本文關(guān)鍵詞：基于FPGA壓縮感知的OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著人們對(duì)通信信息量需求的日益增大,為了滿足未來(lái)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率的要求,增加系統(tǒng)帶寬來(lái)提高傳輸速率是直接有效的方法,而超寬帶(UWB)通信系統(tǒng)的大帶寬在提高傳輸速率方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。3-10GHz是首個(gè)支持UWB通信的頻段,支持最高數(shù)據(jù)傳輸速率480Mbps; 60GHz頻段UWB通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高于5Gbps傳輸速率的無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸�，F(xiàn)有的3-10GHz標(biāo)準(zhǔn)、60GHz標(biāo)準(zhǔn)的UWB通信系統(tǒng)均規(guī)定OFDM是高速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)的物理層方案之一,并且OFDM-UWB系統(tǒng)具有頻帶利用率高、抗符號(hào)串?dāng)_能力強(qiáng)和頻率選擇性衰落能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此,研究OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)具有重要理論意義和很高的應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)基于FPGA壓縮感知的OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。提出了一種基于FPGA壓縮感知的OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,采用壓縮感知原理和FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了60GHz的 OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)。利用Altera公司的Stratix Ⅳ的FPGA芯片和采用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了系統(tǒng)收發(fā)模塊,各個(gè)模塊是通過(guò)鎖相環(huán)(PLL)產(chǎn)生多時(shí)鐘控制存儲(chǔ)器,實(shí)現(xiàn)了基于IEEE 802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)的物理層OFDM幀結(jié)構(gòu)的組建和拆分。并采用壓縮采樣模塊中根據(jù)壓縮感知理論對(duì)接收機(jī)的信號(hào)進(jìn)行壓縮采樣,采用多時(shí)鐘控制的乘法器級(jí)聯(lián)SRAM結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了壓縮采樣重構(gòu)算法,節(jié)約了存儲(chǔ)資源,通過(guò)多路并行的采樣電路降低了ADC采樣速率。信道估計(jì)模塊中通過(guò)多個(gè)乘法器級(jí)聯(lián)RAM通過(guò)OFDM幀結(jié)構(gòu)中插入導(dǎo)頻位置,進(jìn)行信道估計(jì)。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下,采用Models im軟件對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了功能仿真,驗(yàn)證了各模塊的準(zhǔn)確性。利用FPGA開發(fā)板對(duì)基于壓縮感知的OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于IEEE 802.15.3c標(biāo)準(zhǔn)的OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)的通信功能。所設(shè)計(jì)基于FPGA壓縮感知的OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)具有保密性好、抗多徑能力強(qiáng)、低復(fù)雜度、穿透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)、無(wú)線高清多媒體接口、汽車?yán)走_(dá)、醫(yī)療成像等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：超寬帶 正交頻分復(fù)用 壓縮感知 信道估計(jì) 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN925
【目錄】：

• 學(xué)位論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究意義9-12
• 1.2 基于壓縮采樣的OFDM-UWB的研究現(xiàn)狀12
• 1.3 FPGA開發(fā)過(guò)程介紹12-13
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容及組織安排13-15
• 第二章 OFDM-UWB基帶通信系統(tǒng)及其壓縮感知原理15-29
• 2.1 OFDM-UWB基帶系統(tǒng)原理15-21
• 2.1.1 信道編解碼原理16-17
• 2.1.2 數(shù)字調(diào)制解調(diào)原理17-19
• 2.1.3 組幀和解組幀原理19-20
• 2.1.4 IFFT和FFT原理20-21
• 2.1.5 插入和去除CP原理21
• 2.2 壓縮感知原理21-26
• 2.2.1 OFDM信號(hào)的壓縮感知理論21-22
• 2.2.2 壓縮采樣及其重構(gòu)算法原理22-25
• 2.2.3 基于壓縮感知的信道估計(jì)原理25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-29
• 第三章 基于壓縮感知的OFDM-UWB基帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)29-47
• 3.1 OFDM-UWB基帶模塊設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)29-39
• 3.1.1 信道編解碼模塊的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)30-32
• 3.1.2 64QAM調(diào)制解調(diào)模塊的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)32-33
• 3.1.3 組幀和解幀模塊的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)33-35
• 3.1.4 IFFT和FFT模塊的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)35-37
• 3.1.5 插入和去除CP模塊的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)37-39
• 3.1.6 OFDM-UWB基帶系統(tǒng)傳輸過(guò)程39
• 3.2 壓縮采樣設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)39-44
• 3.2.1 壓縮采樣電路的設(shè)計(jì)39-40
• 3.2.2 壓縮采樣重構(gòu)算法的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)40-44
• 3.3 信道估計(jì)的設(shè)計(jì)與FPGA實(shí)現(xiàn)44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及調(diào)試47-55
• 4.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)條件47-49
• 4.1.1 FPGA開發(fā)板47-48
• 4.1.2 AV5233C誤碼分析儀器48-49
• 4.2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)49-53
• 4.2.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)調(diào)試49-51
• 4.2.2 OFDM-UWB信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證51-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文總結(jié)55
• 5.2 后續(xù)研究工作展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-63
• 發(fā)表論文和參加科研情況63-65
• 附錄65-75
• 致謝75

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