OFDM调制解调的FPGA实现 - 基于ofdm的调制解调原理,ofdm调制解调fpga代码

　    OFDM调制解调的FPGA实现

　　实现方法：

　　OFDM 技术对信号进行I/Q 调制，在IQ两路调制时没有幅度上的失真，所以极大的克 服了模拟 I/Q调制的幅度和相位不平衡性， 克服了模拟混频电路非线性的影响。由于FPGA的可编程性，使用 FPGA 实现调制 /解调可以提高系统的可编程性。

　　在 FPGA 中在使用平方根升余弦滤波器对基带信号滤波，以消除符号间干扰，滤波后的IQ两路信号通过乘法器与NCO中的正弦和余弦中频载波相乘完成 IQ 调制，最后两路信号相加通过DA转换送入信道。接收时将信道来的通过 AD转换后的信号通过与NCO的两路正交载频相乘分解出 IQ 两路信号送至 FPGA进行OFDM 调制在并串转换数据输出。实现框图 分别如图 1、图 2和图 3。

　　每个 OFDM 符号是多个经过调制的子载波信号之和。如果用N表示子信道的个数， T表 示 OFDM 符号宽度，d i（ 0， 1， ， N-1） 是分配给每个子信道的数据符号， f c 是载波频率， 则从 t= ts 开始的 OFDM 符号可以表示为

　　其中， 式 （ 2） 的实部和虚部分别对应于 OFDM 符号的同相和正交分量， 在实际工程中 可以分别与相应得子载波的余弦分量和正弦分量相乘， 构成最终的子信道和合成的 OFDM 符号。设计时使用 IDFT来代替 OFDM 调制， 使用 DFT 来完成 OFDM 调制， 也正是由于快速 DFT的引入， 才使 OFDM 技术在调制 /解调方面体现了巨大的优势。

　　这种正交性还可以从频域角度来理解， 在每一个子载波频率的最大处， 所有其他子信道 的频谱值恰好为零， 因此在理想情况下， 可以从多个相互重叠的子信道符号频谱中提取出各 个子信道符号， 而不会受到其他子信道的干扰。 OFDM 实际上是可以满足无符号间干扰的奈 奎斯特准则， 这种消除子信道间干扰 （ IC I） 的方法是通过在时域中使用矩形脉冲成形， 在 频域中每个子载波的最大处采样来实现。

　　当数据长度较大时， 可以利用 FFT /IFFT来代替 IDFT /DFT 提高算法速度。正交频分复 用采用并行传送的方式， 降低了码速率， 使符号时间大大延长， 相对时延超过符号周期所造 成的符号间串扰就会避免。为了更有效的抗符号间串扰， 在每一帧信号中插入保护间的信 息， 只是加入循环前缀对一小部分信号进行重复。

　　OFDM FPAG实现

　　使用 Verilog实现系统的调制解调模块， 假设数据位宽度为 16比特。

　　IEEE802 16a协议中规定载波数目为 256个，在实现时调用256点FFT模块的IP Core 来实现，将工作频率设置为数据速率的2倍，使 FFT / IFFT来复用一个模块，以节省资源。从时延的角度出发，且考虑到256为4的幂次方，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

　　/ /声明了 32比特， 高 16比特是虚部， 低 16比特是实部

　　input［ 31： 0］w _send;

　　input［ 31： 0］w _rec;

　　output［ 31： 0］ q_ou;t

　　output［ 31： 0］ q_index; / /输出数据的下标

　　outputm dm; / /标志输出是调制信号还是解调信号

　　/ /1表示调制信号， 0表示解调信号

　　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;

　　/ /产生调制、解调操作的控制信号

　　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;

　　/ /在标志为 1时做 FFT， 完成 OFDM 信号的调制