基于FPGA的无线移动通信系统多普勒补偿算法-论文.pdf

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1、第37卷第7期现代雷达Vo1．37No．72015年7月ModernRadarJuly2015·信号／数据处理·DOI：10．16592／j．cnki．1004～7859．2015．07．009基于FPGA的无线移动通信系统多普勒补偿算法薛宸(北京邮电大学国际学院，北京102209)摘要：利用FPGA对一种移动无线通信系统中的多普勒补偿算法进行了实现与验证。首先，对这种基于正交频分复用(OFDM)帧结构的多普勒补偿算法进行了简要介绍，该算法具有计算复杂度低、延时小、便于硬件实现的特点；然后，详细说明了该算法在实际硬件实现中各个模块的逻辑结构和工作流程；最后，将本文所实现的多普勒补偿算法模块应

2、用到了实际的OFDM接收机中，通过硬件测试对算法和硬件实现的有效性进行了验证，并分析了算法的资源开销以及相比原算法的性能增益。关键词：无线移动通信；多普勒补偿；FPGA实现中图分类号：TN622文献标志码：A文章编号：1004—7859{2015)07—0030—04ADopplerCompensationAlgorithmintheWirelessMobileCommunicationSystemBasedonFPGAXUEChen(InternationalSchool，BeijingUniversityofPostsandTelecommunications，Beijing102209

3、。China)Abstract：BasedontheFPGA，aDopplercompensationalgorithminthemobilewirelesscommunicationsystemisrealizedandveri—fled．First，thisDopplercompensationalgorithmbasedontheorthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM)framestructureisbrieflyintroduced．Thisalgorithmhaslowcomputationalcomplexityandlowlat

4、ency，anditiseasilyimplementedbythehard—ware．Then，thelogicalstructureandprocessofeachmoduleofthealgorithminthehardwareimplementationisdescribedinde-tail．Finally，theDopplercompensationmoduleisappliedtotheactualOFDMreceiver，andthevalidityofthealgorithmhardwareimplementationisverifiedbyhardwaretests．Th

5、eresourceconsumptionandperformancegaincomparedtotheoriginalalgorithmareanalyzed．Keywords：wirelessmobilecommunication；Dopplercompensation；FPGAimplementation0引言现。这种算法具有计算复杂度低、延时小、便于硬件实随着近年来通信技术的飞速发展，特别是应用范现等特点，并且在实际的无线移动通信系统中能够有围越来越广的宽带无线移动通信系统，人们需要面对效地适应时变多径信道，是一种具有实用性的多普勒的信道条件也越来越复杂。由于无线通信场景中，电补偿方案

6、。磁波通常都会在各种各样的物体间反射和传播，因此，1多普勒补偿算法接收端就会接收到通过不同路径传播后叠加的接收信号，而各条传播路径具有各自的延时、幅度、相位等，所在正交频分复用(OFDM)系统中，为了对抗多以这种多径效应是无线移动通信系统所必须面对的问径造成的频率选择性衰落，通常使用OFDM符号的循题。当接收端与发射端存在相对移动时，就会产生多环前缀或者已知的训练序列作为OFDM符号之间的普勒效应⋯，这不仅会给通信系统带来频偏，也会由保护间隔。相应地，利用插入的导频序列或者训练序于多径的同时存在而产生多普勒扩散，使得信道参数列来进行信道估计j，得到信道参数后再对OFDM具有不可忽略的时变性。

7、所以，在这种通信场景下，要符号序列进行均衡处理。本文研究并进行实现的是一求通信系统能够对多普勒和多径带来的影响进行有效种基于双PN帧结构的多普勒补偿算法。的补偿。双PN帧结构J，是将两段相同的时域训练序列本文利用FPGA对一种针对无线移动通信系统而作为OFDM符号之间的保护间隔，也就是数据帧的帧设计的多普勒补偿算法进行了相关的研究与硬件实头。该训练序列是通过频域的PN序列经过逆傅里叶变换得到的，即训练序列在频