OFDM 调制解调系统的 FPGA 实现：从仿真到硬件

OFDM 调制解调系统的 FPGA 实现：从仿真到硬件

1. OFDM 系统架构设计与 FPGA 实现挑战

OFDM 系统的核心在于将高速串行数据流转换为多个低速并行子载波，通过 IFFT/FFT 变换实现频域到时域的转换。在 FPGA 平台上实现这一过程，需要考虑以下几个关键因素：

• 并行处理架构：OFDM 天然适合 FPGA 的并行计算特性，但需要精心设计数据流和控制逻辑
• 定点数精度：Verilog 中需要合理选择数据位宽，平衡资源消耗和计算精度
• 时序约束：满足 IFFT/FFT 模块的严格时序要求，确保符号同步
• 资源优化：在有限的 FPGA 资源内实现高效运算，特别是对于大点数 FFT

典型的 OFDM 发射端处理流程如下：

// 简化的 OFDM 发射端 Verilog 模块接口
module OFDM_TX(
    input clk,
    input rst,
    input [7:0] data_in,
    input data_valid,
    output reg [15:0] I_out,
    output reg [15:0] Q_out,
    output reg data_ready
);
    // 包含调制、IFFT、加 CP 等处理逻辑
endmodule

2. IFFT/FFT 核的 FPGA 实现策略

IFFT 和 FFT 是 OFDM 系统的数学核心，其 FPGA 实现方式直接影响系统性能和资源占用。Xilinx Vivado IP Catalog 提供了优化的 FFT 核，可显著降低开发复杂度并提升时序收敛能力。