基于FPGA的OFDM宽带数据通信同步系统设计与实现毕业设计(论文)
基于OFDM的高速数字传输系统的同步设计
基于OFDM的高速数字传输系统的同步设计摘要：对于无线移动通信系统而言，多普勒频移、收发设备的本地载频偏差均可能破坏OFDM系统子载波之间的正交性，从而导致ICI，影响系统性能。
另外，由于OFDM 系统大多采用IFFT/FFT实现调制解调，因此在接收方确定FFT的起点对数据的正确解调也至关重要。
同步技术即是针对系统中存在的定时偏差、频率偏差进行定时、频偏的估计与补偿，来减少各种同步偏差对系统性能的影响。
本文主要讨论如何进行基于OFDM的高速数字系统的同步及其在FPGA上的实现。
关键词：OFDM系统，符号同步，频率同步，FPGASynchronization scheme for high speed OFDM transmission systemCUI Xian-wen,HU Jian-hao（National Key Laboratory of Communication, the Universityof Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054，China）Abstract: In the wireless mobile communication system, the Doppler shift and the carrier shift between transmitters and receivers will break the orthogonality of the sub-channels. Thus, ICI will degrade the system performance significantly. Synchronization is also a vital factor for the correct FFT demodulation at the receiver, because IFFT/FFT the modulation and demodulation technologies are adopted in OFDM systems. The timing and frequency shifting estimate and compensate schemes in the synchronization, reducing their impact on the system performance. In this paper we propose the timing and frequency shifting estimating and compensating methods. The FPGA solution for the proposed scheme is also introduced.Key words: OFDM system；frame synchronization；frequency synchronization；FPGA1引言同步系统在OFDM系统中对保证接收信号子载波之间的正交性是非常重要的，它已经成为无线移动通信技术的研究热点之一。
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
OFDM通信系统中同步技术研究毕业论文
大连海事大学毕业论文Array二○一四年六月OFDM通信系统中同步技术研究专业班级：电子信息工程1班姓名：陈建炜指导教师：那振宇信息科学技术学院摘要我们几乎每天都在进行着通信，通信在我们生活中扮演着极其重要的角色。
移动通信已经成为当今通信发展的主流，而无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信、从OFDM到CDMA的巨大发展，目前又有新的技术的出现，比以CDMA为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”。
第四代移动通信系统计划以OFDM（正交频分复用）为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。
较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。
纵观通信的发展史，第一代模拟系统仅提供语音服务，不能传输数据；第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6bit/s,最高可达32kbit/s；第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s；而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统的数据传输速率可达到10～20Mbit/s。
虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快上上千倍，但是仍无法满足未来多媒体通信的要求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽要求。
本文主要研究了OFDM系统中的同步技术。
论文首先介绍了 OFDM 的基本原理，主要技术，及同步技术问题。
然后，着重对同步技术中的基于数据辅助的同步技术进行了全面的分析及算法研究，通过对其经典算法SC算法及其基础上的改进算法Minn算法及Park算法的研究及仿真，得到了定时性能上，三种算法的优劣性，及Minn算法和Park算法的定时频偏估计方差优劣。
关键词：OFDM；同步技术；基于数据辅助的同步技术；SC算法；Minn算法；Park 算法ABSTRACTYou, me, him, almost every day during the communication, communication plays a very important role in our lives. Mobile communication has become the mainstream of development, and personal communications and wireless communications in just a few decades has gone from analog communication to digital communication, from CDMA to OFDM great development, but also the emergence of new technologies, more than with CDMA as the core of the third generation mobile communication technology more sophisticated, which we call the "fourth generation mobile communication technology."The fourth generation mobile communication system plans to OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) to provide value-added services as the core technology, its application in the field of broadband has great potential. Compared with the third generation mobile communication systems, using a variety of new technologies, OFDM has higher spectral efficiency and