ofdmmimo系统接收机关键技术研究与fpga实现

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1、摘要摘要近年来，移动通信技术在全球范围内得到了迅猛的发展及应用，各种全新的无线通信概念层出不穷、各种新的体制及其关键技术日新月异。由于正交频分复用(OFDM)技术可以高效地利用频谱资源并有效地对抗频率选择性衰落，多入多出(MIMO)利用多个天线实现多发多收，在不增加带宽和发送功率的情况下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM．MIMO技术被广泛认为是后三代通信系统(B3G)的关键技术，是当今移动通信领域研究的热点。本文对OFDM。MIMO通信系统接收机的关键技术——数字下变频，OFDM同步、解调进行了相关研究，在多天线接收板的XC2VP70．5FFl704芯片上，完成了数字下变频，OFDM同步和

2、解调的FPGA设计与实现。通过功能仿真、时序仿真、板级电路测试，验证了该设计的正确性。本文首先介绍了OFDM基本原理以其特点，然后对同步技术和数字下变频技术作了相应的介绍。同步是OFDM系统设计中的一项关键技术，即是针对系统中存在的时间偏差、频率偏差进行定时恢复、频偏的估计与补偿，来减少各种同步偏差对系统性能的影响。数字下变频是软件无线电的核心技术之一，其基本功能是从高速中频数字信号中提取所需的窄带信号，将其下变频为基带信号，降低数据率，以供后续DSP器件作进一步处理。在数字下变频器的设计和实现方面，本文先介绍了数字下变频器的原理和基本结构，然后根据系统要求对其进行了设计，并在实现上作了一些简

3、化，节约了硬件资源。在对时间同步的设计和实现方面，本文采用了利用PN序列进行时间同步的算法。在实现上根据系统实际情况将数据分为四路分别与本地PN码做滑动相关运算，更有效的利用了同步数据，达到了更好的同步性能。在OFDM的频率同步的设计和实现方面，本文采用重复的PN码两两相关来估计频偏值，并联合一个二阶负反馈环路进行补偿。该算法利用环路自身噪声带宽抑制噪声，提高频率估计精度，并同时利用负反馈扩大频偏估计范围。本文在对算法的详细研究分析的基础上对其进行了FPGA设计与实现。关键词：FPGA，OFDM，数字下变频，时间同步，频率同步AbstractInrec饥tyears，therehasbeeng

4、reatdevelopmentinthewirelesscommunicatlonaroundmeworld．Moreandmorenewconceptshaveappeard．Allkindsofnewsystenlandkeyte蛳quehavebeenchangingquickly．SinceOrthogonalFrequencyDivislonMultil：Ilexing(OFDM)hasthecharacteristicsofhighspectrumeffici吼cy锄drobu蚰essagninstfrequencyselectivefading,andMultiple—Input

5、Multiple。Output(MIMO)systemscouldimprovethecapacityofthecommunicationsystemandspec删utilizationratioatd砸bleincaseofnotincreasingbandwidth，MIMO—OFDMhasbeenregardedasthekeytechnologyofB3Gcommunicationsyst锄·ThispaperisresponsibleforFPGAdesignandimplementationofOFDM-MIMOSvstemreceiver,includingDigitalDow

6、n-Converter(DDC)，OFDMsync栅011izationanddemodulation．ThispaperintroducesthebasictheoriesandcharacteristicofOFDMfirstly,andmenhasarel锄edintroductionaboutthesynchronizationtechniqueandDDC·SⅦchronizationtechniqueisoneofthekeytechnologiesintheOFDMsystem，whichoffsetof僦n舀purposeiscomp吼satingandrestoringthe

7、systemperformancefromthec枷er丘equeIlcya11dsamplingclock．DigitalDown-Converter(DDC)isoneofmckeytedmolo西esinSoftwareDefinedRadio，whichbasicfunctionistopickupusefulna玎owbandsignalsfromhigh-speedmediumfreq