OFDM基带通信系统部分模块的FPGA实现

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cnOFDM基带通信系统部分模块的FPGA实现*王坤明，谢刚，刘元安（北京邮电大学无线电技术与电磁兼容实验室，北京100876）摘要：本文首先简单介绍了OFDM无线通信系统基带的FPGA设计，然后对其中的卷积编译码模块，星座映射/解映射模块以及OFDM调制/解调模块进行了深入的研究，在ISE开发平台上基于Verilog语言，利用FPGA实现上述模块，最后利用FPGA与MATLAB结合的半实物验证平台联调和验证系统的有效性。关键词：OFDM；FPGA；Verilog；卷积码

2、；星座映射中图分类号：TN914ImplementofmodulesofOFDMbasebandCommunicationSystemBasedonFPGAWangKunming,XieGang,LiuYuanan(WirelessCommunications&EMCLaboratory,BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Inthispaper,abrieflyintroducesofdesignofOFDMwirelessc

3、ommunicationsystembasedonFPGAisgivenfirstly,then,intensiveresearchandimplementbasedonFPGAaccordingtoVeriloglanguageupontheISEdevelopmentplatformisproposedintheconvolutioncodinganddecodingmodule,constellationmappingandde-mappingmodule,andOFDMmodulationanddemodulationm

4、odule.Finally,asemi-physicalverificationplatformconsistofFPGAandMATLABisproposedandusedtoverifythevalidityofthesystemdesigned.Keywords:OFDM;FPGA;verilog;convolutioncode;constellationmapping0引言当前无线网络协议引领了无线网络领域的新革命，不断提升的速度优势满足了人们对于高速无线接入的迫切要求，其中OFDM（正交频分复用）技术所引起的作用日益显

5、著。随着FPGA（现场可编程门阵列）、信号处理和通信技术的发展，OFDM的应用越来越受重视。[1]在此情况下，以OFDM技术为核心实现数据传输的通信系统应运而生。FPGA是一类高集成度的可编程逻辑器件，起源于美国的Xilinx公司。FPGA芯片以编程方便、集成度高、速度快、价格低等特点在通讯领域被广泛地应用，特别是在无线通信领[2]域里，由于具有极强的实时性，使其对信号进行实时处理成为可能。在无线通信系统里，信道编码是为了保证通信系统的传输可靠性，克服信道中的噪声和[3]干扰而专门设计的一类抗干扰技术与方法；星座映射是同时利用幅

6、度和相位等携带信息，[3]提高频率利用率；多载波调制是OFDM的基本技术和显著特点，能有效的避免载波间干[4]扰以及频率选择性衰落。因此，对于OFDM基带通信系统而言，这三大模块有着不可或缺的重要意义。1OFDM无线基带传输系统整体设计作者简介：王坤明，（1985-），男，北京邮电大学硕士研究生，专业是通信与信息系统，从事算法及其硬件实现的研究.E-mail:forever_lion_red@sina.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn图1基于FPGA的OFDM基带通信系统整体框图图1是O

7、FDM无线基带通信系统的FPGA设计整体框图。上半部分是发送端的基本框图，下半部分是接收端的基本框图。本文完成的是其中卷积编译码，QAM星座映射/解映射和FFT/IFFT调制模块的独立设计实现以及总体联调的设计实现。2卷积编码和维特比译码的设计与实现2.1卷积编码设计与实现卷积码是Elias在1955年提出的，它是分组码，但它的监督码元不仅与本组的信息码元有关，而且还与前若干组的信息元有关。卷积码前后码组存在相关性，同样编码成n比特数据，所需的k和n就较小，并且可以通过串行或并行的方式进行传输，时延很小，而且这种码纠错能力强，不

8、仅可纠正随机差错，并可纠正突发差错。卷积码根据需要可以有不同的结构及相应的纠错能力，但编码规律是相同的。图2(2,1,7)卷积编码器图2所示为本设计中所用的卷积编码器生成结构图，其中生成多项式为G0=()1338和G1=()1718，约束长度为6，码率为R=1/