ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. OFDM МОДУЛЯЦИЯ 4
1.1 Ортогональные функции 5
1.2 Метод OFDM модуляции 5
1.3 Преимущества и недостатки OFDM 7
1.4 Межсимвольная интерференция ЦЗХ) 8
ГЛАВА 2. ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ
СХЕМА (ПЛИС) 9
2.1 Причина выбора FPGA 9
2.2 Отладочный комплект DE0-CV 10
2.4 Работа в Quartus 14
2.5 Логический анализатор SignalTap II 15
2.6 Мега-функции 16
ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 18
3.1 Экспериментальная установка 18
3.2 Каротажный кабель 22
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ OFDM ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА В СИСТЕМЕ
QUARTUS 24
4.1 Структура проекта в среде Quartus II 24
4.2 Блок Формирование поднесущих 27
4.3 Формирование OFDM сигнала 30
4.4 Создание алгоритма OFDM-приемника 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 36
ПРИЛОЖЕНИЕ
В нынешнее время уровень развития технологий и точность измерительных приборов требуют все большей скорости передачи данных, при том, что в среде условия распространения данных могут быть самыми разнообразными.
Для передачи большого объема информации существует множество видов модулирования сигнала.
Одним из видов таких модуляции является OFDM. OFDM (англ. Orthogonal Frequency-Demodulation Multiplexing) - это технология, использующая ортогональную частотную демодуляцию с мультиплексированием. Этот вид модуляции используется во многих современных высокоскоростных системах передачи информации, таких как LTE и WiMax.
Целью данной работы была реализация OFDM приемопередатчика с легко подстраиваемыми параметрами модуляции, позволяющими подстраиваться под конкретную АЧХ выделенного канала связи на ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема).
Дополнительной мотивацией для данной работы является труднодоступность специализированных процессоров, выполняющих данный вид модуляции. Как правило, эти процессоры встроены в аппаратуру связи и отдельно в массовой продаже встречаются редко. Также эти процессоры специализируются лишь на одном виде модуляции, исходя из конкретных параметров среды распространения и выделенной полосы пропускания.
Выполнение поставленной цели необходимо для выполнения более широкой задачи (выходящей за рамки данной работы). А именно , исследования на целесообразность использования OFDM модулированного сигнала для передачи сигнала по каналу с узкой полосой пропускания, когда большая часть субканалов OFDM сигнала находятся выше полосы пропускания физического канала. Примером такого канала является каротажный кабель из-за его большой длины и погонной емкости.
Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:
• изучить основы разработки логических схем в ПЛИС;
• сформировать OFDM модулированный сигнал на микросхеме ПЛИС;
• реализовать алгоритм декодирования OFDM модулированного сигнала на микросхеме ПЛИС;
• разработать электрическую схему позволяющую создавать аналоговый сигнал, для дальнейшего тестирования на эквиваленте кабеля.
В данной работе по аппаратной реализация OFDM приемопередатчика на основе ПЛИС решены следующие задачи:
• изучены основы разработки логических схем для ПЛИС;
• сформирован OFDM сигнала на микросхеме ПЛИС;
• реализован простейший алгоритм демодуляции OFDM сигнала на микросхеме ПЛИС.
Современный стиль описания аппаратуры в виде HDL языков позволяет легко изменять (конфигурировать) схему логического устройства по числу каналов и их разрядности, что дает возможность легкой подстройки под частотные свойства физического канала передачи информации
Алгоритм программы можно улучшить с помощью использования алгоритмов быстрого преобразования Фурье. Это позволит ускорить обработку сигнала.
Дальнейшее развитие алгоритмов OFDM в данной работе тесно связанно с экспериментальной установкой (глава 3), и учетом влияния на OFDM сигнал среды распространения. В зависимости от вида затухания сигнала, можно применять различные методы модуляции для поднесущих.
Реализованные в данной работе алгоритмы помогут в дальнейшей реализации экспериментальной установки, и, следовательно, исследования OFDM сигнала на предмет устойчивости к различным условиям распространения в канале связи.
