ofdmmimo系统发射机关键技术分析与fpga实现

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1、摘要摘要OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplex)系统因其频谱利用率高、抗频率选择性衰落、抗码间干扰能力强等众多优点，已被广泛应用于宽带高速数据传输系统中，而OFDM与MIMO(Multi．InputMulti．Output)技术的结合也被广泛认为是未来无线通信的关键技术之一。OFDM的基本原理是将频域中的一个宽带信道划分成多个重叠的子信道并行地进行窄带传输，每个子信道上用一个子载波承载数据。在接收端，只要各子信道上子载波正交，就可以将各信道上的数据正确分离，由于具有多个载波，频带利用率将会大大提高。同时，OFDM可以采用FFT(FastFourier

2、Transform)算法来进行调制和解调，十分便于硬件实现。但是OFDM也有功率峰值功率比过大以及对频偏敏感等缺点，在应用的时候需要采用各种方法来克服。针对大容量通信机项目，电子科技大学抗干扰实验室研究并设计了一种基于OFDM．MIMO链路的通信系统方案，根据无线信道的复杂性和系统数据量要求，设计了适合的帧结构，实现上拟采用FPGA+DSP的硬件架构，实现了大容量通信机收发链路的基本功能。本文作为大容量通信机项目的重要组成部分之一，重点负责OFDM．MIMO通信机发射端关键技术的算法研究和FPGA实现，主要包括OFDM调制与组帧、数字上变频以及与此相关的USB接口、DSP接口的FPGA实现。本

3、设计的FPGA芯片采用Xilinx公司Virtex．IIPro系列产品——．XC2Ⅵ’70，设计平台采用Xilinx公司的ISE系列软件。本论文在前期的OFDM系统算法基础上，设计加入了抑制带外辐射的OFDM加窗模块以及缓解高PAPR(PeaktoAveragePowerRatio)lb]题的功率峰均比抑制模块，经过编程实现、仿真测试和电路验证，最终实现系统发射端的功能，使性能符合设计要求。同时，针对放大器的非线性失真问题，本文讨论了一种基于自适应预失真算法的高效的FPGA实现方案，为预失真器在OFDM通信系统中的应用提供了一种有效可行的硬件实现方法，具有实用价值。关键词：OFDM，帧，FPG

4、A，数字上变频，预失真AbstractAbstractDuetoitshi．ghspectralefficiencyandrobustnessagainstfrequencyselectivefading,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM)hasalreadybeingwidelyusedinhighdataspeedcommunicationsystem．ThecombinationofOFDMandMIMearethought够oneofthemostimportanttechniquesoffuturewirelesscommuni

5、cation．ThebasicprincipleofOFDMistodivideawidebandfrequencychannelintoseveraloverlappingsubchatmels．Despitespectraloverlap，thedatainsubchannelsCanbeperfectlyseparatedatthereceiveraslongasthesubchannelsareorthogonal．Sinceitismulti-ealTiersystem，thespectralefficiencycallbelargelyenhanced．Meanwhile,OFDM

6、CallbeeasilyrealizedbyIFFT／FFTalgorithm，thusit’Sveryconvenienttoimplementeonhardware．However,therearestilldisadvantagesofOFDMsuchashighPAPR,sensitivitytofrequencyoffset'whichhavetobeimprovedbyvariousmethodswhileⅡleyareimplemented．Dedicatedtotheprojectoflargecapacitycommunicationsystem,UESTCwirelessc

7、ommunicationlabhasdesignedanOFDM-MIMOcommunicationsystemscheme，includeproperframestructure，andplanedtoimplementitthroughFPGA+DSPhardwarestructuretofulfillbasicftmctionsoflargecapacitycommunication．ASa