基于FPGA的OFDM接收机设计与实现
这是一篇关于正交频分复用,接收机,可编程逻辑阵列,解调的论文, 主要内容为随着无线通信技术的快速发展,OFDM技术因其具有高频带利用率、抗多径和抗噪声等优势,在无线通信领域得到广泛应用。FPGA作为一种高度可编程的硬件平台,因其强大的运算能力和高速的数据处理速度,已成为OFDM技术在通信系统中实现的重要工具。FPGA的设计流程包括综合和布局在大型项目中需要耗费很多时间,一旦硬件代码设计完后,如果重新修改OFDM的调制方式和编码速率就需要重新综合和布局,因此在传统的OFDM接收机中不能做到灵活的OFDM数据接收。所以本文在对OFDM技术理论及关键技术进行研究的基础上,完成对于OFDM通信系统在FPGA上的设计和实现,同时为了满足车联网环境下的多种收发场景,实现灵活的OFDM接收,具体工作如下:本文首先对OFDM的发展应用历史以及存在的问题进行分析,并且引出同步方法的解决方案。针对本文接收机的应用场景对OFDM物理层帧结构进行设计,帧结构适应灵活接收。另外,在阐述OFDM数学原理以及模型的基础上分析接收机的关键技术原理。接着对OFDM系统框架设计和OFDM基带系统处理模块进行研究与仿真实现,其中设计系统参数提取模块用于提取并且解析OFDM接收数据的调制方式和编码速率,用于后续实现接收机灵活的对数据进行解调。使用Verilog HDL硬件描述语言对OFDM接收机每个模块进行硬件层面的设计与实现,包括帧检测模块、载波同步模块、信道均衡模块、解映射模块、解扰码模块、viterbi译码模块,同时为了解决运算计算复杂的问题选择合适的硬件电路结构。最后使用AD9361完成数字下变频生成数字基带信号,在Zynq-7100开发板上利用PL资源完成OFDM接收机数字基带信号处理,生成比特流原始数据信息,灵活解析出对应的调制方式以及编码速率,对系统进行误码率测试。
基于FPGA的F-OFDM的同步系统的设计与实现
这是一篇关于F-OFDM,信号同步,接收机,FPGA的论文, 主要内容为F-OFDM是5G应用场景下的热门波形,近年来受到广泛关注。F-OFDM系统每个子带内需要保证子载波间的正交,因此依旧存在着严格的同步要求。如何将OFDM系统中的同步算法应用于F-OFDM系统是目前的研究热点之一,与此同时,基于FPGA的F-OFDM系统硬件设计与实现也是F-OFDM的重要研究内容之一。论文围绕F-OFDM系统的下行接收链路的同步系统及其FPGA硬件实现开展研究工作,具体内容包括以下几个方面:第一,针对典型的同步算法,包括基于循环前缀的最大似然同步算法、利用训练序列的Schmical&Cox同步算法和改进训练序列的H.Minn同步算法,比较分析了它们在F-OFDM系统中的同步精度,并从硬件实现资源消耗的角度比较了各个算法的计算复杂度,综合来看Schmical&Cox同步算法在同步精度和计算复杂度之间具有较好的折中。第二,针对F-OFDM同步系统的FPGA硬件设计,提出了一种功能模块化、同步模块可替换的设计方法。完成了接收链路中定时同步模块、滤波模块、子带数据处理模块、解调模块等独立模块的设计与功能仿真。各模块之间的设计相互独立,当某个模块发生变化或被替换时,不对上一级或下一级进行控制与反馈。在定时同步模块的设计中,输出端通过加入两个RAM实现乒乓存储功能,可以支持不同时钟频率模块的替换和数据交换。针对模块中的相关运算与能量运算部分,设计采用递推的方式来降低硬件资源消耗。第三,针对F-OFDM同步系统硬件设计的可行性验证,完成了设计系统的FPGA上板测试。通过在Xilinx的Kintex-7系列325t芯片使用内置的逻辑分析仪,对F-OFDM下行链路进行了波形抓取与结果调试,重点对同步输出波形与解调输出波形进行了测试验证,验证结果与功能仿真结果一致。综上,本文针对F-OFDM同步系统的FPGA硬件设计与实现,为F-OFDM系统的FPGA实现提供了一定的技术支撑,具有一定的工程应用价值。
基于LTE及北斗导航的物联网终端位置系统的研究与仿真
这是一篇关于北斗导航,接收机,定位精度,位置管理系统,系统测试的论文, 主要内容为随着科技的进步,人们对智能终端的需求与日俱增,并且人们对智能终端提供的服务提出了更多和更高的要求。近年来,基于位置的服务发展迅速并极大地改善了人们的生活,互联网时代的SoLoMo已经成为新的发展趋势。因此,智能终端一项必不可少的功能就是满足用户的精准定位需求。 目前,我国自主研发的北斗卫星导航系统已完成了对东南亚地区的覆盖,并已经在我国的军用、民用领域发挥了重要作用,其可以为授权用户提供定位、测速、授时和通信等服务。本文详细介绍了北斗系统定位的基本原理,即如何通过北斗系统来获取用户的位置信息,包括经度、维度、高度和速度等。由于在计算用户位置坐标的过程中存在许多干扰因素,从而影响了定位的精准度,所以,本文又分析了北斗系统定位过程中存在的误差源,并提出了一些解决方法和措施来减弱和消除这些误差。 北斗导航定位系统中北斗接收机的一个典型应用就是与移动终端设备相结合,准确获取这些终端的位置信息,并同时利用应用软件系统对这些终端进行综合管理,如智能物流系统和车辆监控系统等。