基于FPGA的OFDM系统设计与实现
OFDM系统符号同步的FPGA设计与实现
OFDM系统符号同步的FPGA设计与实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统是一种常用的多载波调制技术，适用于高速数据传输和抗多径衰落的无线通信系统。
在OFDM系统中，符号同步是一项必要的关键技术，它能够将接收到的信号进行精确的时间对齐，以便进行正确定时、解调和解调的后续处理。
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，广泛应用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
利用FPGA对OFDM系统符号同步进行设计和实现能够提高系统性能，加快实时处理速度，降低功耗。
在OFDM系统中，符号同步的主要任务是估计接收到的OFDM符号开始的时间点，以便对其进行精确的采样和解调。
常用的符号同步方法有基于导频序列的方法和基于自相关函数的方法。
下面将介绍一种基于自相关函数的OFDM符号同步FPGA设计与实现。
首先，需要在FPGA中实现自相关函数的计算。
自相关函数计算的是接收到的信号与自身的延时版本之间的相似度。
可以通过乘法和加法操作来实现自相关函数的计算。
在FPGA中，可以使用乘法器和累加器来完成这些操作，以提高运算速度和效率。
其次，需要设计并实现一个符号同步算法，该算法可以通过计算自相关函数的峰值位置来估计OFDM符号开始的时间点。
常用的算法有互相关法、峰值检测法等。
选择合适的算法需要根据实际应用场景和系统需求进行优化。
接下来，需要设计和实现FPGA中的时钟同步电路。
由于OFDM系统对时钟精度要求较高，时钟同步电路可以通过PLL（Phase-Locked Loop）等方式实现，提供稳定的时钟信号给FPGA系统。
最后，需要进行仿真和验证。
通过在FPGA中对设计的符号同步模块进行仿真和验证，可以检查和调优设计的正确性和性能。
可以使用FPGA 开发套件提供的工具来完成仿真和验证工作。
在进行OFDM系统符号同步的FPGA设计与实现时1.时间与资源约束：考虑到OFDM系统的高速性和实时性要求，需要优化设计以满足时间和资源约束。
OFDM基带处理器芯片设计与FPGA实现
OFDM基带处理器芯片设计与FPGA实现OFDM（正交频分复用）技术是一种高效的多载波调制技术，常用于无线通信系统中，如Wi-Fi、4GLTE等。
OFDM技术通过将信号分割成多个不重叠的子载波，并在每个子载波上进行独立调制和解调，提高了传输效率和频谱利用率。
OFDM基带处理器芯片的设计与FPGA实现是实现OFDM系统的关键环节。
1.子载波生成和调制：OFDM系统中的信号由多个子载波组成，每个子载波上进行调制。
基带处理器芯片需要能够生成这些子载波，并进行调制。
通常使用快速傅里叶变换（FFT）来生成子载波，并在频域上进行调制，将数据映射到子载波上。
2.信道编码和解码：OFDM系统对信号进行差错控制，通常使用纠错编码技术，如卷积编码和RS编码。
基带处理器芯片需要实现这些编码和解码算法，以提高系统的可靠性和抗干扰性。
3.调制和解调算法：OFDM系统中使用的调制和解调算法有许多种，如QAM、PSK等。
基带处理器芯片需要实现这些算法，通过调制将数字信号转换为模拟信号，并通过解调将模拟信号转换为数字信号。
4.功率控制和均衡：OFDM系统中需进行功率控制，使各个子载波的功率尽可能平均。
此外，OFDM系统还需进行均衡处理，以消除信道带来的各种失真。
基带处理器芯片需要实现这些功能，保证系统的性能。
FPGA（现场可编程逻辑门阵列）是一种可编程数字逻辑电路的芯片，广泛应用于嵌入式系统领域。
FPGA可以通过编程来实现不同的数字逻辑电路，因此可用来实现OFDM基带处理器芯片。
使用FPGA实现OFDM基带处理器芯片有以下几个优势：1.灵活性：FPGA可以根据需要进行编程，可以实现不同的OFDM调制和解调算法。