good anti-multipath interference, it can not only increase system capacity, more importantly, it can better meet the needs of multimedia communication requirements, which will include multimedia services voice, data, video and other large amounts of information transmitted via broadband channel with high quality.Throughout the history of the communication, the first generation analog s ystems provide voice-only services can transmit data; data transfer rate of the s econd generation digital mobile communication system is only 9.6bit / s, up to 32kbit / s; third generation mobile communication system data transfer rate up to 2Mbit / s; and we are currently being studied fourth generation mobile co mmunication system dedicated data transmission rate can reach 10 ~ 20Mbit / s. Although the third generation mobile communication can be thousands of ti mes faster than the current transmission rate, but still can not meet the future requirements of multimedia communications, presented the fourth generation mo bile communication system that we hope to provide greater bandwidth to meet the requirements.This paper studies the OFDM system synchronization techniques. Paper fir st introduces the basic principles of OFDM, the main technical, and synchroniz ation problems. Then, focusing on technology-based synchronous data-aided synchronization technology to conduct a comprehensive analysis and algorithmresearch, through its classical algorithm SC algorithm and its improved algorit hm based on the research and simulation algorithms and Park Minn algorithm, has been timed performance, the timing of the pros and cons of the three alg orithms, and algorithms and Park Minn offset estimation variance of the merits of the algorithm.Keywords: OFDM; synchronization; based on secondary data synchronization technology; SC algorithm; Minn algorithm; Park algorithm目录第1章绪论 01.1引言 01.2 OFDM技术的发展及应用 01.3 OFDM技术在未来通信中的作用 (1)1.4论文研究的主要内容 (3)第2章OFDM系统原理 (4)2.1 OFDM系统基本模型 (4)2.2 OFDM的保护间隔和循环前缀 (5)2.2.1保护间隔 (5)2.2.2循环前缀 (5)2.3 OFDM的主要技术 (6)2.3.1同步技术 (6)2.3.2 训练序列／导频及信道估计技术 (7)2.3.3信道编码和交织技术 (7)2.3.4峰均功率比控制 (7)2.3.5均衡技术 (8)2.3.6系统仿真参数设计 (8)2.4 OFDM技术的优缺点分析 (8)2.4.1 OFDM技术主要优点 (8)2.4.2 OFDM技术主要缺点 (9)本章小结 (10)第3章OFDM同步技术 (11)3.1 同步技术概述 (11)3.2 OFDM系统同步的原理 (11)3.3 OFDM系统中的同步要求 (12)3.3.1 载波同步 (12)3.3.2 符号同步 (13)3.3.3 样值同步 (14)3.4同步技术的分类 (14)本章小结 (15)第4章同步算法 (16)4.1 SC算法 (16)4.2 Minn算法 (18)4.3 Park 算法 (19)4.4 仿真结果分析 (21)本章小结 (23)总结与展望 (24)参考文献 (25)致谢 (27)第1章绪论1.1引言进入2l世纪以来，无线通信技术正在以前所未有的速度向前发展。
毕业设计(论文)OFDM系统原理及仿真实现
目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (4)第二章OFDM系统的基本介绍 (5)2.1OFDM的基本原理 (5)2.1.1 OFDM的产生和发展 (6)2.1.2 DFT的实现 (7)2.1.3 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择 (8)2.1.4 子载波调制与解调 (10)2.2OFDM系统的优缺点 (11)2.3OFDM系统的关键技术 (11)第三章OFDM系统仿真实现 (13)3.1OFDM信号的时域及频域波形 (13)3.2带外功率辐射以及加窗技术 (15)3.3在不同信道环境和系统不同实现方式下的仿真 (18)3.3.1 调制与解调 (18)3.3.2 不同信道环境下的系统仿真实现 (20)3.3.3 系统不同实现方式的仿真实现 (22)第四章OFDM系统的仿真结果及性能分析 (23)4.1不同信道环境下的误码特性 (23)4.2不同系统实现方式下的误码特性 (28)第五章总结 (30)摘要本论文以OFDM系统为基础，介绍了OFDM系统的基本原理，以及使用OFDM技术的优势所在，并且展望了今后的无线移动技术的发展前景。
在简单介绍OFDM原理的同时，着重阐述了OFDM系统在不同信道环境和不同实现方式下的误码性能。
主要包括了OFDM系统在加性白高斯信道，在加性白高斯信道和多径干扰两种不同信道环境下系统的误码性能，其中后者还研究了系统在有保护间隔与无保护间隔的误码性能比较。
在理论分析的基础上，用MATLAB进行仿真，最后做出误码性能的分析和比较。
关键字: 正交频分复用（OFDM），离散傅立叶变换，AWGN，，多径干扰，保护间隔。
