基于FPGA的單載波頻域均衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、短波通信是一種常見的無線通信方式，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到軍事、氣象等領(lǐng)域。但由于通信信道中存在多徑衰落，嚴(yán)重影響了通信的可靠性和穩(wěn)定性。因此，若想提高系統(tǒng)的傳輸性能，針對(duì)抗多徑衰落技術(shù)的研究就尤為重要。單載波頻域均衡（SC-FDE）技術(shù)，是一種新的抗多徑衰落技術(shù)，它創(chuàng)造性地將單載波和頻域均衡技術(shù)有效結(jié)合起來，不僅能對(duì)抗多徑衰落，實(shí)現(xiàn)高速率通信傳輸，還能夠減少單載波時(shí)域均衡（SC-TDE）技術(shù)龐大的運(yùn)算量和正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)中過高的峰均

2、比。因此，本文針對(duì)將SC-FDE技術(shù)應(yīng)用到短波通信做了重點(diǎn)研究。
　　本文首先介紹了短波通信的定義和特點(diǎn)，分析了短波信道的傳輸特性，包括傳播模式、多徑效應(yīng)以及多普勒效應(yīng)等特性。又對(duì)短波信道中出現(xiàn)的衰落和噪聲進(jìn)行了詳細(xì)分類介紹。對(duì)目前兩種常用的短波信道模型，Watterson模型和ITS模型進(jìn)行了理論介紹，并對(duì)國(guó)際電信聯(lián)盟無線電通信組規(guī)定的十種可用于測(cè)試的短波信道進(jìn)行了分析。
　　接著，闡述了 SC-FDE技術(shù)的基本理論，對(duì)其

3、進(jìn)行了系統(tǒng)描述和數(shù)學(xué)描述，并將SC-FDE系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)中的信號(hào)峰值平均功率比、信道容量和誤碼性能這三個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析。然后討論了SC-FDE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)，介紹了兩種適合作SC-FDE系統(tǒng)循環(huán)前綴的獨(dú)特字序列，F(xiàn)rank-Zadoff序列和Chu序列，對(duì)這兩種序列的幅頻特性和自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行了仿真分析，并詳細(xì)探討了不同數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。隨后對(duì)SC-FDE系統(tǒng)中信道估計(jì)技術(shù)和頻域均衡技術(shù)的基本原理進(jìn)行介紹，針對(duì)信道估計(jì)中用

4、到的插值算法進(jìn)行了詳細(xì)研究，并通過Matlab仿真討論了ZF均衡和MMSE均衡兩種算法的優(yōu)劣。
　　最后，在前面的理論研究和 Matlab仿真的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了單載波頻域均衡系統(tǒng)的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)方案，主要包括信號(hào)發(fā)射模塊和接收模塊兩大部分。使用Xilinx公司的ISE集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行邏輯綜合以及功能仿真，將各模塊的仿真結(jié)果同Matlab的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了SC-FDE系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的可行性，并在Xilinx公司的XC6SLX9