与固定的硬件实现相比，FPGA具有更好的灵活性。
2.功耗低：FPGA芯片通常具有较低的功耗，可以满足OFDM系统对功耗的要求。
此外，FPGA也可以通过电源管理技术降低功耗。
3.高性能：FPGA具有较高的计算性能和数据处理能力，可以满足OFDM系统对实时性和吞吐量的要求。
OFDM系统频偏估计补偿方案的FPGA设计与实现
OFDM系统频偏估计补偿方案的FPGA设计与实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统是一种常用的多载波调制技术，广泛应用于无线通信领域。
在OFDM系统中，由于各个子载波的频率相互正交，可以同时传输多个子载波信号，提高了频谱利用效率，提高了抗多径传播和频率选择性衰落的能力。
然而，在OFDM系统中，由于发送和接收端的本振源存在不一致导致频偏，这会导致接收端无法正确解调出信息，因此需要进行频偏估计和补偿。
基于导频的频偏估计补偿方案是OFDM系统中最常用的一种方案。
其原理是通过发送端在每个OFDM符号中插入导频信号，接收端通过获取导频信号并计算其相位差来估计频偏值。
然后通过将频偏值传回发送端，通过相位补偿使得接收端的导频相位和发送端一致，从而实现频偏补偿。
该方案设计实现上较为简单，但是需要占用部分载波资源来发送导频信号，降低了整体的频谱利用率。
基于BEP的频偏估计补偿方案是一种更为高效的方案。
其原理是通过接收端在每个OFDM符号中对接收到的数据进行解码，然后计算块奇偶校验码，通过比较实际解码后的块奇偶校验码和理想解码的块奇偶校验码来估计频偏值。
然后通过将频偏值传回发送端，通过改变时钟频率来实现频偏补偿。
该方案不需要发送导频信号，提高了频谱利用率，在实际应用中更为常用。
FPGA（Field Programmable Gate Array）作为一种硬件可编程器件，具有并行处理能力和灵活性，适合用于OFDM系统频偏估计补偿方案的设计与实现。
设计中，需要考虑如下几个关键步骤：1.子载波解调和导频提取：接收端需要进行OFDM符号的同步，然后对接收到的OFDM符号进行FFT变换得到频域符号，再提取导频信号进行相位计算。
这一部分可以通过FPGA实现。
2.频偏计算：根据导频相位差计算频偏值，可以使用相位差计算公式进行计算。
3.频偏补偿：将计算得到的频偏值通过数据接口传回发送端，发送端根据频偏值进行相位调整来实现频偏补偿。
基于FPGA的QPSK OFDM调制解调器设计与实现
基于FPGA的QPSK OFDM调制解调器设计与实现OFDM（正交频分多路复用）是一种高效的调制解调技术，常用于无线通信系统中。
本文将介绍基于FPGA的QPSK（四相移键控）OFDM调制解调器的设计与实现。
一、引言OFDM技术在无线通信领域有着广泛的应用，其通过将高速数据流分成多个低速子载波进行传输，有效提高了系统的传输效率和频谱利用率。
而QPSK调制方式在OFDM系统中常被使用，能够传输两个比特的信息。
二、系统设计1. 系统框架基于FPGA的QPSK OFDM调制解调器主要包括信号生成、调制、多载波复用、通道传输、接收、解调等模块。
其中，信号生成模块负责产生待发送的信息信号；调制模块将信息信号进行QPSK调制；多载波复用模块将调制后的信号进行串行-并行转换；通道传输模块将并行数据通过多个子载波进行传输；接收模块接收并处理接收到的信号；解调模块将接收到的信号进行QPSK解调，得到原始信息信号。
2. 信号生成在信号生成模块中，我们可以使用伪随机序列发生器生成随机的数字信号作为待发送的信息源。
这里我们选择使用16位的二进制数字信号。
3. QPSK调制QPSK调制模块将二进制信号映射到复平面上的四个相位，即正弦信号与余弦信号共同构成的星座图。
通过将两个比特的输入分别映射到正弦信号与余弦信号的相位上，得到QPSK调制信号。
4. 多载波复用多载波复用模块将QPSK调制信号进行串行-并行转换，将多个并行的调制信号通过并行数据总线发送到通道传输模块。
5. 通道传输通道传输模块将并行的调制信号通过多个子载波进行传输。
