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針對自適應MIMO-OFDM無線基帶傳輸系統，提出了一種并行復用的基4-FFT/IFFT算法的FPGA實現方法，并對其中的自適應數字調制、STBC編碼和FFT/IFFT模塊進行了FPGA實現研究和仿真。仿真結果表明，該方法實現了模塊的功能，且性能良好，具有一定的應用價值。

0 引言

OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)技術由于其頻譜利用率高和抗頻率選擇性衰落的優點，已經成為無線通信系統中最受歡迎的調制技術。多輸入多輸出(Multi Input Multi Output，MIMO)技術采用多根天線實現信號在空域和時域的多重復用，在不增加帶寬和天線發送功率的情況下，可以成倍地提高頻譜利用率，還能在一定程度上對抗多徑衰落。基于以上這些優點，MIMO技術已成為進一步提升OFDM系統性能的關鍵技術。目前，MIMO-OFDM技術已廣泛運用到高速無線通信系統中，比如：LTE、WLAN、WiMAX、微波通信以及未來的5G通信等[1]。

自適應調制技術利用無線鏈路的反饋息，動態地對發射功率、編碼方式、調制階數、載波分配等進行調整，使系統在適應時變信道的同時，盡可能地優化吞吐量、誤比特率和發射功率[2]。將自適應調制技術應用于MIMO-OFDM系統中，可以優化系統的資源分配，進一步提升系統的性能，具有很好的應用前景[3]。

FPGA具有開發周期短、可并行處理、設計靈活、低成本等優點，用FPGA來驗證和實現，是一種很好的開發無線通信系統的方法。

本文設計了一個自適應MIMO-OFDM無線基帶傳輸系統，介紹了系統的關鍵技術，并對其中的自適應數字調制、STBC編碼和FFT/IFFT模塊進行了FPGA設計和仿真，分析了仿真結果。

1 系統模型

一個基本的自適應MIMO-OFDM無線基帶傳輸系統如圖1所示。信源經過信道編碼和交織后被送入數字調制模塊，此模塊根據接收端反饋回的信道信息選擇合適的調制方案。被調制的信號送入STBC編碼模塊，經過Alamouti空時編碼后生成兩路正交的碼流，再經過串并轉換后進入IFFT模塊進行OFDM調制。解調端的處理是調制的逆過程，需要注意的是在解調端需要引入信道估計模塊，用于采集信道信息以實現系統的同步和發射端的自適應調制。

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2 FPGA設計

2.1 自適應數字調制模塊

本文采用信噪比參數來衡量信道信息，不同的信噪比取值對應于不同的調制方式。利用信噪比作為參數來配置自適應調制的關鍵在于確定好每種調制編碼模式的判決門限。這就需要通過大量的實驗測量在不同信噪比條件下，選擇何種調制編碼模式能使系統的性能達到最優，以找到不同的參數與調制編碼模式的映射關系。信噪比與調制方式的映射關系如表1所示。

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自適應調制頂層模塊接收到對應的SNR參數后，根據表1的映射規則，選擇對應的調制子模塊，使其使能端有效以啟動此模塊。隨后，將子模塊的數據輸入端口連接到頂層模塊的信號輸入接口，以使外部信源數據輸入到子模塊，實現對應的調制處理。其實現框圖如圖2所示。

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2.2 STBC編碼模塊

STBC編碼模塊接收到來自上一個模塊的數據，將數據兩個一組保存下來。Alamouti編碼模塊經過相應的邏輯處理生成兩個數據的共軛形式，再將原數據和其共軛形式一起保存到下一級寄存器，最后分成兩路數據輸出。其設計原理如圖3所示。