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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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OFDM发射机和接收机的实现可重构平台

Tirumala Rao Pechetty1,Mohith Vemulapalli2
  1. 助理教授、ECE系Vignana€™年代信息技术研究所、维萨卡帕特南,印度安得拉邦
  2. PG学生(DECS),部门的ECE Vignana€™年代信息技术研究所、维萨卡帕特南,印度安得拉邦
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文摘

许多目前的通信系统倾向于使用正交频分复用(OFDM)由于更高的数据速率,较低的国际符号干扰(ISI)和容易兼容的变异频率。本标准使用内置的IP的OFDM发射机和接收机的实现。这项工作提供了验证和实现OFDM收发器的FPGA是完全数字化,使用VHDL语言和整个工作完成。现场可编程门阵列提供了更好的平台数据的变异率,而且低成本,易于编程。中使用的软件工具和硬件实现是Xilinx ISE,模型sim卡、Chipscope工具和斯巴达3 e FPGA

关键字
OFDM、FPGA Xilinx ISE、Modelsim Chipscope

介绍
在某些应用程序中,它是可取的传输相同的地信号在多个频道。这种传播方式主要用于有高概率的情况下,一个或多个通道将是不可靠的。一种形式的这种多通道信号有时被用于无线通信系统的传输信号的克服干扰的影响。通过发送相同的信息在多个频道,提供了信号多样性,接收方可以利用恢复信息。另一种形式的多通道通信在多个载波传输,在信道的频带分成若干子和每个子信道的信息传输。在非理想线性滤波器通道可以看出这样的频道介绍ISI,降解性能与通道。性能下降的程度取决于frequencyresponse特征。此外,接收机的复杂度增加随着ISI张成的空间增加。在这个系统中,我们考虑的传播中包含的信息在多个运营商分配的信道带宽。传输数据在多个运营商的主要动机是减少ISI,因此,消除性能下降发生在几种方法来实现该系统。 One of such methods of implementing this system is by using FPGA (Field Programmable Gate Array).
OFDM, FPGA在数字领域,这是一个可编程的硬件和完全控制实际的设计实现与用户所在,不需要任何物理集成电路制造设备。一个通用处理器的FPGA可编程性的结合速度、力量和密度属性。这将是有利于OFDM系统实现。满足未来的需求还需要增加新功能的现有模型和实现FPGA是更好的平台,可以很容易地制作芯片。从而FPGA将是一个不错的平台比其他任何它给灵活性t以来OFDM的实现程序设计除了低成本硬件组件比较。

OFDM原理
多载波调制将可用的通道带宽划分为分解后的相对狭窄的宽度(/ \ f),它提供了一个解决方案,可以产生传播率接近信道容量。在每个子带信号可能独立编码和调制的同步符号率(1 / (/ \ f))。如果宽度足够小,在每个子频带信道频率响应本质上是不变的。因此,国际米兰的符号干扰可以忽略不计。OFDM符号率的概念来选择在每个子信道的频率等于相邻分载体最终再分离,分载体最终再正交符号间隔,之间的相对相位关系分载体最终再独立的。OFDM是广泛用于绳索抽和广播频道。OFDM采用作为数字音频广播的标准应用程序和基于无线局域网的IEEE 802.11标准。OFDM,基于传播的一种特殊情况是一个技术,单一的数据流传输低利率分载体最终再。一般FDM(频分复用)总带分为非重叠的频率通道。字面上来说,是这样的OFDM相同,但在这里总带分为正交分载体最终再,结果在更好地利用频谱。一个OFDM系统主要由一个调制器、串行并行转换器,传输线,FFT并行串行转换器,解调器。 The FFT’s iterative nature and the computational order make OFDM ideal for dedicated architecture.
期间克服错误的传播信号,应用前向纠错前信号传输和这一概念被称为问题影响(编码正交频分复用)。这将克服传输中的错误由于失去了运营商的频率选择性衰落、噪声和干扰。通常10 kHz - 30千赫带宽为每个用户提供FDMA,传输的所有用户信息。这比演讲所需的带宽分配带宽更宽3千赫防止干扰。在这个过程中50%的总光谱是没有用的,这恶化随着通道带宽变得狭窄,以及增加频带。在QPSK调制,用户需要2 - 7日千赫带宽,但FDMA不是上帝来处理这样的带宽,来了TDMA成图片,它使用广泛的带宽通道。多个用户可以处理相同的频率在不同的时段。因此,许多低数据速率用户可以组合在一起,在单通道传输,所以可以使用频谱效率。然而与TDMA存在一些问题。一个开销是被添加到每个包的数据包含了源地址和目的地址。由于延迟变化和同步误差随时间变化必须分配给允许任何公差在每个用户的开始时间,明确的用户数量限制。
TDMA与符号率高问题导致延迟扩展多个路径。OFDM克服了大部分的问题。在OFDM分载体最终再放置接近彼此,没有要求的开销,因为每个用户都有一个通道的通道是整数倍数symbol-period导致运营商之间的正交性,导致没有运营商之间传输干扰的间距尽可能密切。最后,每个运营商在一个OFDM信号有一个非常狭窄的带宽(约。1 kHz),导致高宽容多路延迟传播。

