Σχεδίαση Και Υλοποίηση Ψηφιακού Πομποδέκτη Ofdm Σε Fpga

Abstract

Στα πλαίσια της εργασίας αυτής, κατασκευάστηκε κύκλωμα FPGA που υλοποιεί ένα πλήρες τηλεπικοινωνιακό σύστημα OFDM (πομποδέκτης). Η περιγραφή του κυκλώματος έγινε με τη γλώσσα VHDL.Τα τεχνικά του χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν : Real-Time λειτουργία σε simplex τρόπο μετάδοσης (Simplex TX ή Simplex RX). Πλήρως επεκτάσιμη αρχιτεκτονική με κατανομή των τηλεπικοινωνιακών λειτουργιών σε κυκλωματικές βαθμίδες (modules). Ανάπτυξη εσωτερικής διεπαφής επικοινωνίας μεταξύ των βαθμίδων. Δυνατότητα καθορισμού πλήθους subcarrier (μεγέθους FFT) και μήκους του κυκλικού προθέματος. Δυνατότητα επιλογής ξεχωριστής διαμόρφωσης ανά subcarrier (QAM4, QAM16, QAM64). Παραμετροποιήσιμη αρχιτεκτονική με υλοποίηση συστήματος διανομής και συγχρονισμού παραμέτρων.Η αλυσίδα πομπού περιλαμβάνει τα στάδια: χειρισμός δεδομένων εισόδου, σειριακό-σε- {παράλληλο}, διαμόρφωση κατά QAM, εισαγωγή training συμβόλων, μετασχηματισμός IFFT (διαμόρφωση κατά OFDM), εισαγωγή κυκλικού προθέματος.Στην αλυσίδα του δέκτη δόθηκε μεγάλη έμφαση στα στάδια του συγχρονισμό στο χρόνο και στη συχνότητα (αλγόριθμος Schmidl & Cox / Bhargava), καθώς και στη διαδικασία της αριθμητικής προσέγγισης στοιχειωδών συναρτήσεων : Μέθοδος του S. Rajan κ.α για προσέγγιση της arctan, Μέθοδος του Tang για προσέγγιση των cos/sin (που χρησιμοποιούνται στα στάδια της εκτίμησης και αντιστάθμισης ολίσθησης συχνότητας, αντίστοιχα). Τα υπόλοιπα στάδια της αλυσίδας του δέκτη είναι : αφαίρεση κυκλικού προθέματος, μετασχηματισμός FFT (αποδιαμόρφωση κατά OFDM), εκτίμηση καναλιού (αλγορίθμος LS), αποδιαμόρφωση κατά QAM, παράλληλο-σε-σειριακό, χειρισμός δεδομένων εξόδου.Υλοποίηση πλήρους μοντέλου του συστήματος OFDM σε περιβάλλον MATLAB για το λειτουργικό και αριθμητικό έλεγχο του κυκλώματος. Διενέργεια μαζικών προσομοιώσεων μετάδοσης μέσα από στοχαστικά μοντέλα καναλιών (AWGN, Multipath), για την τηλεπικοινωνιακή αποτίμηση του συστήματος.