基于XILINX FPGA的OFDM通信系统基带设计

理工大学学士学位论文

摘 要

OFDM (正交频分复用)是将高速的数据流分解成许多低速率的子数据流，利用相互正交且重叠的多个子载波同时传输。它的主要优点是多径失真低，抗符号间干扰(ISI)能力强，频带利用率很高。

本文首先对OFDM的历史及其发展过程进行了介绍，之后对其基本原理和应用进行了讲解，而后依据OFDM通信系统工作原理，采用LabVIEW软件实现OFDM通信系统仿真，包括：串并转换、数字调制、IFFT、D/A、射频调制、仿真信道、解调、A/D、FFT、数字解调、并串转换等模块。最后，对设计的OFDM系统进行性能分析，包括误码率分析和峰均比分析等。

本论文主要由四部分构成:OFDM的国内外现状和优缺点，采用LabVIEW软件实现OFDM通信系统仿真，和对OFDM系统性能进行分析包括误码率分析和峰均比分析等。在OFDM的国内外现状部分，介绍了OFDM的提出、发展和应用还有它的优缺点。在OFDM的原理及应用部分，首先简单描述了一下OFDM系统的组成原理，然后详细讲述了OFDM的原理包括系统模型。第三、四部分是本文的重点，对OFDM系统的各阶段模块进行实现，之后在此基础上对其结果数据加以分析再对误码率和峰均比进行分析得出结论。

本文完成了对一

基于matlab的ofdm系统设计与仿真

摘要

OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。

本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。

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第一章 ODMF系统基本原理

1.1多载波传输系统

多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这

基于DSP的OFDM系统的设计

摘要: 设计了基于 TMS320C5509 DSP 的 OFDM系统, 针对软硬件特性对方法做了详细阐述并完 成了对该系统的实现，给出了关键的测试结果。探讨了整个基带系统的软件开发过程和步骤，论述了编程思路和说明了应用到的多通道串口和DMA，以及解释程序 的关键代码。

关键词: 数字信号处理器，正交频分复用，多通道串口，直接存储器存取

1、引言

信息化已经成为社会发展的大趋势。信息化是以数字化为背景的，而DSP技术则是数字化最重要的基本技术之一。DSP 处理器是专门设计用来进行高速数字信号处理的微处理器。与许多通用的CPU和微控制器（MCU）相比，DSP处理器在结构上采用了许多的专门技术和措施来 提高处理速度。DSP处理器与通用微处理器不同，它没有采用将程序代码和数据公用一个公共的存储空间和单一的地址与数据总线的冯诺依曼结构（Von Neumann Architecture），而是毫无例外的将程序代码和数据的存储空间分开，各有自己的地址与数据总线，即所谓的哈佛结构（Harvard Architecture），增大了处理器的数据交换能力。

OFDM（正交频分复用),是直接利用离散傅里叶变换（DFT）,实现的一种多载波调制技

基于matlab的ofdm系统设计与仿真

摘要

OFDM即正交频分复用技术，实际上是多载波调制中的一种。其主要思想是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到相互正交且重叠的多个子载波上同时传输。该技术的应用大幅度提高无线通信系统的信道容量和传输速率，并能有效地抵抗多径衰落、抑制干扰和窄带噪声，如此良好的性能从而引起了通信界的广泛关注。

本文设计了一个基于IFFT/FFT算法与802.11a标准的OFDM系统，并在计算机上进行了仿真和结果分析。重点在OFDM系统设计与仿真，在这部分详细介绍了系统各个环节所使用的技术对系统性能的影响。在仿真过程中对OFDM信号使用QPSK调制，并在AWGN信道下传输，最后解调后得出误码率。整个过程都是在MATLAB环境下仿真实现，对ODFM系统的仿真结果及性能进行分析，通过仿真得到信噪比与误码率之间的关系，为该系统的具体实现提供了大量有用数据。

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第一章 ODMF系统基本原理

1.1多载波传输系统

多载波传输通过把数据流分解为若干个子比特流，这

本科毕业设计（论文）

（基于MATLAB的OFDM通信系统

仿真分析）

姜珊

燕 山 大 学

年 月

本科毕业设计（论文）

（基于MATLAB的OFDM通信系统仿真分析）

学 院：信息科学与工程学院 专 业： 通信工程 学生 姓名： 姜珊 学 号： 110104030037 指导 教师： 李朝晖_______ 答辩 日期：

1 I

燕山大学毕业设计（论文）任务书

燕山大学毕业设计（论文）任务书

学院：信息科学与工程 系级教学单位： 学 学生 专 业 110104030037 姜珊 通信2班 号 姓名 班 级 题目名称 题 目 题目性质 题目类型 题目来源 主 要 内 容 基 本 要 求 参 考 资 料 基于MATLAB的OFDM通信系统仿真分析 工程技术实验研究型（） 1.毕业设计（ ） 2.论文（ ） 科研课题（ ） 生产实际（ ）自选

