近年來， 隨著數字信號處理（DSP） 和超大規模集成電路（VLSI） 技術的發展， 正交頻分復用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術的應用有了長足的進步和廣闊的發展前景。IEEE802.11a中就將正交頻分復用作為物理層的傳輸技術；歐盟在數字音頻廣播（DAB）、地面數字視頻廣播（DVB2T）、高清晰度電視（HDTV）以及2003年4月公布的無線城域網（WMAN）802.16a等研究中都使用了正交頻分復用技術作為信道的傳輸手段。在正交頻分復用技術逐漸成熟的今天， 如何降低通信系統的成本， 使之更廣泛地應用于數傳系統中， 已成為正交頻分復用研究的熱點。本文基于802.16a協議的原理架構，本著小成本、高效率的設計思想，建立了一個基于FPGA的可實現流水化運行的OFDM系統的硬件平臺，包括模擬前端及OFDM調制器及OFDM 解調器，用來實現OFDM的遠距離無線傳輸系統。

　　1 模擬前端

　　模擬前端主要包括發送端DA模塊、接收端AD模塊和射頻模塊。

　　發送端DA模塊主要由XILINX公司的FPGA－XC2V1000芯片和數模轉換芯片AD9765、濾波器和放大器構成，基帶處理調制后數據在控制時鐘同步下送入FPGA進行降峰均比等算法的處理，然后經過交織將其送入AD9765進行數模轉換并上變頻到70MHz，輸出的模擬信號再經聲表濾波器后放大進入下一級射頻模塊。發送端DA模塊硬件結構框圖如圖1所示。

　　接收端AD模塊主要由增益放大器、帶通濾波、采樣芯片AD9238和數字下變頻器GC1012構成。AD模塊的主要功能是完成中頻信號的采樣和數字下變頻，在FPGA XC2V1000中完成符號同步算法，其輸出送OFDM解調器。接收端AD模塊硬件結構框圖如圖2所示。

　　射頻模塊工作在70MHz中頻上，射頻模塊的功能是將完成調制的中頻信號搬移到射頻波段上，或者將空中的接收信號下變頻到模擬前端所需的中頻波段上。

　　2 OFDM 調制器實現架構

　　在OFDM系統中，OFDM調制器主要完成OFDM數據的調制。圖3為OFDM調制器的結構框圖。OFDM的調制器采用N=120個數據子信道，8個導頻信道。120個數據子信道都采用 QPSK的信道調制，8個導頻信道采用BPSK的信道調制。為了使用基帶傳輸，進行添零處理（添加128個0），使頻帶擴展1倍。經過逆序處理后，采用256點的IFFT進行 OFDM調制。系統時鐘為80MHz，用 FPGA 完成數據的編碼和調制，最后以讀時鐘為500kHz的速率送往 D/A。

　　在FPGA中，按照具體的參數要求實現了OFDM系統中的調制功能，其工作流程為：數據發生器（M序列產生器）發送數據，串并轉換后存儲在 256×2位的RAM_in中，當接收夠一幀數據所需要的信息量后，從RAM_in中讀取數據進行QPSK映射、過采樣添零，隨后插入導頻模塊。與此同時，IFFT模塊接收QPSK映射、過采樣添零和插入導頻模塊發送出的數據；當 QPSK、添零、共軛模塊處理完1個數據包的數據后，IFFT 模塊開始計算，進行OFDM的IFFT調制，經IFFT 模塊計算后的數據輪換存入RAM_ou1或者RAM_ou2；控制模塊發出使能信號，先從數據輸出模塊中讀取同步頭發送，同步頭發送完成后，再從RAM_ou1或者RAM_ou2中讀取循環前綴和數據塊；當 IFFT 模塊計算完的數據全部送出后，控制模塊判斷開始處理下一包數據，處理到第10包數據，則通知外部控制器一幀數據處理完成。［next］

　　3 OFDM 解調器實現架構

　　在OFDM系統中，解調器主要是對接收 A/D 采樣來的數據進行解調。圖4為OFDM解調器的結構框圖。

　　在FPGA中，按照參數要求實現：將從A/D以500kHz的速率采樣來的數據存入 RAM 當中，當接收到第64個幀頭數據時，開始計算局部自相關函數；每接收到一個幀頭數據，取出8位（最高位無效，剩余7位為巴克碼），計算一次x（i）*x（i+j），并存儲、判斷，是否有相關最大值，如果有，則判斷計數器加1，在一個幀頭短前導字部分中，共有10個短前導字片，每一片為64個采樣點；當接收到第640個數據后，判斷累加器是否超過了門限值640×3，如果累加門限值達到1920，則認為有幀到達，整體控制模塊產生使能信號，表示粗同步結束，準備接受長前導字，進行細同步和頻偏估計計算，否則，將累加計數器清零，重新開始接受幀頭；幀到達檢測和幀同步過程完成后，再將接收到的數據存入到解幀模塊的數據RAM中；當數據RAM中存滿256點的數據后，整體控制模塊發出讀使能信號、解幀使能信號和FFT的START信號，從RAM中讀取數據，送往FFT 進行OFDM的解調；然后去除循環前綴，去除添加的零和導頻信息；最后經過QPSK的反映射和并串轉換后，還原成原始數據讀出，并等下一幀數據的接收。