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IEEE802.11a基带调制器的FPGA实现与降低信号峰平比的方法研究

作　者: 胡俊
导　师: 张朝阳
学　校: 浙江大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: IEEE802.11a 正交频分复用 峰值平均功率比 功率放大器非线性失真 自适应预失真 Golay互补序列编码
分类号: TN76
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


随着通信技术的不断进步，现代通信网络正快速地向包括数据、语音、图像的综合宽带多媒体方向发展，人们对通信质量、通信速度和通信内容都提出了新的要求。于是，容量更大、传输速率更高的Beyond 3G移动通信系统成为目前研究的热点，其核心的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)传输技术，更是凭借其出色的抗多径信道衰落特性和极高的频谱利用率引起了广泛的关注。与此同时，为了消除通信网络“最后一公里”的瓶颈，各种宽带无线接入技术凭借其组网快速灵活、运营维护方便及成本较低等竞争优势，迅速成为市场热点。无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)技术就是其中的典型代表之一。特别地，IEEE802.11a物理层协议规范中同样使用到OFDM传输技术。 未来通信网络的目标是向基于IPv6核心网的全IP包的传输方向发展，越来越多的通信系统具有“突发传输”的特征。本文正是在此背景下，对基于IEEE 802.11a协议规范的分组OFDM突发传输系统进行了研究。 文章以IEEE 802.11a协议物理层标准为基础，依据自主设计的宽带多载波硬件平台所提供的条件，提出一种面向OFDM符号操作、数据并行处理的方案，并采用大规模可编程逻辑器件FPGA实现OFDM系统基带调制器。文中联系OFDM系统发送端物理层的成帧流程，详细地介绍了各工作模块的功能、设计思路和硬件实现结构。并结合硬件调试过程，对相关的测试结果进行了分析。 同时，针对OFDM系统发送端信号峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Radio，PAPR)较高，经过大功率放大器(High Power Amplifier，HPA)时产生非线性失真，造成系统性能恶化的现象，对降低峰值平均功率比的一些方法进行了初步研究。通过分析自适应预失真技术和数据编码(Golay互补序列编码)技术的原理，提出降低系统峰值平均功率比的具体方法，并给出相应的计算机仿真结果和模块FPGA硬件实现的思路。

全文目录


第一章 绪论  7-19
  1．1 移动通信的发展现状  7-9
    1．1．1 移动通信的发展历史  7-8
    1．1．2 Beyond 3G移动通信系统  8-9
  1．2 无线传输技术  9-16
    1．2．1 无线衰落信道的传播特征  9-10
    1．2．2 正交频分复用OFDM技术  10-16
      1．2．2．1 OFDM技术概述  10-11
      1．2．2．2 OFDM系统基本模型  11-13
      1．2．2．3 保护间隔和循环前缀  13-14
      1．2．2．4 OFDM系统的同步问题  14-15
      1．2．2．5 结合B3G的OFDM关键技术  15-16
  1．3 宽带无线接入  16-17
    1．3．1 概述  16-17
    1．3．2 无线局域网  17
  1．4 本文的主要工作  17-19
第二章 IEEE802.11A基带调制器的实现  19-41
  2．1 IEEE802.11A物理层协议  19-21
  2．2 宽带多载波传输系统通用硬件平台  21-22
  2．3 IEEE802.11A基带调制器的FPGA实现  22-35
    2．3．1 FPGA与MPC860接口的设计与实现  23-27
      2．3．1．1 系统复位和配置MPC860  23-24
      2．3．1．2 IDMA通信的实现  24
      2．3．1．3 接口FIFO及其读写控制逻辑的实现  24-25
      2．3．1．4 帧头检测及接收控制模块  25-27
      2．3．1．5 Word到Byte的并串转换模块  27
    2．3．2 帧Signal段和Data段拆分、处理和重组过程  27-34
      2．3．2．1 并行扰码模块  28-29
      2．3．2．2 位宽变换模块  29-31
      2．3．2．3 前向纠错并行编码模块  31-32
      2．3．2．4 并行交织映射模块  32-33
      2．3．2．5 合并Signal和Data模块  33-34
    2．3．3 调制、成帧及数字上变频  34-35
      2．3．3．1 插导频和零子载波模块  34
      2．3．3．2 FFT模块  34
      2．3．3．3 加循环前缀模块  34
      2．3．3．4 加前导字模块  34-35
      2．3．3．5 数字前端设计模块  35
  2．4 VxWORKS套接字编程实现网络数据接口  35-37
    2．4．1 套接字的基本概念  36
    2．4．2 基于TCP的流套接字  36-37
    2．4．3 客户／服务器模式的网络编程  37
  2．5 系统调试  37-40
  2．6 本章小结  40-41
第三章 OFDM系统峰平比问题的初步研究  41-72
  3．1 OFDM系统内PAPR的定义及分布  41-47
    3．1．1 OFDM系统内PAPR的定义  41-42
    3．1．2 OFDM系统内PAPR的分布  42-47
    3．1．3 PAPR对OFDM系统的影响  47
  3．2 OFDM系统内降低PAPR方法的初步研究  47-71
    3．2．1 概述  47-49
      3．2．1．1 信号扰码方法  47-48
      3．2．1．2 信号畸变方法  48-49
    3．2．2 信号预失真的方法降低PAPR  49-62
      3．2．2．1 放大器对OFDM信号的非线性失真  49-53
      3．2．2．2 预失真器的通用模型  53
      3．2．2．3 自适应预失真系统  53-62
        非线性系统的volterra级数表示  54-55
        自适应预失真系统模型分析  55-57
        一种具体方法的算法分析与仿真  57-62
      3．2．2．4 自适应预失真系统的FPGA实现方法  62
    3．2．3 Golay互补序列编码方法降低PAPR  62-71
      3．2．3．1 Golay互补序列的定义  63-65
      3．2．3．2 Golay序列编码的算法和仿真  65-68
      3．2．3．3 Golay序列编码的FPGA实现方法  68-69
      3．2．3．4 Golay互补序列与Reed-Muller码的联系  69-71
  3．3 本章小结  71-72
总结和展望  72-73
致谢  73-74
作者在硕士期间发表的论文  74-75
参考文献  75-78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器
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