基于FPGA的APOFDM系统信道估计研究与设计

发布时间：2017-06-07 13:16

  本文关键词：基于FPGA的APOFDM系统信道估计研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息经济的发展和国家“互联网+”战略的提出,支撑信息产业的通信技术正以前所未有的速度向前发展,其中一些关键技术的研究已取得了突破性进展,作为第四代移动通信系统LTE/LTE-Advanced采用的正交频分复用(OFDM)技术,体现出了良好的应用前景。在随参信道环境下,OFDM技术存在的缺点之一是易受频率偏差的影响,导致系统载波信号还原失真,研究表明对载波信号进行全相位快速傅立叶变换(FFT)预处理,结果可以减小频率偏差,由于系统在加入全相位FFT处理技术后有了一系列的变化,为保持系统稳定可靠,在对结合FPGA技术进行信道估计的研究上也提出了更高的要求,本文重点针对这个问题进行分析研究。本文首先阐述了全相位OFDM (APOFDM)系统的基本原理和随参信道的特征,其中说明了信道估计的必要性并给出随参信道的仿真模型,然后对于系统信道估计而言,采用基于导频的信道估计方法,并针对经典的最小二乘(LS)算法进行优化处理,借助MATLAB仿真工具做出优势分析,最后结合FPGA技术提出相应的信道估计方案,使用Verilog HDL硬件描述语言编写关键功能模块：全相位FFT数据处理模块、导频提取模块、导频处信道响应估计模块和系统信道响应估计模块等,实现了基于FPGA的信道估计系统测试,并与传统OFDM系统的信道估计做出对比,分析了系统的硬件开销情况和误码性能。本文在设计时采用Quartus II 13.0开发平台,编写设计系统逻辑电路并进行仿真实验。经验证,尽管APOFDM系统的信道估计增加了硬件资源开销,但是减小了频率偏差的影响,能正确恢复出发送端载波信号,从而提高频谱利用率,同时极大提高了系统的误码性能,具有较高的应用价值,这也为通过FPGA硬件技术来研究移动通信的人们提供了新的参考思路和经验。
【关键词】：APOFDM 随参信道 FPGA 全相位FFT 信道估计
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.53;TN791
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景8-10
• 1.2 课题来源10
• 1.3 研究现状及存在的问题10-13
• 1.3.1 随参信道下OFDM系统研究现状10-12
• 1.3.2 存在的问题12-13
• 1.3.3 FPGA设计研究现状13
• 1.4 论文主要工作13-14
• 1.5 论文结构安排14-16
• 第二章 FPGA设计和开发平台简介16-22
• 2.1 EDA技术16-17
• 2.2 FPGA设计流程17
• 2.3 开发平台介绍17-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 APOFDM信号系统22-30
• 3.1 传统OFDM系统基本原理22-23
• 3.2 APOFDM系统设计原理23-25
• 3.3 全相位FFT技术25-28
• 3.4 本章小结28-30
• 第四章 APOFDM系统信道估计30-42
• 4.1 随参信道特征30-34
• 4.1.1 随参信道的多径效应31-32
• 4.1.2 APOFDM系统随参信道模型分析32-34
• 4.2 APOFDM系统信道估计的研究34-38
• 4.2.1 信道估计的必要性34-36
• 4.2.2 信道估计算法36-38
• 4.2.2.1 导频位置处信道估计算法36-37
• 4.2.2.2 系统信道估计插值算法37-38
• 4.3 算法性能仿真分析38-40
• 4.4 本章小结40-42
• 第五章 基于FPGA的APOFDM系统信道估计42-58
• 5.1 FPGA实现APOFDM系统信道估计的整体设计方案42-53
• 5.1.1 信道估计的FPGA设计方案42-43
• 5.1.2 系统关键模块功能描述43-53
• 5.1.2.1 全相位FFT数据处理模块43-48
• 5.1.2.2 导频提取模块48-49
• 5.1.2.3 导频位置处信道估计模块49-52
• 5.1.2.4 系统信道响应估计模块52-53
• 5.2 系统测试仿真与分析53-57
• 5.2.1 综合编译分析53-55
• 5.2.2 仿真平台测试55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 后期研究计划及展望59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士期间所获得的学术成果64-66
• 致谢66

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