ABSTRACTThis paper presents you the basic priciple of OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）and where it excels based on OFDM system , following with the prospective of wireless mobile communication. After a brief introduction to OFDM principle , it mainly focuses on the effect of OFDM system under different channels and with different system realizations on the Binary Error Rate (BER). It mainly includes two kinds of channels: the AWGN channel and the AWGN channel with Rayleigh fading. In the latter, we compare the BER with two different system realizations: one with Guarded Intervals(GI), and the other without (GI).Key Words : OFDM, DFT, AWGN, Rayleigh fading ,GI第一章绪论现代移动通信是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信和有线通信的最新技术成就，而且集中了网络接收和计算机技术的许多成果。
OFDM调制解调及FPGA实现
OFDM调制解调及FPGA实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种常用的调制解调技术，也是现代通信系统中主要的多载波调制技术之一、OFDM技术通过将带宽分成多个子载波，并将信息传输到各个子载波上，实现高效率的数据传输。
首先，OFDM技术将宽带信号分成多个窄带子载波，将传统的高速串行数据转换为多个低速并行数据进行传输。
这样做的好处是可以对每个子载波进行较简单的调制和解调，大大降低了硬件的复杂度。
此外，由于子载波之间是正交的（相互垂直），对于频率选择性衰落信道，可以大大减少码间干扰的影响。
OFDM技术包括两个关键步骤，调制和解调。
调制阶段将输入数据进行调制，并将调制后的信号经过IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）变换得到时域信号。
在解调阶段，接收端需要将接收到的信号经过FFT（Fast Fourier Transform）变换得到频域信号，并进行解调得到原始数据。
在FPGA实现OFDM调制和解调时，常用的方法是使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来设计各个模块，并通过FPGA开发工具进行综合、布局和布线。
设计中的主要模块包括FFT/IFFT模块、调制模块和解调模块。
1.FFT/IFFT模块：在OFDM系统中，FFT/IFFT模块是非常重要的组成部分，用于相互转换时域和频域信号。
由于FFT的计算复杂度较高，需要使用专门的算法和硬件实现。
在FPGA中可以使用基于蝶式结构的FFT/IFFT算法进行实现。
2. 调制模块：调制模块将输入的数字数据进行调制，将其映射到不同的子载波上。
常见的调制方式包括QPSK、16QAM和64QAM等。
调制模块还需要实现保护间隔（Guard Interval）的插入，用于对抗多径传播引起的码间干扰。
3.解调模块：解调模块接收来自信道的OFDM信号，并进行FFT变换得到频域信号。
基于FPGA的OFDM接收机处理数据高速传输系统
基于FPGA的OFDM接收机处理数据高速传输系统作者：申育槐杨环刘棚来源：《现代信息科技》2024年第03期收稿日期：2023-12-11DOI：10.19850/ki.2096-4706.2024.03.017摘要：根据正交频分复用（OFDM）接收机处理数据的高速传输需求，设计一种基于FPGA万兆以太网的高速传输系统。
系统对子带、窄带和频谱子信道数据进行处理和储存，按照规定的自定义协议将数据组包，采用UDP/IP协议栈对数据包网络数据打包，通过万兆光口传输至服务器。
测试结果表明，该方案能够通过指定的协议高速实时地将多种信道化数据传输至服务器，实时传输速率高达5.7千兆字节/秒。
该系统稳定性高、数据实时性高、控制时序精确，适合作为OFDM接收机处理数据的传输系统。
关键词：FPGA；数据高速传输；UDP/IP；OFDM接收机中图分类号：TN929.5；TN791 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）03-0079-06FPGA-based OFDM Receiver Processed Data High-speed Transmission SystemSHEN Yuhuai， YANG Huan， LIU Peng（College of Mechanical Engineering， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054， China）Abstract： A high-speed transmission system based on FPGA 10 Gigabit Ethernet is designed based on the need for high-speed transmission of data processed by orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） receivers. The system processes and stores subband， narrowband and spectral sub-channel data， groups the data into packets according to the specified customized protocols， packages the packet network data by the UDP/IP protocol stack， and transmits them to the server through the 10 Gigabit optical port. Test results show that the scheme can transmit multiple channelized data to the server in high speed and real time through the specified protocols， with a real-time transmission rate of 5.7 Gbyte/s. The system has high stability， real-time data， and precise control timing， making it suitable as a transmission system for processed data by OFDM receivers.Keywords： FPGA; high-speed data transmission; UDP/IP; OFDM receiver0 引言正交频分复用（OFDM）是一种多载波系统，被视为缓解频谱短缺问题的解决方案之一。
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 。
OFDM通信系统调制解调器的研究和其FPGA实现
