应用于MIMO-OFDM系统的高性能FFT/IFFT处理器的设计及实现

发布时间：2022-12-22 05:51

　　随着IT技术以及人们通信需求的不断提高,无线宽带通信需要越来越高的数据传输速度和频谱利用率。MIMO-OFDM系统不仅能够对抗频率选择性衰落和信道多径干扰,同时能够在不增加信道带宽的情况下,成倍地提升信道容量和频谱利用率。FFT/IFFT处理器是MIMO-OFDM系统中完成调制解调的核心模块,为了满足MIMO-OFDM系统的需求,FFT处理器需要具有超高数据吞吐率和较低的资源消耗,同时需要保证较高的数据精度。本文首先研究和分析了MIMO-OFDM系统的原理以及系统模型,分析了MIMO-OFDM系统中FFT/IFFT处理器的设计需求。深入研究了FFT的各种算法,并对其算法复杂度以及硬件实现复杂度进行了全面比较;总结和概述了实现FFT处理器的各种硬件结构,针对MIMO-OFDM系统中超高数据吞吐率和低资源消耗的需求,提出了一种流水线MDC结构与并串结构结合的改进型结构。利用本文提出的改进型结构以128/64点FFT/IFFT为实例进行了系统设计,并就ROM存储器、复数乘法器等单元针对FPGA的底层硬件结构进行了优化设计。完成了128/64点FFT/IFFT的RTL级代码设计编写,搭建功能仿... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 FFT/IFFT处理器的研究现状
    1.3 本文的选题意义
    1.4 本文研究内容及安排
第二章 MIMO-OFDM系统概述
    2.1 MIMO-OFDM系统介绍
    2.2 基于FFT的MIMO-OFDM系统的基本原理
    2.3 MIMO-OFDM系统中FFT/IFFT处理器设计需求
    2.4 本章小结
第三章 FFT算法及硬件结构研究与改进
    3.1 DFT算法
    3.2 FFT算法概述
        3.2.1 Cooley-Tukey FFT算法
        3.2.2 混合基算法
        3.2.3 分裂基算法
        3.2.4 PFA FFT算法
        3.2.5 Winograd FFT算法
        3.2.6 算法复杂度比较
    3.3 硬件实现结构概述
        3.3.1 基于存储器的迭代结构
        3.3.2 全并行结构
        3.3.3 流水线结构
        3.3.4 并串结合结构
        3.3.5 结构比较
    3.4 FFT处理器结构的改进
    3.5 FFT处理器中的有限字长效应
    3.6 本章小结
第四章 FFT/IFFT处理器的设计及实现
    4.1 FFT/IFFT处理器整体方案设计
    4.2 FFT/IFFT处理器单元模块设计
        4.2.164点FFT运算模块设计
        4.2.2 级间运算模块设计
        4.2.32 点FFT运算模块设计
        4.2.4 控制单元设计
    4.3 FFT处理器中的数据处理
    4.4 本章小结
第五章 FFT/IFFT处理器的验证与测试
    5.1 功能仿真
        5.1.1 仿真方案
        5.1.2 仿真结果
    5.2 综合布局布线以及静态时序分析
    5.3 FPGA板级测试
        5.3.1 测试方案
        5.3.2 测试结果
    5.4 性能分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历及攻读硕士期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]MIMO-OFDM的FFT/IFFT处理器[J]. 李斯梦,陈赟,曾晓洋.  计算机工程. 2012(02)
[2]OFDM技术研究[J]. 邓彩,杨毅.  数据通信. 2010(02)
[3]应用于超宽带系统中的低功耗、高速FFT/IFFT处理器设计[J]. 刘亮,王雪静,叶凡,仁俊彦.  通信学报. 2008(09)
[4]一种基于FFT的超宽带数字正交变换算法及实现[J]. 王旭东,刘渝.  仪器仪表学报. 2008(08)
[5]一种高速定点FFT处理器的设计与实现[J]. 付博,李栋,谢应科.  计算机工程. 2005(11)
[6]一种高速实时定点FFT处理器的设计[J]. 韩泽耀,韩雁,郑为民.  电路与系统学报. 2002(01)

博士论文
[1]MIMO-OFDM系统中信道估计及信号检测算法的研究[D]. 申京.北京邮电大学 2012
[2]OFDM超宽带系统的低能耗、低复杂度数字信号处理及VLSI实现方法研究[D]. 刘亮.复旦大学 2010

硕士论文
[1]MIMO-OFDM系统盲信道估计技术研究[D]. 王慧.西安电子科技大学 2008
[2]MIMO-OFDM关键技术的研究和完整仿真平台的建立[D]. 瞿逢重.浙江大学 2005



本文编号：3723585