基于认知无线电的次用户接收机OFDM解调方案设计及FPGA实现

论文摘要

认知无线电(Cognitive Radio, CR)具有感知周围无线电环境的能力,能提高频谱的利用率和通信系统的容量。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术是一种被高度认可的、能够有效提高频谱资源利用率的通信技术。将OFDM调制解调技术应用到认知无线电的次用户通信中、并在FPGA下进行方案设计与实现,是当前认知无线电技术发展的必然选择。本论文在FPGA硬件平台下研究并实现了OFDM解调器的详细实现方案。本文首先介绍了课题背景及认知无线电和OFDM技术的研究动态及应用现状,详细阐述了OFDM调制解调的基本原理及接收端解调系统中符号同步、载波同步及信道均衡等关键技术的原理。根据项目的实际要求对物理层主要参数、帧结构以及整个OFDM接收端解调方案进行了设计。其次重点分析了ADC采样、正交解调、低通滤波、符号同步、载波同步、速率转换、FFT解调、信道均衡、剩余相位跟踪及解扰和QAM逆映射各模块在FPGA上实现的相关算法、结构框图及处理流程,并使用VHDL语言在Altera公司的FPGA开发板上实现了OFDM解调系统。通过对最终搭建好的认知无线电验证平台进行实际测试,结果表明：本文设计并实现的OFDM解调器能够很好的完成接收端的数据解调,其功能和指标均能满足项目要求。论文最后主要介绍了本课题中遇到的几种FPGA常用设计思想,对课题开发中遇到的实际问题进行了说明,并给出了一些常用的解决方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究动态及应用现状
• 1.3 论文所做的工作及内容安排
• 第二章 OFDM技术的基本原理
• 2.1 OFDM基本模型
• 2.2 FFT在OFDM系统中的应用
• 2.3 OFDM系统循环前缀CP的引入
• 2.4 OFDM系统架构
• 2.5 OFDM系统的主要优缺点
• 2.6 OFDM接收端关键技术及原理
• 2.6.1 符号同步
• 2.6.2 载波同步
• 2.6.3 信道均衡
• 2.6.4 剩余相位纠正
• 第三章 OFDM接收端方案设计
• 3.1 主要参数
• 3.2 帧结构
• 3.3 接收端解调系统方案设计
• 第四章 OFDM解调各模块设计及FPGA实现
• 4.1 FPGA及其配套软件简介
• 4.1.1 FPGA简介
• 4.1.2 VHDL语言及其配套软件
• 4.2 解调各模块的FPGA设计与实现
• 4.2.1 模数转换（ADS6142模块）
• 4.2.2 正交解调（ddstest模块）
• 4.2.3 低通滤波（Filter模块）
• 4.2.4 符号同步（Syn模块）
• 4.2.5 载波同步（CFO模块）
• change模块）'>4.2.6 速率转换（speed_change模块）
• 4.2.7 FFT解调（fft模块）
• equalizer模块）'>4.2.8 信道均衡（Channel_equalizer模块）
• 4.2.9 剩余相位跟踪及解扰（Phase tracking模块）
• QAM模块）'>4.2.10 QAM逆映射（V_QAM模块）
• 第五章 测试结果及设计中遇到的问题和几种FPGA设计思想
• 5.1 实验调试结果
• 5.2 FPGA的几种常用设计思想
• 5.2.1 乒乓处理
• 5.2.2 串并转换
• 5.2.3 流水线操作
• 5.3 设计中遇到的问题及处理技巧
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献