FFT-OFDM在ARM平台上的实现与性能优化研究

OFDM作为一种多载波调制技术在空间光通信,移动通信及电力载波通信等领域得到广泛应用。针对基于FPGA或DSP平台的OFDM通信系统实现存在的成本高,功耗大,灵活性差等问题,将低成本,低功耗,高灵活性的ARM处理器作为OFDM系统实现平台,给出了通信系统的设计方案和关键技术实现方法。在通信系统设计中,通过符号结构的优化设计降低信号传输的复杂性,基于定点化的分裂基FFT运行OFDM调制与解调的实现,大幅提高通信系统的效率,将状态机的思想引入符号同步问题处理中,实现OFDM符号准确同步。所设计的OFDM通信系统基于实际电力线信道进行了功能测试,结果表明系统工作稳定,抗干扰性能良好,提高了通信效率。对OFDM通信系统的实际应用开发有一定借鉴意义。

基于FPGA的5G物理层LowPHY设计

在对5G O-RAN架构及物理层功能研究的基础上,设计实现了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的5G物理层LowPHY功能模块。通过对5G物理层LowPHY的功能进行分析,制定了总体设计方案,将功能模块划分为上行LowPHY模块、下行LowPHY模块及物理随机接入信道(Physical Random Access Channel,PRACH)LowPHY模块。针对LowPHY数据处理量大的特点,选用在数据处理方面具备高性能、低时延、低功耗优势的FPGA器件来实现。将设计的LowPHY功能模块与其他模块集成为O-RU单元,在5G NR系统中进行测试验证,测试结果表明本设计满足了项目需求,实现了设计目标。

基于图控分离和2次分类的无人机信号识别方法

无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)行业的快速发展给重要场所的低空空域带来安全隐患.为了对无人机实施有效管制,研制一套能够识别无人机信号的无线电侦测系统有重要意义.针对相似无人机之间识别困难的问题,提出了一种基于图控分离和2次分类的无人机信号识别方法.该方法基于无人机图像传输信号(image transmission signal, ITS)的循环特性提取其时域参数,采用分类决策树对无人机进行初步分类识别;再通过分离无人机的图像传输信号与飞行控制信号(flight control signal, FCS)的方式分别提取其时频特征参数;最后进行了2次分类识别.实验结果表明,对于6种常见无人机的通信信号,在信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)为0 d B时平均识别准确率可达97.4%,说明该方法可以精确识别无人机.

多路并行流水线型基2^(2)FFT算法实现

FFT算法作为OFDM系统的核心算子占用其系统处理的大多数时间,为提高OFDM系统数据传输速度,提出了一种改进的多路并行流水线型基2^(2)FFT实现架构。在实现过程中着重对旋转因子的存储进行片上缓存优化,减少了乘法运算次数从而减小整体运算复杂度;设计的数据整合模块用于控制时序,从而保证P路并行流水型架构正确实现,数据运算吞吐率成P倍提高。RTL仿真结果表明,与同类架构相比,提出的架构在硬件开销适中的同时使得性能分别提升了1.27%、2.04%、50.88%,并且具有FFT点数可扩展的特点,可满足随着通信标准的不断提高,FFT点数逐渐增大的实际应用需求。

OFDM中FFT处理器的设计及FPGA实现

介绍了OFDM技术及其应用在电力线通信中的优势,并指出了FFT的高速实现在OFDM中的关键性。针对OFDM中FFT的运算要求,研究了一种易于FPGA实现的FFT处理单元的方案。该方案采用基2DIT-FFT算法以及单元结构的设计思路,给出了改进的基于顺序处理的FFT结构。用VHDL语言对各个模块进行编程,并在QuartusⅡ软件环境下综合仿真,时序分析结果与MATLAB计算结果相比验证了设计的正确性,可以满足某些OFDM系统的需求。

