基于Cordic算法的OFDM系统的设计与实现毕业论文Word文档下载推荐.doc

1、2.2.1 OFDM技术的优点52.2.2 OFDM技术的缺点62.3 OFDM技术的应用62.3.1 领域一：高清晰度数字电视广播62.3.2 领域二：无线局域网72.3.3 领域三：宽带无线接入72.3.4 领域四：3GCDMA的新概念73 OFDM系统相关技术的实现73.1 OFDM系统框图73.2 OFDM系统的关键技术83.3 OFDM中FFT实现93.4 载波频偏对OFDM系统的影响93.5 OFDM的频率同步算法104 CORDIC算法原理与FPGA实现134.1 CORDIC算法概述134.2 用于频偏校正的CORDIC算法的旋转模式134.3 CORDIC算法的FPGA实现1

2、54.3.1 硬件的整体结构图154.3.2 加法器的设计154.3.3 移位器的设计164.3.4 CORDIC核心算法的设计164.3.4 仿真结果及分析18参考文献1摘 要在移动通信技术领域，OFDM（orthogonal Frequeney Division Multiplexing，正交频分复用）系统以其简单的结构及良好的传输效果逐渐被推广应用。OFDM系统频谱利用效率高，抗多径衰落能力强，有利于无线多媒体传输的实现，并且能够集中发送功率，扩大覆盖范围，使功率放大器变得简单和便宜，因此在第四代移动通信中具有良好的发展前景。但在OFDM系统中，由于发送端和接收端的振荡器之间存在不匹配性

3、，引入了载波频率偏移。频偏会破坏子载波之间的正交性，降低整个系统的性能。因此，需要对接收端进行频偏补偿。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统中,主要的应用包括:非对称的数字用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视（HDTV）、无线城域网、无线局域网（WLAN）,甚至3G的CDMA也开始引入OFDM技术思想以提升其性能。本文主要介绍了OFDM系统的基本原理，技术实现，应用领域等，在简单认识OFDM的基础上，针对OPDM系统频率偏移的显现和问题，提出一种频偏补偿的方法。对频偏补偿中大量采用的CORDIC算法进行

4、了具体的分析和解剖，采用硬件描述语言编写相关实现的代码，并在FPGA中仿真通过。关键字：OFDM系统；频率偏移补偿算法；CORDIC算法；FPGA实现AbstractIn the field of mobile communication technology, OFDM （orthogonal FrequeneyDivision Multiplexing Orthogonal Frequency Division Multiplexing） system with itssimple structure and good transmission effect gradually be ex

5、tended to theapplication. High spectral efficiency of OFDM system strong against multipath fading, is conducive to the realization of wireless multimedia transmission, the transmit power and the ability to concentrate, to expand coverage, the power amplifier simpleand cheap, so in the fourth generat

6、ion mobile communication good prospects for development. OFDM systems, due to the mismatch between the sender and the receiver oscillator, the introduction of the carrier frequency offset. Frequency offsetwill destroy the orthogonality between sub-carriers to reduce the overall system performance. T

7、herefore, the frequency offset compensation on the receiving end.OFDM technology has been widely used in broadcast audio, video, field and civiliancommunications systems, major applications include: Asymmetrical Digital Subscriber Line （ADSL）, the ETSI standard for digital audio broadcasting （DAB）,d

8、igital video broadcasting （DVB）, high-definition television （HDTV）, wireless metropolitan area network, wireless local area network （WLAN）, or even the 3GCDMA also began the introduction of OFDM technology ideas to enhance itsperformance.This paper mainly introduces the basic principles of OFDM syst

9、ems, technologyapplications, such as apparent and problems on the OPDM the system frequencyoffset on the basis of a simple understanding of OFDM is proposed a frequency offset compensation method. CORDIC algorithm are widely used in the offset compensation analysis and anatomy, using hardware descri

10、ption language codeimplementation, and simulation through the FPGA.Keywords: OFDM system; frequency offset compensation algorithm; CORDIC algorithm; FPGA 1 研究背景1.1 移动通信的发展历程进入21世纪以来，无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展，近十年几乎是按着指数方式递增。随着用户对各种实时多媒体业务需求的增加和互联网技术的迅猛发展，可以预计，未来的无线通信技术将会有更高的信息传输速率，为用户提供更大的便利，其网络结构也将发生根本的变

