F-OFDM通信系统的优化设计研究及FPGA实现
本文关键词: F-OFDM 信道编码 可变子带滤波器 Verilog HDL FPGA MATLAB 出处:《华侨大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近几年来,移动通信网络服务给人们的生活带来了翻天覆地的变化,它改变了人们日常生活的方方面面。随着第四代移动蜂窝系统—4G LTE的广泛应用,第五代(5G)系统的研究也已经展开,其中,信道编码技术作为移动通信系统中的最重要组成部分,已经引起国内外的广泛研究。与前一代相比,5G不仅仅是一次技术的跨域,而且是泛互联数字社会的基础。在不久的将来,无论人与人,物与物,还是人与物之间,都需要进行移动互联,而对于不同的时间、场景、物体,对无线数字通信的具体要求也各不相同,这就对未来5G移动通信提出了一系列严格要求:与现有的4G LTE无线通信系统相比,100倍的典型终端用户数据速率,100倍的互联设备数量,以及1,000倍的移动数据量—连接至各种各样的最终用户应用。为满足这些需求,到目前为止,已出现了多种解决技术和方案,这包括:基于云的射频接入网络,即虚拟化RAN;新的基带RF体系结构和新的聚束方法等。但这些方法都需要对现有的4G LTE网络进行大幅度的改动,且对于它们的预期效果还处在研究阶段,故还不能确认这些技术或及其组合能否为5G网络提供完整的和高性价比的解决方案。本论文在深入了解现有4G移动通信的基础上,分析对比了几种新的信道编码技术,优化设计了一种基于F-OFDM信道编码的移动通信系统,以现有的OFDM编码技术为基础,根据不同的应用场景需求,在各子带上增加合适的滤波器,以削弱各子带的带外频谱泄露,并使用Matlab对其进行仿真验证,最后使用Cyclone V芯片进行FPGA实现。具体研究工作如下:(1)以IEEE 802.11a无线局域网标准为依据,使用Matlab软件进行系统级和算法级的设计,仿真检验整个系统的性能,主要指标包括误码率(Bit Error Rate,BER)和误包率(Packet Error Rate,PER),并据此对各部分的设计和算法予以改进。(2)使用Verilog HDL硬件描述语言分别优化设计F-OFDM通信系统的发送和接收部分模块,采用Modelsim软件和Altera公司的FPGA芯片进行功能仿真、时序仿真和硬件验证,实验结果表明所设计的模块能满足F-OFDM通信系统的要求。
[Abstract]:In recent years, mobile communication network service has brought great changes to people's life. It has changed every aspect of people's daily life. With the wide application of 4th generation mobile cellular system -4G LTE, The research of the fifth generation 5G) system has also been carried out. As the most important part of the mobile communication system, channel coding technology has been widely studied at home and abroad. And it's the foundation of a universal digital society. In the near future, whether people, things or things, they need to move and interconnect, and for different times, scenes, objects, The specific requirements for wireless digital communication are also different, which puts forward a series of strict requirements for the future 5G mobile communication: 100 times the number of typical end-user data rate 100 times the number of interconnected devices compared with the existing 4G LTE wireless communication system. And 1,000 times the amount of mobile data connected to a variety of end-user applications. To meet these needs, a variety of technologies and solutions have emerged so far, including cloud-based radio frequency access networks. That is, virtualization RANs; new baseband RF architecture and new bunching methods, etc. But these methods need to be greatly modified to the existing 4G LTE networks, and their expected effects are still in the research stage. Therefore, it is not certain whether these technologies or their combinations can provide a complete and cost-effective solution for 5G networks. Based on a thorough understanding of the existing 4G mobile communications, several new channel coding techniques are analyzed and compared. A mobile communication system based on F-OFDM channel coding is designed. Based on the existing OFDM coding technology and according to the requirements of different application scenarios, appropriate filters are added to each sub-band to reduce the out-of-band spectrum leakage of each sub-band. Finally, Cyclone V chip is used to implement FPGA. The specific research work is as follows: based on IEEE 802.11a WLAN standard, Matlab software is used to design system level and algorithm level. The performance of the whole system is verified by simulation. The main indicators include bit Error rate per) and packet Error rate per, according to which the design and algorithm of each part are improved. (2) using Verilog HDL hardware description language to optimize the design of sending and receiving modules of F-OFDM communication system, respectively. The functional simulation, timing simulation and hardware verification are carried out by using Modelsim software and Altera FPGA chip. The experimental results show that the designed module can meet the requirements of F-OFDM communication system.
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN929.5
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