OFDM的实现收发器

答:OFDM发射机模块
1)输入采样器:输入采样器的第一块OFDM发射机部分。串行数据是美联储作为块的输入和输出是2比特的智商。输出的符号,每个包含两个部分。所以这个输入采样器是块组的两位。
2)符号映射器:输入采样器的输出作为输入提供给符号映射器。符号映射器由一个QPSK调制器。输入2比特流联储调制器分裂成两个2比特符号叫做I和Q(虚构的和正交)。这些符号的生成是基于星座图。在正交相移编码有四个阶段,每个2比特符号是分配给一个阶段,90度的差别。编码完成基于QPSK的星座图
3)串行输入并联输出(桃花心木):这个块的输入是输出的符号映射器。桃花心木,顾名思义串行输入并联输出,这一块将美联储串行数据作为输入转换为并行数据。在此系统中,桃花心木是一种两个8寄存器(鹿)数组。串行输入是美联储在每个时钟周期的第七个数组和数据转移到上面的注册。8个时钟周期后数组中的数据转发。SIPO的输出包含8个寄存器的数据和剩余的八个虚构的8数据寄存器。
4)快速傅里叶逆变换(传输线):这是最重要的OFDM系统的模块。传输线的输入将桃花心木的输出。在这个系统中,我们需要2传输线模块,一个真正的,另一个虚构的。传输线的时域频域约束转换为。时域OFDM信号通过传输器值。在此系统中,传输线中执行的步骤。第一次交换实部和虚部,执行FFT,交换实部和虚部,最后除以N,这是美联储输入的数量,这是8。在去年我们有时间域值,通过发射机传输。

b . OFDM接收机模块
1)快速傅里叶变换(FFT):在接收机部分,这是最主要的模块。OFDM信号从天线接收和美联储FFT,把他们带回频域。在此系统中,大量毁灭的频率(DIF)使用fft。快速傅里叶变换(FFT)将循环时域信号转换成对应的频谱。这是通过找到等价的波形,由正交正弦分量之和。振幅和相位的正弦分量代表时域信号的频谱。
2)并行输入和串行输出(庇索):一个并行串行转换器是一种特殊的移位寄存器的功能。数据并行加载到移位寄存器,然后一点一点地移动。在此系统中,这个烈性黑啤酒用于从FFT获得的数据转换成串行数据,作为输入提供给demapper象征,转换器等了8个周期数据加载
3)象征DEMAPPER:输入烈性黑啤酒是美联储从庇索,从接收到的实部和虚部,基于固定阈值水平,这是输入信号幅度的一半,比较接收到的输入信号的阈值,输出是确定。这是QPSK解调器背后的概念
4)输出信号发生器:这个阻止需要2位智商符号demapper并生成输出位。这包括2位移位寄存器的长度,每个时钟周期数据输入、转移和退出。

实现结果
工作提出了为了证明能力的无线通信系统的直接翻译成纯硬件描述语言(VHDL)可重构平台上实现。的工作已经完成了任务设计数字基带OFDM收发器的一部分。结果使用Xilinx的发射机驱动块。代码是完全的硬件描述语言(VHDL)的语言。
最后两个结果代表了OFDM发射机输入美联储和OFDM接收机的输出信号是相同的延迟。这些从Modelsim仿真。现在的代码是扔进斯巴达3 e FPGA工具包,结果观察到与输入、Chipscope时钟信号和输出。Chipscope的结果

结论
基带OFDM发射机和接收机设计成功。每一块测试使用Xilinx ISE。完整的资源利用率是4% f片人字拖和4输入附近地区的72%

数据乍一看
图 图 图 图 图
图1 图2 图3 图4 图5

引用







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