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专利号: 2020101306448
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,将流水线式的OFDM接收机进行硬件优化,使接收机架构分为数据通路模块与控制通路模块,通过分析接收机中时频同步算法的算子资源占用与寄存器占用,来给不同时隙调度算子与寄存器;该优化方法具体包括以下步骤:S1:对OFDM接收机时频同步算法中所使用到的算子资源及寄存器资源进行统计归类;

S2:设计对OFDM接收机算子资源与寄存器资源的调度方案;

S3:设计OFDM接收机控制器;

S4:得到优化后的OFDM接收机。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:S11:通过延时相关能量计算、相关窗口能量计算、帧搜索三个分模块实现符号同步,其中使用3个复乘器算子和1个除法算子,共用到11个大粒度寄存器,即寄存器R1-R11;

S12:通过数据分流、载波频偏估计、载波频偏补偿、数据联合输出四个分模块实现载波同步,其中使用1个除法器算子、1个cordic算子和2个复乘器算子,共用到9个大粒度寄存器,即寄存器R12-R20;

S13:通过长训练序列提取、信道估计、能量计算、信道补偿四个模块实现信道估计与均衡,其中使用2个乘法算子、1个复乘算子和1个除法算子,共用到6个大粒度寄存器,即寄存器R21-R26;

S14:通过导频提取模块、导频相关模块、采样频偏估计、采样频偏补偿四个模块实现采样频率同步,其中使用1个复乘算子和1个cordic算子,共用到7个大粒度寄存器,即寄存器R27-R33。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S11中,符号同步算法的计算公式为:其中,M(d)为符号同步定时测度函数,m为滑动窗长度内的某个符号,r表示接收端收到的信号,d为定时点,L为滑动窗口长度。

4.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S12中,载波同步算法的计算公式为:STS

其中, 为载波频偏估计值,D 为段训练序列长度, 为相邻子载波频率间隔,yn为复STS基带信号, 为yn经过D 延时后的共轭,rn为接收端的复基带信号,为频偏补偿后的接收端复基带信号,θn为频偏角度。

5.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S13中,信道估计与均衡算法的计算公式为:其中, 为信道估计矩阵,RRLTS为接收到的长训练序列, 为接收到的长训练序列共轭,LLTS为标准长训练序列 为补偿之后的OFDM符号, 为本地长训练序列共轭,R为接收信号。

6.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S14中,采样频率同步算法的计算公式为:其中,θl,k为第l个OFDM的第k个子载波的相位旋转,接收机采样时钟为Ts为接收机采样时钟,相对误差为Δ,Sl为固定值 为接收到的导频信号, 为子载波信道估计值,Nu为OFDM符号采样点数,Ns为OFDM符号循环前缀采样点数, 为导频信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:S21:符号同步模块中为全时隙占用,不实行调度;

S22:载波同步模块的1个除法算子、1个cordic算子、1个复乘算子在本模块使用完成之后可调度;寄存器R12-R18在本模块使用之后可以复用;

S23:信道估计与均模块中调用载波同步中的1个复乘算子和1个除法算子;寄存器R21/R22对寄存器R12/R13复用,寄存器R24复用寄存器R18,寄存器R25/R26复用寄存器R16/R17;

S24:采样频率同步模块中调用载波同步中的cordic算子;寄存器R33复用寄存器R24。

8.根据权利要求7所述的一种基于FPGA的正交频分复用接收机优化方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:S31:采用控制步CD01-CD03分别控制延时相关能量计算、相关窗口能量计算和帧搜索;

S32:采用控制步CD04-CD07分别控制数据分流、载波频偏估计、载波频偏补偿和数据联合输出;

S33:采用控制步CD09-CD12分别控制长训练序列提取、信道估计、能量计算和信道补偿,以及对步骤S23中算子复用及寄存器的复用;

S34:采用控制步CD13-CD16分别控制导频提取、导频相关、采样频偏估计和采样频偏补偿,以及对步骤S24中的算子复用和寄存器的复用。