OFDM系统中信道编码的FPGA实现及降低峰均比的研究

论文题目: OFDM系统中信道编码的FPGA实现及降低峰均比的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电磁场与微波技术

作者: 陈春雷

导师: 于东海

关键词: 正交频分复用,实现,信道编码,峰均比

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 低压电力线通信(PLC)具有网络分布广、无需重新布线和维护方便等优点。近年来,低压电力线通信被看成是解决信息高速公路“最后一英里”问题的一种方案,在国内外掀起了一个新的研究热潮。但是在电力线上传送数据需要解决许多技术难点。自从在电力载波通信中引入了OFDM(正交频分复用)技术,OFDM在电力线通信中的地位得到了认可。OFDM的子信道频谱正交重叠,其频谱利用率很高,适合高速数据传输。OFDM采用添加循环前缀的技术,能有效地降低ICI(信道间干扰)和ISI(码间干扰)。电力线信道中不仅存在多径干扰和子信道衰落,而且还存在开关噪声和窄带噪声,因此在电力线通信系统中,信道编码是不可或缺的重要组成部分。本文着重研究了在FPGA上实现OFDM系统中的信道编解码方案。其中编码端由卷积码编码器和交织器组成,解码端由Viterbi译码器和解交织器组成,同时为了与PC机进行通信,还在FPGA上做了一个RS232串行接口模块,以上所有的模块均采用硬件描述语言Verilog HDL编写。另外,峰值平均功率比(PAR)较大是OFDM系统所面临的一个重要问题,必须要考虑如何降低大峰值功率信号出现的概率。本文重点研究了三种降低PAR的方法:即信号预畸变技术、信号非畸变技术和编码技术。这三种方法各有优缺点,但是迄今为止还没有一种好方法能够彻底地解决OFDM系统中较高PAR的弊病。本论文内容安排如下:第一章介绍了课题的背景,可编程器件和OFDM技术的发展历程。第二章详细介绍了OFDM的原理以及实现OFDM所采用的一些技术细节。第三章详细介绍了本课题中信道编码的方案,包括信道编码的基本原理,组成结构以及方案中采用的卷积码和交织的原理及设计。第四章详细讨论了编码方案如何在FPGA上实现,包括可编程逻辑器件FPGA/CPLD的结构特点,开发流程,以及串口通信接口、编解码器的FPGA设计。第五章详细介绍了如何降低OFDM系统中的峰值平均功率比。最后,在第六章总结全文,并对课题中需要进一步完善的方面进行了探讨。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 可编程逻辑器件的发展

1.3 OFDM技术发展简史

1.4 论文研究的主要内容

第二章 OFDM系统介绍

2.1 OFDM的基本原理

2.2 用IDFT/DFT实现调制解调

2.3 循环前缀

2.4 OFDM基本参数的选择

2.5 OFDM系统的构成

第三章 OFDM系统中信道编码的设计

3.1 通信系统中的信道编码

3.1.1 信道编码的任务

3.1.2 信道编码的基本原理

3.1.3 信道编码的分类

3.2 COFDM系统模型

3.3 信道编码的模块结构

3.4 卷积码原理

3.4.1 卷积码编码

3.4.2 Viterbi译码

3.4.3 卷积码的其他译码方案

3.5 交织原理

第四章 OFDM系统中信道编码的FPGA实现

4.1 FPGA的结构特点

4.2 FPGA开发流程

4.3 FPGA开发环境

4.3.1 ISE

4.3.2 Synplify

4.3.3 Modelsim

4.4 硬件描述语言Verilog HDL

4.5 接收端的FPGA设计及实现

4.5.1 串行接口接收器的设计

4.5.2 卷积码编码器的设计

4.5.3 交织器的设计

4.5.4 接收端的整体性能分析

4.6 发送端的FPGA设计及实现

4.6.1 串行接口发送器的设计

4.6.2 解交织器的设计

4.6.3 Viterbi译码器的设计

4.6.4 发送端的整体性能分析

4.7 小结

第五章 降低OFDM系统中的峰值平均功率比的研究

5.1 OFDM系统中的峰均比的定义

5.2 信号预畸变降低PAR的方法

5.2.1 限幅方法

5.2.2 压缩扩张变换

5.3 信号非畸变降低PAR的方法

5.3.1 选择性映射（SLM）

5.3.2 部分传输序列（PTS）

5.4 利用编码技术降低PAR的方法

5.4.1 编码原理

5.4.2 编码效率与PAR的关系

5.4.3 编译码性能分析

5.5 小结

第六章 结束语

6.1 对本论文的总结

6.2 本论文的后续工作

致谢

参考文献

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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