本科毕业设计（论文）

（基于MATLAB的OFDM通信系统

仿真分析）

姜珊

燕 山 大 学

年 月

本科毕业设计（论文）

（基于MATLAB的OFDM通信系统仿真分析）

学 院：信息科学与工程学院 专 业： 通信工程 学生 姓名： 姜珊 学 号： 110104030037 指导 教师： 李朝晖_______ 答辩 日期：

1 I

燕山大学毕业设计（论文）任务书

燕山大学毕业设计（论文）任务书

学院：信息科学与工程 系级教学单位： 学 学生 专 业 110104030037 姜珊 通信2班 号 姓名 班 级 题目名称 题 目 题目性质 题目类型 题目来源 主 要 内 容 基 本 要 求 参 考 资 料 基于MATLAB的OFDM通信系统仿真分析 工程技术实验研究型（） 1.毕业设计（ ） 2.论文（ ） 科研课题（ ） 生产实际（ ）自选

QPSK

基于FPGA的QPSK系统设计

一、 实验目的

1、 利用FPGA实现QPSK调制解调电路设计与实现，加深对QPSK

的理性认识，通过实践提高动手能力以及理论联系实际的能力 2、 通过对电路模块的组合使用构成通信系统，加深对通信系统的

认识和理解，进一步体会《通信原理》课程中的理论知识 3、 通过本次试验进一步掌握对Quartus II软件以及VHDL编程语言

的使用

4、 通过本次课程设计的实践提高我们的实践操作能力、提高分析

问题和解决问题的能力

二、 设计任务及要求

利用FPGA实现QPSK调制解调电路设计与实现，用FPGA进行数据处理。实验中给定FPGA模块，D/A转换、A/D转换以及乘法器模块

三、 实验原理

1、FPGA简介

目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完

1

5.1.6 SelectIO模块

Virtex-6每个I/O片（I/O Tile）包含两个IOB、两个ILOGIC、两个OLOGIC 和两个IODELAY，如图5-24 所示。

图5-24 I/O 片结构图

本小节就以下几个方面介绍Virtex-6 的SelectIO 资源。

(1) SelectIO 的电气特性。

(2) SelectIO 的逻辑资源——ILOGIC 资源和OLOGIC 资源。

(3) SelectIO 的高级逻辑资源——ISERDES 资源、OSERDES 资源和Bitslip。 一、 SelectIO IO 的电气特性

所有的Virtex-6 FPGA 有高性能的可配置SelectIO 驱动器与接收器，支持非常广泛的接口标准。强大的功能SelectIO 包括输出强度和斜率的可编程控制以及使用数控阻抗（DCI）的片上终端。

IOB 包含输入、输出和三态SelectIO 驱动器。支持单端I/O 标准（LVCMOS、HSTL、SSTL）和差分I/O 标准（LVDS、HT、LVPECL、BLVDS、差分HSTL 和SSTL）。

注意：差分输入和VREF 相关输入由VCCAUX 供电。 IOB、引脚及内部逻辑的连接如图5-25

课 程 设 计 说 明 书 设 计 及 说 明 目 录 前言……………………………………………………………………………… 2 MATLAB软件简介……………………………………………………… …… 2 数字基带传输系统仿真………………………………………………… ………5 1.1数字基带传输系统简介…… ……… ………………………………………5 1.2 数字基带信号……………………………………………………… ………7 1.2.1 数字基带信号的要求…………………………… ………………… … …7 1.2.2 数字基带信号………………………………………………………………8 1.2.3 常用的基带传输码型………………………………………………………9 1.3实验原理………………………………………………………………………12 1.3.1数字通信系统模型…………………………………………………………12 1.3.2数字基带传输系统模型……………………………………………………12 1.4实验内容………………………………………………………………

河南机电高等专科学校

毕业设计论文

MATLAB的OFDM系统设计及分析系 部

专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师

2012年5月 2 日

论文题目：基于

河南机电高等专科学校毕业设计论文

摘 要

正交频分复用(OFDM) 是第四代移动通信的核心技术。该文首先简要介绍了OFDM的发展状况及基本原理, 文章对OFDM 系统调制与解调技术进行了解析，得到了OFDM 符号的一般表达式，给出了OFDM 系统参数设计公式和加窗技术的原理及基于IFFT/FFT 实现的OFDM 系统模型，阐述了运用IDFT 和DFT 实现OFDM 系统的根源所在,重点研究了理想同步情况下,保护时隙(CP)、加循环前缀前后和不同的信道内插方法在高斯信道和多径瑞利衰落信道下对OFDM系统性能的影响。在给出OFDM系统模型的基础上,用MATLAB语言