在传输过程中，可能会出现信道衰落、噪声等问题，需要引入信道估计和均衡技术进行处理。
6. 接收与解调接收模块接收到经过信道传输后的信号，并进行信道估计和均衡处理，将接收到的信号进行QPSK解调，得到原始的二进制信息。
三、系统实现本文使用基于FPGA的开发板进行系统的实现。
通过使用硬件描述语言进行电路的设计，将各个模块进行逻辑连接，实现QPSK OFDM 调制解调器的功能。
基于FPGA的OFDM调制解调系统设计与实现
基于FPGA的OFDM调制解调系统设计与实现
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
崔丽珍， 王慧琴， 马勇， CUI Li-zhen， WANG Hui-qin， MA Yong 内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古,包头,014010
ｓｔａｎ
ｂｕｓｙ ｄｏｎｅ
小 ｃｄｏｎｃ
墒
图３ ＩＦＦＴ的ＲＴＬ级结构图
图４ ＦＦＴ的ＩＰＣｏｒｅ仿真波形
．４７．．
第１ ０卷第９期
电子与封装
４ 结束语
本文提出了基于ＦＰＧＡ的ＯＦＤＭ无线通信系统 调制解调模块的快速算法。在ＩＳＥ环境下运用ＩＰ核 实现了该算法，并对ＯＦＤＭ无线通信系统中快速傅 里叶变换算法进行仿真，其仿真结果符合设计要求。
万方数据
图２ＦＦＴＩＰＣｏｒｅ的模块框图
表ｌ ＦＦＴ核的参数设置
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ
Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ
Ｉ／０ ＤａｔａＷｉｄｔｈ Ｐｈａｓｅ Ｆａｃｔｏｒ Ｗｉｄｔｈ
Ｒｏｕｎｄｉｎｇ Ｍｏｄｅ Ｍｅｍｏｒｖ ｆｏｒ Ｄａｔａ Ｍｅｍｏｒｖ ｆｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｆａｃｔｏｒｓ
ＮＦＦＴ ＦＷＤ ＩＮＶ Ｏｕｔｐｕｔ Ｏｒｄｅｒｉｎｇ
Ｉ 引言
为解决无线通信系统中多径衰落和加性噪声等 问题，采用以正交频分复用为核心技术的ＯＦＤＭ无 线通信系统。ＯＦＤＭ无线通信系统是一种多载波并 行传输系统，通过延长传输符号的周期，可增强其 抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的 特点在于结构简单、成本低廉，是一种有潜力的技 术。本文将主要阐述快速傅里叶变换在ＯＦＤＭ系统
基于FPGA的OFDM系统设计与实现_图文.
基于FPGA的OFDM系统设计与实现建立了一个基于FPGA的可实现流水化运行的OFDM系统的硬件平台，包括模拟前端、基于FPGA的OFDM调制器和OFDM 解调器。
重点给出了OFDM调制解调器的实现构架，对FPGA实现方法进行了详细的描述，介绍了系统调试方法，并对系统进行了性能评价。
近年来, 随着数字信号处理(DSP 和超大规模集成电路(VLSI 技术的发展, 正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing技术的应用有了长足的进步和广阔的发展前景。
IEEE802.11a中就将正交频分复用作为物理层的传输技术；欧盟在数字音频广播(DAB、地面数字视频广播(DVB2T、高清晰度电视(HDTV以及2003年4月公布的无线城域网(WMAN802.16a等研究中都使用了正交频分复用技术作为信道的传输手段。
在正交频分复用技术逐渐成熟的今天, 如何降低通信系统的成本, 使之更广泛地应用于数传系统中, 已成为正交频分复用研究的热点。
本文基于802.16a协议的原理架构，本着小成本、高效率的设计思想，建立了一个基于FPGA的可实现流水化运行的 OFDM系统的硬件平台，包括模拟前端及OFDM调制器及OFDM 解调器，用来实现OFDM的远距离无线传输系统。
1 模拟前端模拟前端主要包括发送端DA模块、接收端AD模块和射频模块。