本文第二部分详细介绍了这样一个终端位置管理系统的设计和开发。为了提高开发效率并保证系统的稳定性,该系统采用了基于MVC设计模式的SSH框架。该系统面向三级用户,不同级别的用户访问系统的权限不同,也从系统获取的服务不同。该系统主要由5个功能模块组成,即信息管理、信息查询、轨迹回放、电子围栏和片区监控。这些功能模块既独立又统一,能够高效地管理车辆终端并对用户提供便捷的服务。在这部分的最后,针对片区监控模块的开发过程中遇到的判断点与多边形位置关系的难点,本人提出的一种改进的算法很好地解决了这个问题。 最后,针对论文中终端位置管理系统的应用场景、系统需求以及系统总体设计目标,使用单元测试、系统测试和压力测试这三种软件测试方法对系统中五个核心的功能模块进行了测试。测试结果表明该管理系统设计合理、功能正常、性能良好,达到了预期目标。
基于LTE及北斗导航的物联网终端位置系统的研究与仿真
这是一篇关于北斗导航,接收机,定位精度,位置管理系统,系统测试的论文, 主要内容为随着科技的进步,人们对智能终端的需求与日俱增,并且人们对智能终端提供的服务提出了更多和更高的要求。近年来,基于位置的服务发展迅速并极大地改善了人们的生活,互联网时代的SoLoMo已经成为新的发展趋势。因此,智能终端一项必不可少的功能就是满足用户的精准定位需求。 目前,我国自主研发的北斗卫星导航系统已完成了对东南亚地区的覆盖,并已经在我国的军用、民用领域发挥了重要作用,其可以为授权用户提供定位、测速、授时和通信等服务。本文详细介绍了北斗系统定位的基本原理,即如何通过北斗系统来获取用户的位置信息,包括经度、维度、高度和速度等。由于在计算用户位置坐标的过程中存在许多干扰因素,从而影响了定位的精准度,所以,本文又分析了北斗系统定位过程中存在的误差源,并提出了一些解决方法和措施来减弱和消除这些误差。 北斗导航定位系统中北斗接收机的一个典型应用就是与移动终端设备相结合,准确获取这些终端的位置信息,并同时利用应用软件系统对这些终端进行综合管理,如智能物流系统和车辆监控系统等。本文第二部分详细介绍了这样一个终端位置管理系统的设计和开发。为了提高开发效率并保证系统的稳定性,该系统采用了基于MVC设计模式的SSH框架。该系统面向三级用户,不同级别的用户访问系统的权限不同,也从系统获取的服务不同。该系统主要由5个功能模块组成,即信息管理、信息查询、轨迹回放、电子围栏和片区监控。这些功能模块既独立又统一,能够高效地管理车辆终端并对用户提供便捷的服务。在这部分的最后,针对片区监控模块的开发过程中遇到的判断点与多边形位置关系的难点,本人提出的一种改进的算法很好地解决了这个问题。 最后,针对论文中终端位置管理系统的应用场景、系统需求以及系统总体设计目标,使用单元测试、系统测试和压力测试这三种软件测试方法对系统中五个核心的功能模块进行了测试。测试结果表明该管理系统设计合理、功能正常、性能良好,达到了预期目标。
ADS-B抗干扰接收机系统增强的设计与实现
这是一篇关于广播式自动相关监视,接收机,实时显示,谷歌地球,增强的论文, 主要内容为广播式自动相关监视(ADS-B)技术以其优于二次雷达的优势在空管中使用的比重大幅提高。随着国内外对于ADS-B技术的各种研究与日俱增,对应于不同的需求出现了各种功能的接收机。为了系统硬件的高效性及使用的方便化,对原来的接收机的进行增强就很有必要,以实现多种功能接收机的统一。同时在接收机的显示方面,目前接收机的上位机软件的利弊分明。本文作者所在课题组同样研制了抗干扰接收机以及具有频道监测功能的接收机,于是在原来的抗干扰接收机的基础上做了增强。首先在整体上以原来的ADS-B抗干扰接收机为基础,通过对单片机数据处理系统、微软基础类库(Microsoft Foundation Classes,MFC)、谷歌地球和Chart Ctrl(High-speed Charting Control)标准控件的开发,分别在硬件端和上位机软件实现ADS-B抗干扰接收机增强设计。然后是在接收机硬件端,通过对Asterix(All Purpose STructured Eurocontrol su Rveillance Information EXchange)CAT(Data Category)021 0.26版本和2.1版本的对比分析,然后在数据处理系统设计了CAT021报文生成算法,增加了2.1版本的ADS-B报文输出。接着在接收机上位机软件部分,实现了二维地图下的姿态信息显示和优化;使用了谷歌地球完成了姿态信息显示,实现了三维地图下的飞行显示;使用了Chart Ctrl实现了航班实时高度图的显示;对界面显示的一些功能进行了优化,实现了整体上位机软件的增强。最后通过接收天津滨海国际机场的航班数据,验证整个增强系统各个功能的实际运行结果。同时使用不同功能的接收机和本文上位机软件联合调试,验证硬件系统统一的设计要求。利用课题组莱斯电子MGS-0型ADS-B地面接收站的数据,验证本系统的准确性。
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