无人机OFDM视频通信系统设计与FPGA实现

《无人机OFDM视频通信系统设计与FPGA实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文（工程硕士）无人机OFDM视频通信系统设计与FPGA实现DESIGNANDFPGAIMPLIMENTATIONONOFDMCOMMUNICATIONSYSTEMFORUAVVIDEOTRANSMISSION梁尧哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TN911学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工程硕士学位论文无人机OFDM视频通信系统设计与FPGA实现硕士研究生：梁尧导师：赵雅琴教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：海能达通信股份有限公司答辩日期：2017年12月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911U.D.C:621.39DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDFPGAIMPLIMENTATIONONOFDMCOMMUNICATIONSYSTEMFORUAVVIDEOTRANSMISSIONCandidate:LiangYaoSupervisor:Prof.ZhaoYaqinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:Electroni

3、csandCommunicationEngineeringAffiliation:HyteraCommunicationsCo.DateofDefence:December,2017Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着半导体技术的不断突破，近年来民用无人机行业得到飞速的发展，航拍系统几乎成为了无人机的标配，应用于无人机的视频通信系统是其重要的通信保证。然而，无人机视频通信系统具有数据量大，传输速率高和信道条件复杂的

4、特点，对无线通信要求十分苛刻。正交频分复用技术（OFDM）具有高频谱效率的优势，是解决该问题的一种有效的方法。本文从实际无人机视频通信系统的基本产品需求出发，分析并确定了OFDM系统的基本技术参数。然后，通过对OFDM通信系统的数字中频处理技术、接收机同步技术、信道估计技术、均衡技术进行深入研究，包括其算法原理、优缺点以及各种算法的均方误差。在此基础上，结合无人机产品的需求，完成了整套无人机视频通信系统的算法设计，并且利用MATLAB对系统核心算法性能进行了仿真和评估。在算法设计过程中，本文对数字中频处理模块进行设计，利用了多相

5、滤波原理，采用数字成型滤波器、半带滤波器以及CIC滤波器相结合，解决了数字上下变频问题，并且简化了FPGA实现的复杂度；对信道估计的Wiener滤波插值算法，本文对算法实现进行了三个优化：利用经典的时延功率谱以及多普勒功率谱模型对信道的协方差矩阵进行简化；利用系统的最大时延扩展以及多普勒扩展对导频间隔和插值滤波器阶数进行仿真和优化设计；根据系统工作的信噪比范围分段存储信道相关矩阵，有效避免Wiener滤波的矩阵求逆运算，极大地降低了系统的复杂度。对接收机均衡算法进行设计，本文采用了一种简化噪声方法估计方法，可用于LMMSE均衡的

6、噪声方差计算，性能优于传统的ZF均衡。最后，对上述无人机视频通信系统的核心算法模块通过FPGA进行实现，包括硬件语言程序编写、功能仿真和时序验证、综合布局布线，最终在硬件电路板上实现整个无人机视频通信系统的收发处理流程，经联调测试，满足产品设计的各项性能指标。关键词：无人机；OFDM；同步；信道估计；均衡。-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththecontinuousbreakthroughofsemiconductortechnology,thecivilUAVindustryhasbeendevelo

7、pingrapidlyinrecentyears.Therefore,AerialphotographysystemhasalmostbecomethestandardconfigurationofUnmannedAerialVehicle(UAV),andthevideotransmissionsystemappliedinUAVisanimportantcommunicationguarantee.However,theUAVvideotransmissionsystemhasthecharacteristicsoflarg

8、evolumeofdata,highdatarateandcomplexchannelconditions,soitisseveredemandforwirelesscommunication.Orthogonalfrequencydivisionmultipl