发送端DA模块主要由XILINX公司的FPGA－XC2V1000芯片和数模转换芯片AD9765、滤波器和放大器构成，基带处理调制后数据在控制时钟同步下送入FPGA 进行降峰均比等算法的处理，然后经过交织将其送入AD9765进行数模转换并上变频到70MHz，输出的模拟信号再经声表滤波器后放大进入下一级射频模块。
发送端DA模块硬件结构框图如图1所示。
接收端AD模块主要由增益放大器、带通滤波、采样芯片AD9238和数字下变频器GC1012构成。
基于FPGA的OFDM调制解调系统设计与实现
ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ｆ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ＯＦＤＭ ，ｈ ｅ ｉｎｐ ｏ ｏ ｅ ｗ— ｏ ｔ ＰＧＡ ｌｍ ｅ ｔｔ ｎｗａ ｆ ｃｏ ｔｅｄ ｓｇ ｒ ｐ ｓ ｓａｌ ｏ ｃ ｓ Ｆ ｉ ｍｐ ｅ ｎａｉ ｙｏ ＯＦＤＭ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄｏ ｏ ｍ ｄ ｍ ａ ｅ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｔ ａ ｔ ＯＦＤＭ ｓｔ ｅｋ ｙｔｃ ｎ ｌ ｇ ｆ４ ｉ ｈ ｏ ｉｅｃ ｍ ｍ ｕ ｉａｉｎ ａ ｄｔ ｅｔｃ ｎ ｌ ｇ ｎｈ ｇ —ｐ ｅ ｉ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙｏ Ｇ ｎｔ ｅｍ ｂ ｌ ｏ ｎｃ ｔｏ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｈ ｄ ｔ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｓｂｅ ｎ ｗ ｉｅｙ ｕ ｅ ． ｉ ａ ｅ ｉ ｅ ｈ ａ ｉ ｄ ｌ ｆｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｒ ｑ ｅ ｃ ｉｉｉ ｎ ａａｔａ ｓ ｓ ｉ ｎｈａ ｅ ｄ ｌ ｓ ｄ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒｇ ｖ ｓｔ ｅｂ ｓｃ ｍｏ ｅ ｒｈ ｇ ｎ ｌｆｅ ｕ ｎ ｙ ｄｖ ｓｏ ｏ
变换 在 Ｏ Ｄ 技 术 中具有一 定的使 用价值 。实践证 明，该方 法具 有设计 简单、快 速、 高效和 实时 Ｆ Ｍ
性 等特 点 。
关键 词 ：Ｏ Ｄ ；调制 ；解调 ；Ｆ Ｔ Ｆ Ｔ ＦＭ Ｆ ；ＩＦ 中图分类号 ：Ｔ ４ ２ Ｎ ０ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１８—０ ０（ ０ ０） ９０ ４ －３ ６ １１７ ２ １ ０ —０ ６０
ＯＦ ＤＭ 技 术是 一种高频带利 用率 的多载波调制 技术 ，它在提 高频 带利用率 的 同时 也能有效 地抵抗 字符 问干扰 。 目前 ＯＦ ＤＭ 技 术 已经被广泛应用于广
播 式的音频 、视频领域和 民用通信 系统 。在 ＯＦ ＤＭ
系统 中引入 了正 交的子 载波 ，使得 它的频带利 用率 比以前任 何一 种调 制技 术都要 高 。 此外 ，ＯＦ ＤＭ 还易于结 合编码 、分集 、干扰抑
基于FPGA的宽带OFDM系统的设计与实现
关键词：正交频分复用；ＦＰＧＡ；同步；ＦＦＴ
中图分类号：ＴＮ７６
文献标识码：Ａ
Ｏ 引言 近年来，在数字音频广播（ＤＡＢ）系统、数字视频
