基于fpga的ofdm调制器设计与实现doc

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1、基于FPGA的OFDM调制器设计与实现胡同花1周维龙2（1，永州职业技术学院湖南永州　4251002，湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412008）摘要：介绍了OFDM信号的优点，并分析了其实现原理，提出一种OFDM高性能数字调制器的FPGA实现方案；采用自顶向下的设计思想，将系统分成FIR滤波器、数控振荡器、移相器、乘法电路和加法电路等五大模块，重点论述了FIR滤波器、数控振荡器的实现，用原理图输入、VHDL语言设计和调用FIRIP核相结合的多种设计方法，分别实现了各模块的具体设计，并给出了其在QuartusII环境下的仿

2、真结果。结果表明，基于FPGA的OFDM调制器，设计简单，便于修改和调试，性能稳定。关键词：OFDM，FPGA，FIR滤波器，数控振荡器DesignandRealizationofOFDMModulationBasedonFPGATechniqueHU-Tonghua1ZHOU-Weilong2(1,YongzhouVocationaltechnicalcollegeYongzhouHunan4251002,HunanUniversityofTechnologyZhuzhouHunan412008)Abstract:Thisart

3、icleintroducedtheadvantageofOFDM,andanalyzedtheimplementationprinciple.theproposedahigh-preformanceOFDMdigitalmodulator’simplementationmethodbasedonFPGA;ThesystemisdiviedintoFIRfilter、NCO、phaseshifter、multiplicationcircuitandadderusingTop-to-Downdesign;Andachievedthes

4、pecificdesignofeachmodulebyschematic、VHDL、andFIRcore;ThesimulationandexperimentofFPGAdesignweregivenwithQuartusII.Resultshows,theOFDMmodulatorbasedonFPGA,simpleindesign,convenienttomodifyordebug,anditoperatesstable.Keywords:OFDM,FPGA,FIRFilter,NCO0引言OFDM系统的基本思想是把高速传输的

5、数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个正交的子信道中进行传输。它通过降低每个子信道上的数据通信速率从而有效的降低由多径传输引起的码间干扰；并且OFDM系统与CDMA技术的结合使得OFDM系统在未来的移动通信中有着更广泛应用前景的可能性。OFDM设计优点：一是无需线性均衡，从而避免了噪声的增强，而且由于它的符号间隔很长，对多径效应、脉冲噪声和快速衰落有较强的抵抗能力；二是由于子载波是相互正交的，所以频谱可以交叠使用，频谱利用率比普通的多载波系统要高得多。为了防止各子信道之间的串扰，OFDM要求子载波相互正交。利用这种正交

6、性，接收机能正确分离开各个子数据流。为了保证子载波之间的正交性，OFDM要求各子载波在时间、频率上均保持同步，而且要求相邻子载波的频率间隔为OFDM的有效符号时间间隔T的倒数[1]。1实现原理[2]使用数字中频对信号进行I/Q调制可以精确地做到Q路的90°相移，在I/Q两路调制时没有幅度上的失真，所以在很大程度上克服了模拟I/Q调制的幅度和相位不平衡性。由于使用数字电路，克服了模拟混频电路非线性的影响，减少了非线性交调产生的谐波干扰。使用数字电路设计混频器、滤波器简化了硬件电路设计。由于FPGA的可编程性，使用FPGA实现数字中频

7、，可以提高系统的可编程性。在FPGA中OFDM的数字中频在发射部分使用平方根升余弦滤波器对基带信号滤波，以消除符号间干扰，滤波后的I/Q两路信号通过乘法器与NCO中的正弦和余弦中频载波相乘完成I/Q调制，最后两路信号相加通过D/A转换送入射频部分。如图1所示，其中关键的技术就是滤波器和数字压控振荡器的设计。本文祥细介绍了FIR滤波器和NCO的FPGA实现方法，并结合QuratusII给出了相应的仿真波形。图1OFDM调制原理图Fig.1ThediagramofOFDMmodulationprinciple2FIR滤波器的FPGA实

8、现Altera提供的FIRComplier是一个结合AlteraFPGA器件的FIRFilterCore，DSPBuilder与FIRCompiler可以紧密结合起来。DSPBuilder提供了一个FIRCore的应用环境和仿真验证环境。2．1建立