11、化。目前普遍观点是，下一代的无线通信网络将是基于统一的IPv6包交换方式，向用户提供的峰值速率超过looMbi比，并能支持用户在各种无线通信网络中无缝漫游的全新网络。为了支持更高的、抗多径干扰能力更强的新型传输技术。在当前能提供高速率传输的各种无限解决方案中，以正交平分复用（OFDM）为代表的多载波调制技术是最有前途的方案之一，这也预示着正交平分复用将是B3G、4G中最为主流的调制技术。20世纪70年代随着大规模集成电路技术和计算机技术的迅猛发展，多年来一直困扰移动通信的终于小型化和系统设计等关键问题得到了解决，移动通信进入了蓬勃发展的阶段。随着用户数量的急剧增加，传统的大区制移动通信系统很快

12、达到了饱和状态，无法满足服务要求。针对这一情况，美国的贝尔实验室提出了小区制的蜂窝式移动通信系统的解决方案，在1979年开发了AMPS（Advance MobilePhoneservice）系统，80年代中期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的蜂窝移动通信网，主要代表有:英国的E一TACS、日本的N竹，北欧国家的NMT-45O，这些都是双工的FDMA模拟调制系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统。在取得巨大成功的同时也暴露了一些问题，诸如:频谱效率低，有效地频谱资源和无限的用户容量的矛盾十分突出;业务种类比较单一，主要是语音业务;其次，模拟系统存在同频干扰和互调干扰，且保密性较差，所以在日益激烈的市场竞

13、争中己被逐步淘汰。1992年第一个数字蜂窝移动通信系统，欧洲的GSM（Global SystemforMobile CotTununicationS）网络在欧洲铺设，由于其优越的性能，所有该系统在全球范围内飞速扩张，目前该系统的用户数超过世界上蜂窝系统用户的60%，是全球最大的蜂窝通信网络。之后美国的DAMPS和日本的JDC等系统也相继投入使用，这些系统的空中接口都采用时分多址（TDMA）的接入方式。1995年采用码分多址接入方式的美国高通公司的Q一CDMA系统被推出。第二代数字蜂窝系统较FDMA系统有许多的优势:频谱利用率较高，系统容量大，保密性好，语音质量高等。我国移动通信主要是GSM体制

14、，比如中国移动的135到139手机，中国联通的130到132都是GSM手机。目前使用GSM的用户占国内市场的97%。在信息时代，语音、图像和数据相结合的多媒体业务量将会大大增加，所以人们对通信业务多样化的要求与日俱增，而且随着用户术的迅猛增长，现在的系统也远远不能满足用户容量的发展趋势。故为第三代移动通信系统的出现指明了前景，并为其奠定了夯实的基础。为满足更多更高速率的业务以及更高频谱效率的要求，同时减少目前存在的各大网络之间不兼容性，早在1985年IuT-R（ccIR）就成立了IwPS/13工作组，开始研究全球范围内运营的FPLMTS。1992年国际电联ITU的世界无线电管理会议为FPLMT

15、s确定了ZGHz周围的频谱。1995年FPLMTS又被正式命名为国际移动电信2000系统（IMT-2000）。IMT-2000支持的网络被称为第三代移动通信系统，简称3G，它支持速率高达ZMbi吮的业务，而且业务种类涉及语言、数据、图像以及多媒体等业务，目前主流的三大标准为欧洲提出的wcDMA、美国提出的cDMA2000和我国自主提出的TD一SCDMA，主要特点可以概括如下:全球普及和全球无缝漫游，使用共同的频段，全球统一标准;具有迟滞多媒体业务的能力，特别是支持Iniemet业务;快速移动环境下最高速率达144kbi灯s，室外到室内或步行环境最高达到384kbi珑，室内环境最高速率达ZMkbi比;便于从ZG过渡演进。在ZG与3G技术之间，目前市场上还推出了2.5G技术，比如中国移动的GPRS和中国联通即将推出的cDMAlx技术。正当3G实验如火如茶进行的时候，AT&T实验室等研发机构正在研究第四代移动通信系统（4G）技术。4G的目标是成为一个无所不在的无线通信系统:提供无缝、高QOS、高速率的无线业务。第四代移动通信必须可以容纳庞大的用户数、达到高数据传输的要求和改善现有通信品质。4G在业务、功能和频带