正交分頻多工系統於PC-Based FPGA平台之軟硬體共同設計與實現

Hardware/Software Co-design and Implementation of OFDM System on PC-Based FPGA Platform

蔡見昌(Chien-Chang Tsai)

指導教授 ： 馬席彬

國立清華大學/電機資訊學院/積體電路設計產業研發碩士專班/碩士(2007年)

摘要

由於無線通訊的蓬勃發展, 相關的無線通訊標準更是一一的被制定提出。正因為無線通訊具有移動性與覆蓋範圍廣的優點, 目前市面上已有相當多的無線通訊的相關產品, 所以對於開發一套無線通訊標準在時間上是很重要的。於是我們針對以目前無線通訊的主流技術OFDM
為基礎, 開發一套可供使用者容易開發與驗證分析演算法的平台。

在本篇論文中提出一個適用於多種正交分頻多工系統架構之通訊系統的設計技術與方法的驗證平台。在平台的開發上, 硬體是使用以個人電腦之PCI 匯流排為傳輸介面的FPGA板。至於系統開發方面, 我們將傳送機以HDL 實現於FPGA 上, 在接上用SystemC 開發的接收機做共模擬, 再利用介面使MATLAB 做資料及時分析。

在硬體實現上是根據802.16-2004 通訊標準將傳送機部份實現在FPGA 板上, 並且用軟體SystemC語言來開發接收機的演算法, 如此便可以擁有硬體的高運算速度與軟體的設計彈性優點, 達成系統的共模擬。而平台模擬的環境是利用Visual C++ 來編譯執行SystemC 。而且在接收機的軟體設計部分包括訊框偵測、訊框邊界偵測、通道估測、通道等化, 相位估算與追蹤補償等等模組, 可以利用設計的SystemC 模組介面, 將利用MATLAB 將相關的訊號做即時的資料出, 如此開發者便可以觀察到每個訊號隨時間的動態變化關係, 而加深
其對演算法之間所呈現的物理現象。

至於在HDL 、SystemC 與MATLAB 三者之間的溝通, 我們提供了兩個介面給使用者使用, 在每個介面中所做的基本動作, 為資料的存取與資料格式的轉換, 除此之外還包含一些機制, 才能使兩兩之間相互溝通。

關鍵字

正交分頻多工 ； 多載波系統 ； 軟硬體共模擬 ； 無線都會網路

並列摘要

無資料

並列關鍵字

OFDM ； IEEE 802.16-2004 ； multicarrier ； WLAN

參考文獻

[2] IEEE std. 802.16-2004, "IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks,

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[3] IEEE std. 802.11b, "IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control

[4] IEEE std. 802.11a, "IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control

[5] IEEE std. 802.11g, "IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control