǎng)口的數(shù)據(jù)傳輸。 首先分析了當(dāng)前串行通信的應(yīng)用現(xiàn)狀和以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，指出SPI串口設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的趨勢，然后詳細介紹了嵌入式處理器LM3S8962的特點和內(nèi)部結(jié)構(gòu)接著闡述了嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的總體設(shè)計以及每層協(xié)議的編寫過程。在硬件設(shè)計方面，對本文所設(shè)計的系統(tǒng)—基于ARM處理器的串行通信與以太網(wǎng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進行了總體設(shè)計，將系統(tǒng)分為三個主要模塊：處理器模塊、SPI通信模塊和以太網(wǎng)接口模塊。同時在軟件設(shè)計方面對啟動代碼流程、驅(qū)動程序設(shè)計與實現(xiàn)、軟件包的配置進行了說明。對設(shè)計的主程序的流程圖以及各個任務(wù)參數(shù)設(shè)置加以分析。最后對系統(tǒng)進行了測試表明通信是成功的。 總之，本文完成了嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的硬件平臺架構(gòu)設(shè)計、嵌入式操作系統(tǒng)的移植，為今后嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器的后繼開發(fā)提供了一個嵌入式平臺，研究成果對于嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)在遠程控制領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的參考價值。
標(biāo)簽： Cortex ARM 嵌入式 以太網(wǎng)通信
上傳時間： 2013-04-24
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隨著全球經(jīng)濟不斷增長和信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展，越來越多用戶提出了對數(shù)據(jù)、語音和視訊等寬帶接入業(yè)務(wù)的需求。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)技術(shù)己成為新一代寬帶通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸，通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶化成為一個必然的趨勢。在眾多新興的接入技術(shù)中，寬帶無線接入技術(shù)以其特有的優(yōu)勢成為近年來通信技術(shù)市場的最大亮點。基于IEEE802．16e的WiMAX技術(shù)作為一種面向無線城域網(wǎng)(WMAN)的寬帶接入方案，正以其優(yōu)異的性能和廣闊的市場前景而倍受關(guān)注。 本文是基于WiMAX技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)終端的設(shè)計，根據(jù)IEEE802.16e協(xié)議，物理層需要對收發(fā)信息進行編解碼、調(diào)制解調(diào)等的處理，其中包含很多運算密集的算法；這些處理有些適合硬件邏輯實現(xiàn)，有些適合數(shù)字信號處理器實現(xiàn)，所以設(shè)計采用了FPGAs+DSPs的實現(xiàn)方式。考慮對接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的不同處理，在詳細分析上行和下行鏈路的工作過程的基礎(chǔ)上，對模塊的進行了詳細劃分，并對系統(tǒng)的FPGA部分進行了詳細設(shè)計。 設(shè)計中本文充分考慮了FPGA和DSP之間處理的優(yōu)缺點，并注意避免器件之間通信的復(fù)雜化，在滿足器件之間數(shù)據(jù)流量的同時，盡量使數(shù)據(jù)流向簡單化，避免了延時增加和接口帶寬調(diào)度的復(fù)雜化。最終整個設(shè)計完成完整的802.16e網(wǎng)絡(luò)終端的物理層基帶處理功能。
標(biāo)簽： WiMAX FPGA 網(wǎng)絡(luò)終端 基帶
上傳時間： 2013-06-01
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IEEE802旗下的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議引領(lǐng)了無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新革命，其不斷提升的速度優(yōu)勢滿足了人們對于高速無線接入的迫切要求，在這其中，OFDM技術(shù)所起的作用不可小覷。隨著FPGA、信號處理和通信技術(shù)的發(fā)展，OFDM的應(yīng)用得到了長足的進步。在此情況下，以O(shè)FDM技術(shù)為核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蜋C系統(tǒng)顯得應(yīng)情應(yīng)景而且必要。 本課題在深入理解OFDM技術(shù)的同時，結(jié)合相應(yīng)的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標(biāo)準給出了一種OFDM基帶傳輸?shù)南到y(tǒng)實現(xiàn)方案。整個設(shè)計采用目前主流的自頂向下的設(shè)計方法，由總體設(shè)計至詳細設(shè)計逐步細化。 在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對XilinxVirtex-Ⅱ芯片對各個模塊進行了詳細設(shè)計，通過采用雙端口RAM、流水、乒乓結(jié)構(gòu)等處理實現(xiàn)高速的同步的信道編碼的功能模塊；通過比較符號定時的不同算法，給出了基于MultiplierlessCorrelator的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)并給出了仿真波形圖，驗證了采用該算法后符號定時模塊的資源耗費大大降低而功能卻依然和基于乘法器的符號定時模塊相當(dāng)；通過對Viterbi算法進行簡化，給出了(2，1，6)卷積碼的4比特軟判決Viterbi解碼器的設(shè)計和實現(xiàn)。最后根據(jù)系統(tǒng)所選芯片XC2V3000給出了具有較高配置靈活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計。 本文首先以無線局域網(wǎng)和IEEE802無線網(wǎng)絡(luò)家族引出OFDM技術(shù)發(fā)展、研究價值及OFDM的優(yōu)缺點，接下來從OFDM原理入手，簡要說明了OFDM的基本要素以及目前的研究熱點，之后在介紹完IEEE802.11a物理層標(biāo)準的同時給出了本原型機系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，并從硬件語言設(shè)計和FPGA硬件原理設(shè)計兩方面給出了該系統(tǒng)的詳細設(shè)計。 隨著OFDM技術(shù)的普及以及未來通信技術(shù)對OFDM的青睞，相信本論文的工作對OFDM基帶傳輸系統(tǒng)的原型設(shè)計和實現(xiàn)具有一定的參考價值。