一种抗RPE-LTP声码器压缩的端到端数据传输方法

提出了一种基于正交频分复用(OFDM)的抗规则脉冲激励-长时预测声码器(RPE-LTP)压缩的端到端数据传输方法。根据RPE-LTP声码器特性,将待传输数据分别调制到正交的低频正弦载波上,用快速傅立叶逆变换运算实现信号的调制传输,调制后的波形符合声码器的时频特性。经仿真结果验证,提出的抗压缩传输方法的数据传输速率可达2.4 kb/s,误码率小于0.3%,适合移动网络端到端实时安全语音数据传输使用。

正交频分复用(OFDM)技术及其应用

正交频分复用技术是近年来发展起来的新技术 ,在高速无线数据传输领域有很大的应用前景。文章在分析和总结相关文献的基础上 ,介绍了正交频分复用 (OFDM)技术的发展历史 ,讨论了正交频分复用技术的基本原理和实现方法。通过分析表明 ,在高速无线通信中 OFDM对于消除符号间干扰 (ISI) ,降低系统的复杂度等方面具有很大优势。最后介绍了在数字音频广播 (DAB)和数字用户环路技术 (x DSL )中正交频分复用技术的典型应用 。

802.16e系统变长可配置FFT的设计与实现

针对IEEE 802.16e OFDMA系统中变长子载波数目的特点,提出了一种高速变长可配置FFT/IFFT的整体结构,并创新性的提出了一种基于流水线的蝶型单元分支结构.该设计可以满足IEEE 802.16e OFDMA系统中所有FFT/IFFT变长点数的系统要求,并可方便的将其拓展到多种变长FFT/IFFT的具体应用场合.通过该结构设计出的FFT/IFFT模块已成功通过了Stratix II EP2S180 FPGA的实际验证并顺利应用于IEEE 802.16d OFDM系统的接收机原型中.

全流水FFT处理器的VLSI设计与实现

提出了一种适用于OFDM系统的快速全流水FFT处理器结构.考虑时域抽取(DIT)和频域抽取(DIF)算法的有限字长效应,采用DIF算法.首先对FFT碟形变换的复乘法进行简化,然后提出相应的流水线碟形处理单元(BPE),最后采用0.13μm1.08 V CMOS工艺实现了64点基2 DIF FFT处理器.综合结果显示,该处理器能够工作在200 MHz,面积和功耗分别为2.9 mm2和15 mW.提出的全流水FFT处理器能够广泛应用于WALN、DVB-T、ADSL以及其它基于OFDM的多载波系统.

OFDM系统中傅里叶变换的硬件实现方法

在宽带OFDM系统中,FFT处理器是一个重要组成部分。文章介绍了一种适合OFDM系统的高效FFT处理器的VLSI设计方法,针对高效的特点采用了改进的Radix-4DIT算法,乒乓RAM的设计思想,以及流水线结构。根据Radix-4算法的特点,在基4运算单元CU(Computing Unit)设计,存取地址混序,每级迭代控制,数据对齐等方面也有一些特点。文章针对256点,36bit位长,浮点复数进行FFT运算。目前,此FFT处理器已经通过了FPGA验证,处理能力为100MSPS。

基于最优PTS技术的低复杂度算法研究

为了降低正交频分复用系统中的峰均功率比,在研究部分传输序列技术的基础上,给出了一种相位集合元素个数为4时的降低穷尽搜索复杂度的算法。该方法在没有减少备选相位旋转序列数目的情况下,利用在元素均匀分布的相位集合中取值所产生的备选相位序列之间的关系特性,去除不必要的计算冗余来寻找最优的相位旋转序列。复杂度分析和仿真结果表明,与传统的穷尽搜索方法相比较,该方法能较大地降低计算复杂度,且不会影响降低峰均比的性能。

OFDM技术及其MATLAB模拟

正交频分复用 ( OFDM)是一种多载波宽带数字调制技术 ,它能有效地克服传输中的多径干扰和消除码间串扰 ,适合于高速率的地面信道视频传输。本文就 OFDM技术进行了较为详尽的分析 ,并对 OFDM的传输特性进行了基于 FFT算法实现的 MATLAB软件模拟及模拟结果分析。

