COFDM无线通信系统的设计与实现

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DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial,数字电视地面广播)是一种地面数字电视传输标准是目前国际主流地面数字电视广播标准之一,在移动接收方面性能出众,被广泛应用于无人机图传及视频监控等系统,应用前景非常广阔。基于DVB-T标准的COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统通过将OFDM技术与信道编码技术相结合的方式达到传输效率与可靠性的良好平衡。信道编码技术是COFDM系统的重要组成部分,对整个系统性能的影响很大。COFDM系统中信道编码采用级联码,其中,外编码采用的是RS(204,188)码,内编码采用的是(2,1,7)卷积码。Turbo码是一种采用了并行级联卷积码结构的信道编码,凭借在抗衰落和干扰方面的优异性能已成为CCSDS信道编码标准之一。基于此,本文尝试将性能优异的Turbo码与OFDM技术相结合实现一种COFDM无线通信系统。首先,本文完成信道编码及译码系统的设计,在详细分析了Turbo码的编译码原理的基础上对MAP、Log-MAP和Max-Log-MAP三种译码算法进行了仿真和性能分析。此外,还完成了Turbo码编码器及译码器的硬件设计并做了相关改进如下:一是采用并行译码的设计方法;二是采用查找交织映射表的方式实现交织和解交织。通过上述改进,降低译码延迟的同时也减少硬件资源消耗。然后,对基带信道调制及解调系统进行设计。基于OFDM系统的通信模型,从符号的帧结构、调制解调、星座映射、同步技术和循环前缀等方面对基带信道调制系统进行研究并给出相应模块的设计方案及仿真结果,重点介绍了该系统中的同步技术,包括符号定时和载波频率同步算法的原理与硬件设计方案。最后,给出总体设计与实现方案,并在FPGA软件开发平台环境中利用硬件描述语言VHDL对系统进行了整体仿真和验证。实验结果表明,该COFDM系统可以完成长时间且稳定的无线视频传输,实现预期功能,具有一定的实际价值和发展空间。
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