广播（ＤＶＢ）系统、高清晰度电视（ＨＤＴＶ）以及无线局 域网（ｗＩ，ＡＮ）中都采用了正交频分复用（０ｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，０ＦＤＭ）调制技术作 为信道的传输手段。在第四代移动通信中，０ＦＤＭ技 术也已成为其开发的核心技术。本文介绍了一种使用 ＦＰＧＡ来实现宽带ｏＦＤＭ系统的设计方法，并重点讨 论了０ＦＤＭ系统中数字基带处理和信号的接收发送 部分的关键技术，最后利用ｘｉｌｉｎｘ公司的Ｓｐａｒｔａｎ一３ 系列ＦＰＧＡ实现了整个方案。 １ 宽带ＯＦＤＭ系统的设计方案 １．１总体设计方案
在ＦＰＧＡ中，按照具体的参数要求实现ＯＦＤＭ 系统中的调制功能，其工作流程为：数据发生器发送 数据和信号，串并转换后存储在ＦＰＧＡ中的ＲＡＭｌ 中。当接收够一帧数据所需要的信息量后，从ＲＡＭｌ 中读取之前存入的数据，然后再对数据进行编码、交 织及ＱＡＭ映射和ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ， 二相相移键控）映射，在过采样点添零后插入导频模 块；当处理完数据包的数据后，开始进行０ＦＤＭ的 １ＦＦＴ调制，经１ＦＦＴ模块计算后的数据存入另一个 ＲＡＭ２；控制模块通过发出使能信号，控制数据从存入 数据的ＲＡＭ２中进行插入循环前缀操作；当ＩＦＦＴ计 算的数据全部完成后，控制模块把ＲＡＭ２轮转为进行 数据帧的存储、ＲＡＭｌ轮转为进行ＩＦＦＴ计算数据的 存储，轮转的时候需要先从数据输出模块中读取同步 头发送，再从ＲＡＭ２中读取循环前缀；当ＩＦＦＴ模块 计算完的数据全部送出后，控制模块判断开始处理下 一包数据，这样直到数据帧处理完毕。 ３ ｏＦＤＭ解调器的设计实现 。
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基于FPGA的OFDM系统设计与实现建立了一个基于FPGA的可实现流水化运行的OFDM系统的硬件平台，包括模拟前端、基于FPGA的OFDM调制器和OFDM 解调器。
重点给出了OFDM调制解调器的实现构架，对FPGA实现方法进行了详细的描述，介绍了系统调试方法，并对系统进行了性能评价。
近年来, 随着数字信号处理(DSP) 和超大规模集成电路(VLSI) 技术的发展, 正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的应用有了长足的进步和广阔的发展前景。
IEEE802.11a中就将正交频分复用作为物理层的传输技术；欧盟在数字音频广播(DAB)、地面数字视频广播(DVB2T)、高清晰度电视(HDTV)以及2003年4月公布的无线城域网(WMAN)802.16a等研究中都使用了正交频分复用技术作为信道的传输手段。
在正交频分复用技术逐渐成熟的今天, 如何降低通信系统的成本, 使之更广泛地应用于数传系统中, 已成为正交频分复用研究的热点。
本文基于802.16a协议的原理架构，本着小成本、高效率的设计思想，建立了一个基于FPGA的可实现流水化运行的 OFDM系统的硬件平台，包括模拟前端及OFDM调制器及OFDM 解调器，用来实现OFDM的远距离无线传输系统。
1 模拟前端模拟前端主要包括发送端DA模块、接收端AD模块和射频模块。
发送端DA模块主要由XILINX公司的FPGA－XC2V1000芯片和数模转换芯片AD9765、滤波器和放大器构成，基带处理调制后数据在控制时钟同步下送入FPGA进行降峰均比等算法的处理，然后经过交织将其送入AD9765进行数模转换并上变频到70MHz，输出的模拟信号再经声表滤波器后放大进入下一级射频模块。
发送端DA模块硬件结构框图如图1所示。
接收端AD模块主要由增益放大器、带通滤波、采样芯片AD9238和数字下变频器GC1012构成。
AD模块的主要功能是完成中频信号的采样和数字下变频，在FPGA XC2V1000中完成符号同步算法，其输出送OFDM解调器。
接收端AD模块硬件结构框图如图2所示。
射频模块工作在70MHz中频上，射频模块的功能是将完成调制的中频信号搬移到射频波段上，或者将空中的接收信号下变频到模拟前端所需的中频波段上。
2 OFDM 调制器实现架构在OFDM系统中，OFDM调制器主要完成OFDM数据的调制。
图3为OFDM调制器的结构框图。
