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基于自適應OFDM系統的信號調制器設計

編輯:admin 來源:papersay.com

摘 要:設計了一種基于自適應OFDM系統的信號調制器。通過FPGA綜合得出該信號調制器結構簡單,不僅占用資源少,而且速度快,非常適合在自適應OFDM系統中使用。

關鍵詞:自適應技術;OFDM;信號調制器;FPGA
1 引言
  OFDM技術以其頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強等特點,已成為第四代移動通信系統(4G)中的核心技術之一[1,2]。為保證傳輸質量,最大限度地提高系統吞吐量,將自適應技術應用于OFDM系統是未來通信發展的必然趨勢[3]。為此,本文將設計一種基于自適應OFDM系統的信號調制器,可支持多種調制方式。
2 信號調制器功能描述
  本文設計的信號調制器的功能是將經過卷積編碼和交織后的串行比特流按n=1、2、4或6個比特一組,分別對應BPSK、QPSK、16-QAM和64-QAM等調制方式,然后將分組后的二進制序列以一定的編碼規則映射成復數。為了使所有的映射點具有相同的平均功率,輸出要進行歸一化[4]。輸出值,其中為平均功率量化因子,各調制方式下的取值文獻[4]所示。
3 信號調制器結構
  本文設計的信號調制器結構如圖1所示,由一個控制模塊、四個子映射模塊和一個四選一多路復用器組成。其中,coder_rate信號為自適應OFDM基帶根據不同的信道狀況選擇數據傳輸的調制編碼方式,具體對應關系如表1所示。

圖1 信號調制器結構框圖

  該信號調制器具體工作原理如下:首先,控制模塊Mapper_Controller根據來自OFDM基帶發送狀態機的coder_rate信號產生子映射模塊的工作使能信號;接著,對應子映射模塊將輸入數據信號以1 bit或2 bits或4 bits或6 bits一組映射成10比特的I路復數數據信號和Q路復數數據信號;最后,四選一多路復用器模塊選擇對應子映射模塊的數據輸出。
4 仿真結果
  將工程設計文件添加測試激勵,在ModelSim中進行仿真得到不同調制方式下的輸入輸出波形圖。如圖2至圖5所示,當調制方式分別為BPSK、QPSK、16-QAM和64-QAM時,對應每1、2、4和6個周期輸出一個數據,可驗證設計的信號調制器的功能的正確性。
 
圖2 BPSK調制方式下的輸入輸出波形圖        圖3 QPSK調制方式下的輸入輸出波形圖
 
圖4 16-QAM調制方式下的輸入輸出波形圖  圖5 64-QAM調制方式下的輸入輸出波形圖
  最后,在FPGA軟件開發平臺Xilinx ISE9.2i下,選用100萬門規模的器件Spartan3 xc3s1000對設計的信號調制器進行了綜合仿真。結果,整個信號調制器占用91個Slices,只占用了Spartan3 xc3s1000總共7680 Slices的1.18%,最高工作頻率可達240MHz。結果表明本文設計的信號調制器不僅占用資源少,而且速度快,完全滿足自適應OFDM系統的需求。
5 結束語
  為保證傳輸質量,提高傳輸速率,將自適應技術應用于OFDM系統是未來通信發展的必然趨勢。為此,本文設計了一種基于自適應OFDM系統的信號調制器,通過ModelSim仿真驗證了其功能的正確性。最后通過FPGA綜合得出該信號調制器結構簡單,不僅占用資源少,而且速度快,非常適合在自適應OFDM系統中使用。
參考文獻:
[1]  Takahiro Tsugi, Makoto Itami. A Study on Adaptive Modulation of OFDM under Impulsive Power Line Channel. IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications, 2008. Washington: IEEE Society, 2008. 304~309
[2]  Tung-Sheng Yang, Alexandra Duel-Hallen, Hans Hallen. Enabling adaptive OFDM for mobile radio channels. IEEE Military Communications Conference, 2004.  Washington: IEEE Society, 2004. 704~710

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