基于FPGA的宽带无线通信系统设计

来源 :北方工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sorryhappy777
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正交幅度调制(QAM)和低密度奇偶校验码(LDPC)技术应用于很广泛的领域,如无线通信、有线电视传输、卫星通信等领域。QAM调制系统的主要优势是频带利用率高,但是在对QAM调制系统进一步分析后发现,这种技术牺牲其抗干扰性来获取高频带利用率,这样就影响到了数据传输的质量,然而LDPC码具有接近香农限的误码性能,降低了误码率,于是将编码与调制技术联合开发既提高了频谱利用率又使误码性能得到了改善。在带宽资源紧张的无线通信中,这种设计是个很好的方案。QAM通常有二进制QAM (4QAM)、四进制QAM (16QAM)、八进制QAM (64QAM)等,对应的空间信号矢量端点分布图称为星座图,分别有4、16、64等个矢量端点。本文通过对4QAM调制解调及LDPC编解码的基本原理及发送接收端的各种实现方法的深入学习和研究,并使用MATLAB软件仿真整个系统,对整个系统有了学入理解,随后以Xilinx公司的ISE12.2软件和ModelSim6.6d作为软件开发环境,设计并实现了通用编码、比特翻转法译码、查找表法的调制模块、低通滤波器、本地载波的产生、串并转换模块等系统关键模块。其中LDPC编解码分别用了通用编码法和比特翻转法译码,这两种方法实现复杂度低,消耗FPGA(现场可编程逻辑门阵列)硬件资源少;在4QAM调制阶段使用了快速有效的查找表法,实现既简单又高效;在4QAM解调中低通滤波器的实现是使用了改进的串行结构,这样乘法器的使用减半,有效的节约了FPGA的资源;在滤波、抽样等工程中运用了流水线工作,提高了系统的工作速度。本文使用verilogHDI(硬件描述语言)完成了LDPC编解码和4QAM调制解调系统中主要模块的RTL(寄存器传输级)级描述,利用verilog搭建验证平台,在ModelSim6.6d软件上通过调试及验证,在ISE12.2中完成编译综合,并通过MATLAB仿真证明本系统具有较高的准确率;在系统运行的稳定性方面,具有很高的可靠性和可扩展性,该方案具有较高的应用价值。
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