OFDM的调制器采用N=120个数据子信道，8个导频信道。
120个数据子信道都采用 QPSK的信道调制，8个导频信道采用BPSK的信道调制。
为了使用基带传输，进行添零处理(添加128个0)，使频带扩展1倍。
经过逆序处理后，采用 256点的IFFT进行 OFDM调制。
系统时钟为80MHz，用 FPGA 完成数据的编码和调制，最后以读时钟为500kHz的速率送往 D/A。
在FPGA中，按照具体的参数要求实现了OFDM系统中的调制功能，其工作流程为：数据发生器(M序列产生器)发送数据，串并转换后存储在256×2位的RAM_in中，当接收够一帧数据所需要的信息量后，从RAM_in中读取数据进行QPSK 映射、过采样添零，随后插入导频模块。
与此同时，IFFT模块接收QPSK映射、过采样添零和插入导频模块发送出的数据；当 QPSK、添零、共轭模块处理完1个数据包的数据后，IFFT 模块开始计算，进行OFDM的IFFT调制，经IFFT 模块计算后的数据轮换存入RAM_ou1或者RAM_ou2；控制模块发出使能信号，先从数据输出模块中读取同步头发送，同步头发送完成后，再从 RAM_ou1或者RAM_ou2中读取循环前缀和数据块；当 IFFT 模块计算完的数据全部送出后，控制模块判断开始处理下一包数据，处理到第10包数据，则通知外部控制器一帧数据处理完成。
3 OFDM 解调器实现架构在OFDM系统中，解调器主要是对接收 A/D 采样来的数据进行解调。
图4为OFDM 解调器的结构框图。
在FPGA中,按照参数要求实现：将从A/D以500kHz的速率采样来的数据存入 RAM 当中，当接收到第64个帧头数据时，开始计算局部自相关函数；每接收到一个帧头数据，取出8位(最高位无效，剩余7位为巴克码)，计算一次x(i)*x(i+j)，并存储、判断，是否有相关最大值，如果有，则判断计数器加1，在一个帧头短前导字部分中，共有10个短前导字片，每一片为64个采样点；当接收到第640个数据后，判断累加器是否超过了门限值640×3，如果累加门限值达到1920，则认为有帧到达，整体控制模块产生使能信号，表示粗同步结束，准备接受长前导字，进行细同步和频偏估计计算，否则，将累加计数器清零，重新开始接受帧头；帧到达检测和帧同步过程完成后，再将接收到的数据存入到解帧模块的数据RAM中；当数据RAM中存满256点的数据后，整体控制模块发出读使能信号、解帧使能信号和FFT的START信号，从RAM 中读取数据，送往FFT 进行OFDM的解调；然后去除循环前缀，去除添加的零和导频信息；最后经过QPSK的反映射和并串转换后，还原成原始数据读出，并等下一帧数据的接收。
4 系统调试与性能分析采用OFDM技术的无线城域网通信系统是一个比较复杂的系统。
利用Matlab 仿真完成系统可行性论证后，需要考虑如何利用FPGA完成这个算法流程，这需要考虑采用特定FPGA进行运算时有限字长以及浮点运算的特点和系统所占用的FPGA资源，以保证系统的规模不至于过大而超过特定FPGA计算的存储能力。
经过在硬件设备上的调试，最终完成采用OFDM技术的城域网无线通信系统。
通过仿真完成可行性论证后，在以Altera公司的EP1C6Q240C8芯片为基础的FPGA硬件平台上，实现了以QPSK为调制形式，以FFT/IFFT变换为主的OFDM技术的城域网无线通信系统。
4.1 IFFT模块发送端系统的主时钟频率设计为80MHz，整体采用同步时序逻辑。
发送端M 序列的产生速率设定为80Mbps。
送往D/A的数据速率设定为 500kHz。
在数据接收模块，数据收到后立刻存储，占用时间即为PC发送数据的时间。
在QPSK、添零、导频插入模块，由于没有中间存储器，从RAM读出数据，经过映射后就直接输出，整个模块需要256个时钟周期。
IFFT 模块采用流水线结构的算法，计算256点 IFFT需要128×8个蝶型单元，合计需要40 960个时钟，加上输入输出所占用的时间，总共约需要41 216个时钟周期(中间有一些状态的跳转，合计512μs)。
