基于FPGA的OFDM宽带数据通信同步系统设计和实现.PDFVIP

基于 FPGA的 OFDM 宽带数据通信同步系统设计与实现 Design and Realize the Synchronization System for Broad Band Data Communication Based on FPGA 李永波 刘晓明 （重庆大学 通信工程学院 重庆 400030） 摘要：正交频分复用（OFDM ）是第四代移动通信的核心技术，本文介绍了一种基于FPGA 的OFDM 宽带数据通信同步系统的设计方案，该方案为 OFDM 多载波通信提供了必要的同 步系统。通过仿真完成了系统方案的设计，并利用 Altera 公司的 CycloneII 器件实现了整个 同步系统设计。通过测试，论证了方案的可行性。 关键词：正交频分复用 同步 码间干扰 多载波调制 载波间干扰 Abstract: OFDM is the key technology of 4G in the field of mobile communication. This paper introduce a method of realizing the synchronization system for broad band data communication based on FPGA, this method provides the indispensable synchronization system for OFDM multi-carriers communication. According to simulation we finish the design of scheme, and then using the CycloneII FPGA of Altera Company realize the whole design of synchronization system. Through testing, demonstrate the feasibility of this scheme. Key Words: OFDM Synchronization ISI MCM ICI 第四代移动通信（4G或称为 Beyond 3G）中将提供高达 100Mbit/s甚至更高的数据传输 速率，能够满足人们从语音扩展到数据、图像、视频等大量信息的高质量的多媒体业务。随 着无线通信业务的飞速发展，为了在可用频带日趋紧张的情况下提高频带利用率，正交频分 复用 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术已成为第四代移动通信系 统的核心技术。 OFDM 技术实际上是 MCM(Multi-Carrier Modulation,多载波调制)的一种。其基本思想 是：将信道分成若干个正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每 个子信道上进行传输。各子信道间保持正交，频谱相互重叠，与单载波调制相比，提高了频 谱利用率，但是 OFDM 系统对定时误差和频率偏移比单载波调制敏感，其同步精度的要求比 单载波调制更高，同步偏差会在 OFDM系统中引起严重的 ISI(Inter Symbol Interference, 【1】 码间干扰)和 ICI(Inter Carrier Interference，载波间干扰) 。因此，同步系统的研究 对于 OFDM宽带数据通信系统的实现具有重要的意义。 本文简要介绍了 OFDM的系统结构以及同步对 OFDM系统的影响，在 IEEE802.11a协议【2】 的基础上提出了 OFDM 的同步系统方案，并重点讨论了：帧同步、符号同步和载波同步与跟 踪的关键技术，最后利用 Altera高性价比的 CycloneII 系列 FPGA实现了整个方案。 一 OFDM 系统结构以及同步偏差对系统的性能影响 1．OFDM 的系统结构