The Research and the FPGA Realization ofOFDM Telecommunication ModemAbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM) is a kind of digital modulation technology of multi-carriers which has many characteristics. It is suitable for the demand of the wireless telecommunications in high speed, broad band and mobility.This paper first describes the OFDM fundamental principle. For OFDM modulation, demodulation, characteristic and key technologies, it analyses them on theory and shows the more advantage than other modulating technology. Aim at channel estimation, deeply analyzes FFT-based cascade one-dimensional channel estimation algorithms and united iterative maximum likelihood semi-blind estimation algorithms, based on it, iterative maximum likelihood estimation algorithms is also described and compared by Matlab, both of them are validated.And then, OFDM system simulation platform is built with Matlab and Simulink. On this platform, the data curve is given for OFDM system based on various module parameter, just like multi-path fade, Gauss White noise and so on. Through analyzing the simulation result, some system performances can be appraised exactly.After combining the front several chapters and illuminating the OFDM system configuration and simulation analysis aimed to system characteristics, emphasis is design and implementation of OFDM baseband processing based on FPGA. According to802.16 protocol and OFDM characteristic, reasonable parameters are established. From modulator and demodulator to series-to-parallel conversion, QPSK mapping, sampling, pilot insertion, guard interval addition, IFFT/FFT and frame synchronization detection, paper makes design and implementation for every module of system, meanwhile present simulation waves and parameter explanation. Thereinto, due to limitation of fixed point, 24 float pointformat is design for system, and participated in IFFT/FFT with making full use of system resource and improving operation efficiency in parameter allowed. And IFFT/FFT based on FPGA is emphasized, for the problem that Algorithm operation time is excessively long and occupied resource is excessively more, new Algorithm with pipelining and less resource occupied is brought out and carried out. Putting it into OFDM baseband processing system, parameter is satisfied well. Afterward, based on OFDM theory, the system debugging and performance analysis is necessary to do and the feasibility of this design is proved.KEYWORDS:wirelessMAN, OFDM, FPGA, baseband processing, FFT/IFFTWritten by:Xia BinSupervised by:Lv JianpingOFDM通信系统调制解调器的研究及其FPGA实现第一章绪论第一章绪论随着以通信技术和计算机技术为标志的高科技的发展，人们的生活发生了日新月异的巨大变化。
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毕业设计(论文)题目名称：基于FPGA的OFDM宽带数据通信同步系统设计与实现基于FPGA的OFDM宽带数据通信同步系统设计与实现Design and Realize the Synchronization System for Broad BandData Communication Based on FPGA毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：摘要OFDM(正交频分复用)技术作为一种可以有效对抗信号信道间干扰和符号干扰的高速传输技术，引起了广泛关注。
它利用许多并行的、传输速率较低的子载波来实现高速率的通信。
它的特点是各子载波相互正交，所以扩频调制后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率。
由于具有高频谱利用率、易于硬件实现、对抗频率选择性衰落和窄带干扰的能力突出等优点，它成为第四代移动通信的首选技术，也是当前移动通信技术研究的热点问题。
本文概括的介绍了OFDM系统的基本概念、基本工作原理和关键技术以及OFDM 通信系统的组成，详细分析了各种同步误差的引入以及各种误差对于系统的影响。
同步技术是OFDM系统最关键的技术之一，它包括载波频率同步和符号同步等。
载波频率同步是为了纠正接收端相对于发送端的载波频率偏移，以保证子载波间的正交性，符号同步确定符号有用数据信息的开始时刻，也就是确定FFT的开始时刻。
本文设计了一种理想的OFDM系统，包括串并转换、星座映射、调制解调等，并且介绍了一种基于自相关的符号同步算法，在对算法作理论研究的基础上，给出了它的基于FPGA的实现方案。