標(biāo)簽： 80211a 80211 IEEE FPGA
上傳時間： 2013-07-13
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移動通信是目前通信技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，CDMA技術(shù)憑借其良好的抗噪性、保密性和低功率等優(yōu)勢成為第三代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。目前大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA為CDMA移動通信系統(tǒng)的設(shè)計提供了新的技術(shù)手段。 本文在深入分析CDMA通信系統(tǒng)的原理和特點的基礎(chǔ)上，提出了CDMA基站基帶系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，論述了CDMA基站基帶系統(tǒng)前向鏈路和反向鏈路中各個信號處理模塊的工作原理，對CRC編碼模塊、卷積編碼模塊、塊交織器、PN碼生成器、Walsh碼發(fā)生器、基帶成形濾波器、QPSK調(diào)制器、PN碼捕獲與跟蹤模塊、Viterbi譯碼器等CDMA基站基帶系統(tǒng)的各個模塊進行了基于FPGA的建模和設(shè)計，取得了一些有價值的階段性成果。這些對CDMA移動通信系統(tǒng)進行深入探索、研究和設(shè)計，具有一定的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值。
標(biāo)簽： FPGA CDMA 基站 基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在數(shù)字化、信息化的時代，數(shù)字集成電路應(yīng)用得非常廣泛。隨著微電子技術(shù)和工藝的發(fā)展，數(shù)字集成電路從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路(VLSIC)逐步發(fā)展到今天的專用集成電路(ASIC)。但是ASIC因其設(shè)計周期長，改版投資大，靈活性差等缺陷制約著它的應(yīng)用范圍。可編程邏輯器件的出現(xiàn)彌補了ASIC的缺陷，使得設(shè)計的系統(tǒng)變得更加靈活，設(shè)計的電路體積更加小型化，重量更加輕型化，設(shè)計的成本更低，系統(tǒng)的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPID等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。 本論文撰寫的是用FPGA來實現(xiàn)無人小飛機系統(tǒng)中基帶信號的處理過程。整個信號處理過程全部采用VHDL硬件描述語言來設(shè)計，并用Modelsim仿真系統(tǒng)功能進行調(diào)試，最后使用了Xilinx 公司可編程的FPGA芯片XC2S100完成，滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。 本文首先研究和討論了無線通信系統(tǒng)中基帶信號處理的總體結(jié)構(gòu)，接著詳細闡述了各個模塊的設(shè)計原理和方法，以及FPGA結(jié)果分析，最后就關(guān)鍵技術(shù)和難點作了詳細的分析和研究。本文的最大特色是整個系統(tǒng)全部采用FPGA的方法來設(shè)計實現(xiàn)，修改靈活，體積小，功耗小。本系統(tǒng)的設(shè)計包括了數(shù)字鎖相環(huán)、糾錯編解碼、碼組交織、擾碼加入、巴克碼插入、幀同步識別、DPSK調(diào)制解調(diào)及選擇了整體的時序，所有的組成部分都經(jīng)過了反復(fù)地修改和調(diào)試，取得了良好的數(shù)據(jù)處理效果，其關(guān)鍵之處與難點都得到了妥善地解決。本文分別在發(fā)射部分(編碼加調(diào)制)和接收部分(解調(diào)加解碼)相獨立和相聯(lián)系的情況下，獲得了仿真與實測結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 無線通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-05
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1992年5月，JoeMitola首次明確提出了軟件無線電的概念。軟件無線電將模塊化、標(biāo)準化的硬件單元連接構(gòu)成硬件平臺，通過軟件加載實現(xiàn)各種無線通信功能。端到端重配置技術(shù)是在軟件無線電的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該技術(shù)使通信系統(tǒng)不僅具有重配置的能力，還能提供一體化的重配置管理架構(gòu)，實現(xiàn)聯(lián)合無線資源管理和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。端到端重配置技術(shù)已經(jīng)成為軟件無線電的發(fā)展趨勢。 寬帶無線接入(BWA，BroadbandWirelessAccess)是當(dāng)前通信界研究的熱點之一，而WiMax和WiFi是BWA中最熱門的兩個技術(shù)，所以本文選擇了IEEE802.16-2004與IEEE802.11a，設(shè)計了基于其物理層標(biāo)準的可重配置OFDM基帶系統(tǒng)。它們均采用正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)。 本文研究了IEEE802.16-2004與IEEE802.11a物理層標(biāo)準，結(jié)合Altera公司提供的FPGA開發(fā)工具QuartusⅡ、Mentor公司仿真工具ModelsimSE6.0，完成了基于IEEE802.16-2004及IEEE802.11a的可重配置OFDM基帶系統(tǒng)的FPGA設(shè)計。該設(shè)計中，對FPGA進行重新配置，實現(xiàn)了802.16-2004與802.11a兩種技術(shù)的完全重配置；通過選擇不同的參數(shù)來調(diào)用不同子模塊，實現(xiàn)802.16-2004與802.11a內(nèi)部不同調(diào)制技術(shù)的局部重配置。該可重配置基帶系統(tǒng)核心的FFT/IFFT。模塊采用基4按頻率抽取及Cordic算法，消除乘法運算，有利于FPGA實現(xiàn)；在802.16-2004系統(tǒng)中，選取了基于前導(dǎo)序列的符號同步算法，在FPGA中實現(xiàn)。最后使用開發(fā)軟件、綜合軟件以及仿真軟件分析了系統(tǒng)的性能并給出了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 可重配置 基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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