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多载波通信信号检测算法FPGA实现

发布时间:2018-10-29 21:56
【摘要】:随着航空产业的高速发展,目前的航空通信系统已经无法满足航空通信的需要。本文将非连续正交频分复用(Non-Contiguous Orthogonal Frequency Division Multiplexing,NC-OFDM)应用于航空通信系统中,研究了其信道估计与信号解调技术的FPGA实现。本文的第一章简要介绍了航空通信与航空信道,对多载波通信的产生与特点也进行了较为详细的介绍,指出了以利用现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现多载波系统信号检测算法的意义。本文第二章较为详细地介绍了本文研究的多载波信系统的架构,并对系统中的各个模块分别进行了介绍。第三章首先介绍了基于最小二乘(Least Square,LS)的频域线性内插信道估计算法,在此基础上引出了基于修正变换域降噪的NC-OFDM信道估计算法。接下来给出了算法在FPGA中的实现方案。基于修正变换域降噪的NC-OFDM信道估计算法包含非常复杂的矩阵运算,本章提出了基于FFT与IFFT的高效实现方案,并详细描述了toeplitz矩阵求逆的FPGA实现。最后本章给出了两种信道估计的ModelSim仿真结果。第四章介绍了两种调制信号的解调算法及其FPGA实现。其中四相移相键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)信号采用软判决解调算法,循环码移键控(Cyclic Code Shift Keying,CCSK)信号采用硬判决算法。在分析两种信号的判决算法的基础上,详细描述了其FPGA的实现方案,给出了相应的ModelSim仿真结果。第五章给出了所软件测试与硬件测试相结合的测试方法,对所开发的信号检测算法进行了测试,验证了检测算法硬件设计的正确性。
[Abstract]:With the rapid development of aviation industry, the current aviation communication system can not meet the needs of aviation communication. In this paper, discontinuous orthogonal Frequency Division Multiplexing (Non-Contiguous Orthogonal Frequency Division Multiplexing,NC-OFDM) is applied to aeronautical communication systems. The FPGA implementation of channel estimation and signal demodulation is studied. In the first chapter of this paper, aviation communication and aviation channel are briefly introduced. The generation and characteristics of multicarrier communication are also introduced in detail, and the use of field programmable logic gate array (Field-Programmable Gate Array,) is pointed out. The significance of signal detection algorithm in multi-carrier system based on FPGA. In the second chapter, the architecture of the multicarrier system is introduced in detail, and each module of the system is introduced. In chapter 3, we first introduce the frequency domain linear interpolation channel estimation algorithm based on least squares (Least Square,LS), and then introduce the NC-OFDM channel estimation algorithm based on modified transform domain noise reduction. Then the implementation of the algorithm in FPGA is given. The NC-OFDM channel estimation algorithm based on modified transform domain denoising includes very complex matrix operations. In this chapter, an efficient implementation scheme based on FFT and IFFT is proposed, and the FPGA implementation of inverse toeplitz matrix is described in detail. Finally, the ModelSim simulation results of two channel estimators are given in this chapter. Chapter 4 introduces two demodulation algorithms and their FPGA implementation. The four phase shift keying (Quadrature Phase Shift Keying,QPSK) signal adopts the soft decision demodulation algorithm, and the cyclic code shift keying (Cyclic Code Shift Keying,CCSK signal adopts the hard decision algorithm. Based on the analysis of two signal decision algorithms, the FPGA implementation scheme is described in detail, and the corresponding ModelSim simulation results are given. In the fifth chapter, the method of combining the software test with the hardware test is given. The developed signal detection algorithm is tested and the correctness of the hardware design of the detection algorithm is verified.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V243.1

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本文编号:2298943

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