用FFT实现OFDM的调制解调

用 FFT实现 OFDM调制解调 ,有效地提高了 OFDM调制解调速度。随着数字信号处理器件的不断发展、更新 ,FFT的硬件实现更加简单。OFDM调制解调的实现也更简单、经济。

一种降低正交频分复用调制信号峰平比的融合方法

提出了一种降低峰平比(PAPR)的融合算法,该算法在发射端对正交频分复用(OFDM)调制信号进行两次降低峰值处理,因而降低PAPR的能力远远优于常规的选择性映射法和压扩法,而该新方法传输信号的性能与压扩法相当。

一种应用于多带正交频分复用超宽带的IFFT/FFT处理器

针对多带正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)系统,提出了一种高吞吐量、混合字长、混合基、4并行数据路径的128点IFFT/FFT处理器结构。该处理器采用具有误差补偿的改进Booth定长乘法器和CSD常量乘法器,有效地提高了精度和减少了硬件的复杂度。通过分析,本方案比混合基多路径延迟反馈(MRMDF)结构减少了49%的乘法器资源,在硬件开销相当的情况下,比双并行数据路径结构减少了30%的存储器资源和提高了33%的吞吐量,使该处理器在精度、硬件开销和速度上做了最好的折衷。在0.18 μm COMS工艺下,该处理器的最大工作频率达到300 MHz,吞吐量为1.2Gsamples/s,满足了吉比特无线个人域网络(WPAN)的要求。

基于FPGA的高速O-OFDM实时系统发送端信号处理

介绍了基于XI LI NX FPGA的1Gb/s光OFDM(O-OFDM)发送端信号处理的整体设计,对传输信号的星座映射及FFT进行了研究,重点分析了不同量化比特数时IFFT/FFT的误差矢量幅度(EVM),提出了使用不同量化比特对信号进行适当放大而提高系统的IFFT-FFT转换精度的方法。实验验证了OFDM信号I FFT-FFT变换后随量化比特数的增加,EVM值不断减少,相应的星座图更收敛。

一种OFDM调制解调器的FPGA实现

OFDM技术在高速数据传输中得到了广泛的应用,根据OFDM的特点,提出了一种基于IFFT/FFT的OFDM调制解调器的低成本FPGA实现方法,最后给出了FPGA上的16点FFT运算单元的计算结果。实践证明,该方法具有设计简单、快速、高效和实时性好等特点。

宽带自适应OFDM系统中可伸缩FFT处理器的设计和实现

基于Radix-22 SDF(single-path delay feedback)的蝶形运算结构设计了一个级数在64、256、1024、2048之间可选的可伸缩FFT(Scaleable FFT)处理器,以较少的硬件规模满足了宽带自适应正交频分复用(OFDM)传输系统子载波数目可变、数据流量高、低处理延迟、设置灵活的处理要求。文中还针对输入OFDM信号的波形分布特性,仿真分析了该FFT处理器在采用不同的中间处理字长和旋转因子量化字长时其输出信噪比和所占用逻辑单元数目的变化,并据此合理选择了实现参数,在性能提高的同时有效减少了其硬件规模。

OFDM基本原理及其在移动通信中的应用

主要介绍 OFDM基本原理及其在移动通信中的应用。其中 ,OFDM基本原理部分首先介绍了OFDM的 IFFT/ FFT实现 ,然后用矩阵的方法分析了循环前缀对时间弥散信道所带来的 ISI和 ICI的消除。最后 ,作为 OFDM在移动通信中的主要应用 ,介绍了 OFDM与 DS- CDMA技术相结合所产生的 3种多载波 CDMA方式 。

基于DSP的电力线载波OFDM调制解调器设计

提出一种基于OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)的电力线宽带高速通信系统的实现方案,讨论了OFDM应用于电力线载波通信的原理,探讨了通信系统调制解调部分的硬件实现和软件流程,并对其关键的FFT算法进行了优化。