基于反馈判决器的OFDM接收机算法及其联合仿真验证平台的研究

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正交频分复用技术(OFDM)作为一种高效频谱利用率的技术,已经被LTE,DVB-T, DAB, IEEE802.11a采用为主要调制技术。OFDM系统可以很好地对抗高速传输情况下的符号间干扰,频率选择性信道。但是,跟其他体制的多载波系统一样,OFDM系统也容易受到频率偏移以及同步不准确的影响,信道估计的不准确也极大地影响OFDM系统的性能。性能良好的信道估计算法是OFDM系统获得高性能的保证,此外,从算法的研发到实现离不开验证。现有的常规的验证系统需要在FPGA或者DSP上对整个系统进行验证,通常的验证方法是,算法设计完成后,由专门的人员进行算法实现,将整个系统实现硬件平台上。对于复杂算法则要求性能强大,电平复杂的硬件验证平台去实现,成本较高。同时,有时要对整体接收机的某个模块算法进行验证,需要一个灵活可快速实现各种算法的验证平台。针对以上问题,本论文研究了一种基本导频和反馈判决器的混合OFDM接收机算法,并使用反馈判决器对信号噪声作残余频偏,信道衰落进行抑制。本算法包括两个部分,粗估计模块和精估计模块。1.粗估计模块结合了经典信道估计算法,利用正交频分复用系统的训练序列、导频信号,对接收信号的载波频偏,采样时钟频偏,以及信道响应做出一个粗估计。2.精估计模块采用了基于导频的采样时钟频偏跟踪算法,并用多项插值对非导频位置的的信号作频偏补偿。最后,采用基于最小均方误差准则(MMSE)的反馈判决器对信号的残余的载波频偏,采样时钟频偏,信道衰落,噪声进行抑制。3.验证算法的有效性,及同时缩短此验证算法的周期,开发了一种结合MATLAB以及现场可编程逻辑阵列(FPGA)的软硬件协同仿真平台,此平台采用千兆网卡传输,在FPGA内部实例化Xilinx提供的高性能网络控制器,并实现外围算法IP的通用接口,使得软硬件协同仿真仅需实现算法IP,不用考虑复杂的硬件接口设计,可加快算法验证速度。
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