中繼平臺上的SC-FDE系統(tǒng)方案研究與FPGA實(shí)現(xiàn)的中期報告

中繼平臺上的SC-FDE系統(tǒng)方案研究與FPGA實(shí)現(xiàn)的中期報告中繼平臺上的SC-FDE系統(tǒng)方案研究與FPGA實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)具有重要意義的研究任務(wù)，本中期報告旨在闡述我們已經(jīng)完成的工作以及遇到的問題和解決方案。當(dāng)前，OFDM系統(tǒng)是無線通信領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種調(diào)制技術(shù)，然而，在高速運(yùn)動或多路徑衰落等惡劣環(huán)境下其性能可能會下降，導(dǎo)致比較嚴(yán)重的誤碼率。在此背景下，單載波頻分復(fù)用（SC-FDM）被提出。本項(xiàng)目的研究工作主要分為兩個部分：SC-FDM系統(tǒng)的方案研究以及FPGA實(shí)現(xiàn)。下面我們分別從這兩個方面進(jìn)行介紹。一、SC-FDM系統(tǒng)的方案研究1.SC-FDM系統(tǒng)的優(yōu)勢和劣勢分析優(yōu)勢：（1）SC-FDM系統(tǒng)的復(fù)雜度相對于OFDM系統(tǒng)低很多，能夠有效解決OFDM系統(tǒng)在高速運(yùn)動和多路徑干擾情況下的性能問題。（2）SC-FDM系統(tǒng)能夠提供比OFDM系統(tǒng)更好的頻率利用率和能量利用率，具有更低的噪聲和干擾等性能指標(biāo)。劣勢：（1）SC-FDM系統(tǒng)在帶寬利用方面受到限制，不能處理高比特率的數(shù)據(jù)流。（2）由于SC-FDM系統(tǒng)中使用了復(fù)雜的相位調(diào)制技術(shù)，使得其系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)和軟件開發(fā)成本較高。2.SC-FDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（1）預(yù)處理技術(shù)：在信號發(fā)射端，首先需要對發(fā)送信號進(jìn)行預(yù)處理，將數(shù)據(jù)流通過IFFT變換映射到頻域，然后通過FIR濾波器進(jìn)行濾波，最后通過DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。（2）相位調(diào)制技術(shù)：在信號接收端，接收到模擬信號之后，需要通過ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后經(jīng)過FIR濾波器進(jìn)行濾波，再通過FFT變換將信號映射回時域，并進(jìn)行相位解調(diào)，得到原始數(shù)據(jù)流。（3）信道均衡技術(shù)：由于信號傳輸過程中可能會遇到多徑衰落等問題，需要對接收信號進(jìn)行均衡處理，使其達(dá)到較高的抗干擾能力和正確率。二、FPGA實(shí)現(xiàn)FPGA實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是將SC-FDM系統(tǒng)的方案研究轉(zhuǎn)化為硬件設(shè)計，并進(jìn)行驗(yàn)證和測試。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：1.設(shè)計預(yù)處理部分的硬件電路，包括FFT、IFFT等部分，利用Vivado編寫相應(yīng)的代碼，進(jìn)行仿真測試。2.設(shè)計相位調(diào)制部分的硬件電路，包括FFT、相位解調(diào)等部分，并進(jìn)行仿真測試。3.設(shè)計信道均衡部分的硬件電路，編寫相關(guān)代碼，進(jìn)行驗(yàn)證和測試。4.將硬件電路進(jìn)行集成，形成一個完整的SC-FDM系統(tǒng)，并進(jìn)行性能測試和調(diào)優(yōu)。在FPGA實(shí)現(xiàn)的過程中，我們遇到了一些問題，其中最主要的是資源瓶頸問題，導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)的效率較低。針對這個問題，我們采用了壓縮設(shè)計、流水線加速等技術(shù)，盡可能優(yōu)化了設(shè)計，提高了性能和效率。未來工作計劃1.進(jìn)一步優(yōu)化硬件電路，提高性能和效率；2.進(jìn)一步完善軟件算法，提高系統(tǒng)的魯棒性和穩(wěn)定