关键词：正交频分复用(OFDM)，现场可编程门阵列(FPGA)，符号同步AbstractOFDM (orthogonal frequency division multiplexing) is a high-speed transaction technology, which can defeat ICI(Inter-Channel Interface)and ISI(inter-symbol interface),so it makes OFDM more and more popular.OFDM transmits high-speed data through many sub-carriers which are parallel and have lower transmission frequency.All the sub-carriers are orthogonal ,so their frequency spectrum can be lapped from each other.That can not only decreases ISI ,but also increases the frequency spectrum utilization. Because all of above, OFDM has been the first choice in 4G mobile communication technology.In this paper, the basic theory, fundamental operating principles, key technology and the OFDM communication system components, have been inteoduced. At the same time, the effects of synchronization error to the system are analyzed in detail.As one of the most crucial technique of OFDM, synchronization technique includes carrier frequency and symbol synchronization.Carrier frequency synchronization rectifies the carrier frequency offset between transmitter and receiver, ensuring the orthogonality among sub-carriers, and symbol synchronization determinates the beginning of useful data in an OFDM symbol, which is also the starting moment of FFT. In this paper, an ideal system is designed, which includes the translation between serial and parallel, constellation mapping, modulate demodulate, and so on. In addition, a symbol synchronization algorithm based on autocorrelation has been introduced. According to these principles of these algorithms, it is realized in FPGA.Key words: OFDM, FPGA, symbol synchronization目录1 引言 (7)1.1 课题研究的背景 (7)1.2 课题研究的目的与意义 (7)1.3 基于FPGA的OFDM同步研究与实现的意义 (8)2 OFDM系统分析 (9)2.1 OFDM的主要思想 (9)2.2 OFDM技术的优缺点分析 (10)2.3 OFDM实现的关键技术 (11)2.4 OFDM的系统结构 (12)2.5 OFDM信号的传输 (14)2.6 OFDM系统的调制解调 (15)3 OFDM中的同步原理及误差分析 (17)3.1 OFDM系统中的主要同步技术 (17)3.2 全数字OFDM中频通信系统中涉及的同步原理 (17)3.3全数字OFDM中频通信系统中同步误差对系统性能的影响 (19)3.3.1 载波偏差对系统性能的影响 (19)3.3.2 抽样偏差对系统性能的影响 (20)3.3.3 OFDM载波整数对系统性能的影响 (20)3.3.4 符号同步误差对系统性能的影响 (20)4 OFDM系统的设计与实现 (22)4.1 OFDM系统设计 (22)4.2 同步过程理论推导 (23)4.3 数据发送端实现 (25)4.3.1 串并转换 (25)4.3.2 调制 (26)4.3.3 训练序列的产生 (27)4.3.4 训练符号插入 (29)4.3.5 调制解调 (29)4.3.6循环前缀插入模块 (30)4.4 数据接收机的实现 (32)4.4.1 解调及循环前缀移除 (32)4.4.2 基于重复结构的符号定时步骤 (32)4.4.3 符号同步的简化调整 (33)4.4.4 星座反映射以及并串转换 (34)4.5 系统仿真结果 (35)5 结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录A缩略语 (39)附录B 程序源代码 (40)1 引言1.1 课题研究的背景在现代通信系统中，如何高速和可靠地传输信息成为人们关注的一个焦点。
虽然现在数据传输理论和实践已经取得了相当大的进展，但是随着通信的发展，特别是无线通信业务的增长，可以利用的频率资源日趋紧张。
OFDM调制技术的出现为实现高效的抗干扰调制技术和提高频带利用率开辟了一条的新路径。
OFDM调制技术的应用可以追溯到二十世纪60年代，主要用于军用的高频通信系统，也曾被考虑应用于高速调制解调器。
目前，OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中。
伴随着数字信号处理技术(DSP)和大规模集成电路技术的发展，多载波调制技术得到了广泛应用。
在无线局域网(WLAN)方面，无论是欧洲的ETSIHYPERI Nl l 标准，日本的MMAC标准，还是美国的IEEE802.lla标准，都把OFDM作为唯一的解决方案，来实现高速无线宽带数据传输。
在高清数字电视(HDTV)传输方面，现有的三种地面传输协议中，欧洲的DVB-T标准和日本的ISDB-T标准都采用了OFDM技术。
在数字蜂窝移动通信系统方面，OFDM技术曾经作为第三代移动通信(3G)的备选技术，只是由于当时技术不成熟而未被采纳，但未来新一代移动通信(B3G)已将OFDM列为主流的物理层技术之一，以实现高速移动数据传输。
另外，OFDM 还被应用于欧洲的数字音频广播(DAB)标准，宽带无线接入技术(IEEE802.16)，宽带有线接入(XDSL)，卫星广播，短波/超短波通信，电力线通信等[1]。
第四代移动通信中将提供高达100Mbps甚至更高的数据传输速率，能够满足从语音扩展到数据、图像、视频等大量信息的高质量的多媒体业务。
随着无线通信业务的飞速发展，为了在可用频带日趋紧张的情况下提高频带利用率．正交频分复用(OFDM)已成为第四代移动通信系统的核心技术。
1.2 课题研究的目的与意义新一代的无线通信系统应该能够支持更高的峰值信息传输速率，具有更灵活的支持可变速率，支持更丰富的业务，适应更恶劣的环境的能力。
以正交频分复用(OFDM)技术为代表的多载波技术成为了本领域最具竞争力的方案。
OFDM的英文全称为Orthogonal Frequency Division Multiplexing，中文含义为正交频分复用技术。
这种技术是HPA联盟(Home Plug Power line Alliance)工业规范的基础，它采用一种不连续的多载波调制技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。