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随着移动通信技术的不断更新换代，通信的频段越来越高、速率越来越快。由此引起的时延拓展和符号间干扰（ISI）越来越严重，因此抗多径衰落技术一直是宽带无线通信技术的研究热点。单载波频域均衡技术以其能够以较低的峰值平均功率比(PAPR)获得良好的性能及对频率偏移敏感度低的特点而受到青睐。随着其被选用做LTE的上行链路的接入方案，研究单载波频域均衡的方法及其实现具有重要意义。分数阶傅里叶变换可以看做时频平面的旋转，与常规的傅里叶变换相比能更好的分析时变非平稳信号。随着分数阶傅里叶变换的理论研究日臻成熟，其应用也越来越广泛。因此本文考虑将单载波频域均衡的傅里叶变换域扩展到分数阶傅里叶变换域，从而取得更好的系统性能。首先，本文在分析单载波频域均衡系统的原理基础上分析了单载波分数阶傅里叶域均衡的系统原理，并对其系统性能在不同的信道条件下进行Matlab仿真，给出常规傅里叶变换域和分数阶傅里叶变换域均衡的系统误码率性能的比较。得到结论：在快速时变信道条件下单载波分数阶傅里叶域均衡具有一定的优势，在信道环境变好时，分数阶傅里叶域均衡和常规傅里叶域均衡效果相当。随后，在理论分析的基础上文中讨论了常规傅里叶变换域单载波频域均衡（SC-FDE）系统的基于FPGA平台的硬件实现，给出了整个系统和各个模块的设计原理、设计流程和实际的仿真结果。文中对于常规频域均衡系统的各个模块都进行了ModelSim时序仿真和SignalTAP II逻辑分析工具在线硬件调试，给出了仿真和实测结果。最后，在实现常规傅里叶变换域单载波频域均衡（SC-FDE）系统的基础上讨论了分数阶傅里叶变换域的均衡（SC-FrFDE）系统的设计原理、设计流程，并且给出了整个系统和各个模块的实际仿真结果。文中同样对于分数阶傅里叶域均衡系统的主要模块进行了ModelSim时序仿真和SignalTAP II逻辑分析工具在线硬件调试，给出了仿真和实测结果。在系统实现的过程中利用PC端的串口软件显示接收到的数据，直观的表明了系统设计的正确性。最后，利用Matlab和ModelSim联合仿真，对常规频域均衡模块和分数阶傅里叶域均衡模块在快速时变信道条件下进行误码率性能测试。