在数据输出模块，其输入是 IFFT 模块的输出，它的输出速率由 D/A 控制。
在FPGA中，OFDM调制器的逻辑单元的使用情况见表1，OFDM解调器的逻辑单元的使用情况见表2， IFFT的运算结果见图5。
在表1和表2中，调制器和解调器中所含有的引脚数过多，主要原因是在这些引脚中还含有很多用于调试和测量的引脚，在整个系统调试时，可以将调试和测量用的引脚去掉，只留有数据、地址和控制引脚。
在解调器中需要用到大量的存储单元，但考虑到Cyclone系列的存储单元有限，而逻辑单元丰富的情况，故在解调器中，在几乎耗尽EAB单元时，用逻辑单元来构造所需的存储器，可以实现正常的存储功能。
在开发工程中，主要用到的开发工具由 Altera 公司的QuartusII 及Mathworks 公司的 Matlab。
验证过程如下:·Matlab随机生成一组128个复数，然后按照 OFDM 帧格式插入0得到256复数点的一个符号，并写入文件(如 datain.dat)；在QuartusII中生成 IFFT 的仿真波形文件(ifft.vwf),另存为 ifft.tbl，并删除其余信号，仅保留 I&Q(输入数据，24bit)；在UltraEdit中打开ifftt.tbl、datain.dat,用datain.dat 中的随机数代替ifft.tbl 中的 I&Q 数据，保存ifft.tbl；在QuartusII中打开 ifft.tbl，将I&Q复制到 ifft.vwf 中，开始运行仿真；·将仿真结果另存为dataout.tbl,用Matlab读取与原数据在Matlab下的IFFT变换结果进行比较分析。
给出一组随机数据输入，经过FPGA中的IFFT模块变换得到时域幅度如图6(实部)、图7(虚部)所示。
而将同样的随机数经过MATLAB变换，得到的时域幅度如图8(实部)、图9(虚部)所示。
实际测量与仿真计算的方差分析如图10(实部)、图11(虚部)所示。
两者结果基本一致。
OFDM中的FFT模块设计及其FPGA实现2008-02-28 嵌入式在线收藏 | 打印正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，可以有效地对抗频率选择性衰落和窄带干扰，并且有较高的频谱利用率。
OFDM技术已经成功地应用于非对称数字用户环路(ADSL)、数字音频广播(DAB)、高清晰度电视(HDTV)、电力线载波通信(PLC)、无线局域网(WLAN)等系统中。
典型的OFDM基带收发机如图1所示，其中的多载波调制/解调由IFFT/FFT 来实现。
对于FFT处理器的实现，目前通用的方法是采用DSP、专用FFT处理芯片和FPGA。
用DSP实现FFT的处理速度较慢，不能满足某些高速信号实时处理的要求；专用的FFT处理芯片虽然速度较快，但外围电路相对复杂，不易扩展，且价格昂贵。
新一代FPGA资源丰富，易于组织流水和并行的结构，用其实现FFT，不仅可以提高处理速度，而且具有灵活性高，开发费用低的特点。
1 设计与实现本设计为128点FFT，采用简单实用的基2时间抽取(DIT)算法。
该模块的FFT处理共需3个过程，即外部数据倒序输入过程，FFT中间运算过程 (128点的FFT运算可分解成7级运算，每级64个基2蝶形运算)和运算结果正序输出过程。
整个FFT模块内部结构简图如图2所示。
该FFT模块主要包括蝶形运算单元、控制单元和存储单元(ROM和双口RAM)。
1.1 蝶形运算单元基2时间抽取蝶形运算信号流图如图3所示。
由上述公式可以看出，一个基2蝶形运算要进行1次复乘、2次复加。
若在一个时钟周期内完成复乘，则需要4个实数乘法器和2个实数加法器。
因为一个蝶形运算需要取两个输入数据，而只存在1次复乘，所以可以用2个时钟周期来完成1次复乘，即可以对实数乘法器进行复用，从而减少乘法器的数目同时不降低处理速度。
改进后的基2蝶形运算单元充分利用了FPGA片内的寄存器，采用流水和并行的结构将复乘所需的4个实数乘法器减少到2个，其逻辑结构如图4。