? ?OFDM調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)現(xiàn)方法：

　　OFDM 技術(shù)對信號進(jìn)行I/Q 調(diào)制，在IQ兩路調(diào)制時沒有幅度上的失真，所以極大的克 服了模擬 I/Q調(diào)制的幅度和相位不平衡性， 克服了模擬混頻電路非線性的影響。由于FPGA的可編程性，使用 FPGA 實(shí)現(xiàn)調(diào)制 /解調(diào)可以提高系統(tǒng)的可編程性。

　　在 FPGA 中在使用平方根升余弦濾波器對基帶信號濾波，以消除符號間干擾，濾波后的IQ兩路信號通過乘法器與NCO中的正弦和余弦中頻載波相乘完成 IQ 調(diào)制，最后兩路信號相加通過DA轉(zhuǎn)換送入信道。接收時將信道來的通過 AD轉(zhuǎn)換后的信號通過與NCO的兩路正交載頻相乘分解出 IQ 兩路信號送至 FPGA進(jìn)行OFDM 調(diào)制在并串轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。實(shí)現(xiàn)框圖 分別如圖 1、圖 2和圖 3。

　　每個 OFDM 符號是多個經(jīng)過調(diào)制的子載波信號之和。如果用N表示子信道的個數(shù)， T表 示 OFDM 符號寬度，d i（ 0， 1， ， N-1） 是分配給每個子信道的數(shù)據(jù)符號， f c 是載波頻率， 則從 t= ts 開始的 OFDM 符號可以表示為

　　其中， 式 （ 2） 的實(shí)部和虛部分別對應(yīng)于 OFDM 符號的同相和正交分量， 在實(shí)際工程中 可以分別與相應(yīng)得子載波的余弦分量和正弦分量相乘， 構(gòu)成最終的子信道和合成的 OFDM 符號。設(shè)計時使用 IDFT來代替 OFDM 調(diào)制， 使用 DFT 來完成 OFDM 調(diào)制， 也正是由于快速 DFT的引入， 才使 OFDM 技術(shù)在調(diào)制 /解調(diào)方面體現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢。

　　這種正交性還可以從頻域角度來理解， 在每一個子載波頻率的最大處， 所有其他子信道 的頻譜值恰好為零， 因此在理想情況下， 可以從多個相互重疊的子信道符號頻譜中提取出各 個子信道符號， 而不會受到其他子信道的干擾。 OFDM 實(shí)際上是可以滿足無符號間干擾的奈 奎斯特準(zhǔn)則， 這種消除子信道間干擾 （ IC I） 的方法是通過在時域中使用矩形脈沖成形， 在 頻域中每個子載波的最大處采樣來實(shí)現(xiàn)。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)長度較大時， 可以利用 FFT /IFFT來代替 IDFT /DFT 提高算法速度。正交頻分復(fù) 用采用并行傳送的方式， 降低了碼速率， 使符號時間大大延長， 相對時延超過符號周期所造 成的符號間串?dāng)_就會避免。為了更有效的抗符號間串?dāng)_， 在每一幀信號中插入保護(hù)間的信 息， 只是加入循環(huán)前綴對一小部分信號進(jìn)行重復(fù)。

　　OFDM FPAG實(shí)現(xiàn)

　　使用 Verilog實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)模塊， 假設(shè)數(shù)據(jù)位寬度為 16比特。

　　IEEE802 16a協(xié)議中規(guī)定載波數(shù)目為 256個，在實(shí)現(xiàn)時調(diào)用256點(diǎn)FFT模塊的IP Core 來實(shí)現(xiàn)，將工作頻率設(shè)置為數(shù)據(jù)速率的2倍，使 FFT / IFFT來復(fù)用一個模塊，以節(jié)省資源。從時延的角度出發(fā)，且考慮到256為4的冪次方，配置基4的模式。

　　M odu le ofdm _modem （ clk， rese，t w _send， w _rec， q_ou，t mdm， q_index）; input c lk;

　　input rese;t

　　/ /聲明了 32比特， 高 16比特是虛部， 低 16比特是實(shí)部

　　input［ 31： 0］w _send;

　　input［ 31： 0］w _rec;

　　output［ 31： 0］ q_ou;t

　　output［ 31： 0］ q_index; / /輸出數(shù)據(jù)的下標(biāo)

　　outputm dm; / /標(biāo)志輸出是調(diào)制信號還是解調(diào)信號

　　/ /1表示調(diào)制信號， 0表示解調(diào)信號

　　w ire inv_w e= 1; w ire［ 31： 0］ xn; w ire［ 31： 0］ xk; reg［ 7： 0］ cn;t reg flag; w ire fw d_inv;

　　/ /產(chǎn)生調(diào)制、解調(diào)操作的控制信號

　　a lw ays@ （ posedge clk） beg in

　　if （！

　　reset） begin

　　cnt《 = 0;

　　flag《 = 0; end

　　cnt《 = cnt+ 1;

　　if （ cnt= = 0）

　　flag《 = ！ flag;

　　e lse

　　flag《 = flag;

　　end

　　assign fw d_inv= rese？t flag： 0;

　　/ /在標(biāo)志為 1時做 FFT， 完成 OFDM 信號的調(diào)制