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基于FPGA的OFDM基带发送系统设计与实现
基于FPGA的OFDM基带发送系统设计与实现
随着网络技术的不断发展，OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分多址）技术在广电、通信、水声通信等领域得到了广泛应用。OFDM技术将信号分成多个子载波，每个子载波均为正交的，从而降低了子载波之间的干扰，大大提高了系统的传输效率。
为了实现OFDM技术，需要对信号进行调制、IFFT（InverseFastFourierTransform，傅里叶反变换）和插入导频等处理。为了实现这些复杂的信号处理，需要高效的计算能力和极短的处理时间。因此，使用FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）实现OFDM基带发送系统具有高性能、低功耗、高灵活性和可编程性等优点。
本论文旨在探讨基于FPGA的OFDM基带发送系统的设计与实现。
一、OFDM基带信号处理
OFDM技术通过在频域上分割信号并进行IFFT处理得到时间域上的信号。IFFT计算过程可以通过使用FastFourierTransform（FFT，快速傅里叶变换）算法来加速处理。在完成IFFT处理后，需要在时间域上插入导频和调制数据。
插入导频的目的在于减少信道的影响并完成数据的同步。导频应当分布在整个信道带宽上，且应当被分配到各个子载波上，以提高系统的容错性。在调制数据的处理上，通常使用调制方式为QAM（QuadratureAmplitudeModulation，二元调幅）或者QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying，二元相移键控）。
二、FPGA的OFDM基带发送系统架构
FPGA实现OFDM技术需要考虑时序、资源、RAM和ROM的分布等，才能保证系统的高效性。FPGA架构可以包含一个高速的16位FFT引擎，以及一些控制逻辑、状态机、计算逻辑等。
系统的输入可以来自上位机或外部信号处理器，在接收到输入后，需要经过预处理、IFFT、插入导频、码调制等一系列处理。FPGA内部的RAM用于存储数据，并可用于高速转存和DMA操作。为保证数据的准确传输，FPGA中应该内置出错检测和自动修复的机制。
三、系统实现
在设计OFDM基带发送系统前，需要考虑硬件设计和软件设计，以保证系统的高性能和可靠性。硬件设计方面主要考虑FPGA的选择和外围接口的设计；软件设计方面主要考虑系统的算法、软件模块和驱动程序的编写。可以采用VerilogHDL（硬件描述语言）开发FPGA的硬件模块，同时采用C/C++语言编写系统软件。
然后，需要针对FPGA实现OFDM技术的处理流程进行仿真和集成测试。测试分为两个阶段，首先是每个模块的单元测试，然后是整体系统的功能测试。在测试完成后，需要对系统进行性能测试，以确定系统的吞吐量和延迟等参数是否满足设计要求。
最后，需要将实现的OFDM基带发送系统集成到目标硬件上，并进行实际测试。测试结果表明，系统的性能和可靠性均满足设计要求，系统可以应用于多种通信和广电领域。
四、总结
本文主要针对基于FPGA的OFDM基带发送系统进行了论述，探讨了OFDM技术的信号处理、FPGA架构的设计和算法软件的编写等方面。经过实际测试，系统的性能和可靠性均达到预期，为OFDM技术的应用提供了新的解决方案。