[OFDM]FPGA를 이용한 OFDM 모뎀 구현

소개글

전자공학과 졸업작품 수행과제 입니다. FPGA를 이용한 OFDM 모뎀 구현 이라는 주제의 졸업작품 최종 보고서입니다. VHDL 을 사용해서 QPSK MAPPER, IFFT/FFT, SERIAL COMMUNICATION 모듈을 제작했고, PC 쪽에서는 시리얼 통신을 담당하는 OFDM Client 라는 MFC 프로그램을 제작했습니다. 80페이지가 넘는 방대한 보고서이고, 모든 프로그램 소스가 포함되어 있습니다.

목차

1. 서론
1.1 연구목적
1.1.1 동기
1.1.2 졸업작품 진행도
1.2 기존연구
1.2.1 OFDM 이론
1.2.2 HDL(Hardware Description Language)
1.2.3 FPGA를 이용한 설계 흐름

2. 본론
2.1 Xilinx ML310 Board Specification
2.1.1 ML310 Board
2.1.1 Virtex2pro
2.2 Ethernet MAC 연구
2.2.1 Ethernet MAC 원리
2.2.2 Ethernet MAC 스케메틱 및 핀배치
2.3 OFDM MODEM 구현
2.3.1 OFDM MODEM의 원리
2.3.2 OFDM MODEM 구현
2.3.2.1 Mapper & Demapper
2.3.2.2 IFFT & FFT
2.4 UART 구현
2.4.1 FPGA UART 구현
2.4.1.1 UART 송신부
2.4.1.2 UART 수신부
2.4.2 PC 파트 OFDM Client 구현
2.4.2.1 MFC 소개
2.4.2.2 MFC를 이용한 시리얼통신
2.4.2.3 OFDM Client 구현

3. 결과
3.1 OFDM 블록의 MATLAB 시뮬레이션
3.2 OFDM MODEM의 HDL 시뮬레이션 및 합성
3.3 UART 송수신기의 HDL 시뮬레이션 및 합성
3.4 PC 파트 OFDM Client 송수신 동작 결과
3.5 FPGA 보드 Implementation

4. 결론

5. 참고문헌
5.1 HDL 참고문헌
5.2 FPGA 참고문헌
5.3 EthernetMAC 참고문헌
5.4 OFDM 이론 참고문헌
5.5 OFDM MODEM 참고문헌
5.6 UART 참고문헌
5.7 MFC 참고문헌

6. 졸업작품 후기

7. 부록 - 소스코드
7.1 OFDM MODEM
7.1.1 UART BaudGen
7.1.2 UART 송신부
7.1.3 UART 수신부
7.1.4 QPSK Mapper
7.1.5 QPSK Demapper
7.1.6 FFT/IFFT
7.2 OFDM Client

본문내용

1.1 연구목적
1.1.1 동기
우리조의 졸업 작품은 기본적으로 ‘하드웨어 설계과정’이라고 할 수 있다. 간단한 조합회로부터 복잡한 CPU까지 그 형태와 크기 또는 목적에 따라 다양한 방법을 통해 설계된다. 기존의 경우, 하드웨어를 구현할 때 설계자가 게이트 수준에서 시스템을 설계하였다. 이러한 설계방식으로는 수만 내지 수십만 게이트의 시스템을 설계하는 것이 매우 어려워진다. 따라서, 시스템의 동작을 특정 언어로 기술하고, 기술된 언어를 이용하여 게이트를 만들어줄 수 있는 설계과정이 필요하게 된다. 이러한 설계과정의 일환으로 탄생한 것이 HDL언어이다. HDL은 하드웨어 설계용 언어의 일종이기 때문에, C언어와 연계하여 시뮬레이션을 수행할 수 있고, 다른 설계자가 기술한 HDL을 이해하거나 재사용하는데 매우 용이하다. 그리고 게이트 수준으로 설계하는 것과 달리, 시스템의 사양이 변화했을 경우 시스템의 구조를 쉽게 변경할 수도 있다. 또한 제조 공정에 특화된 Library에 독립적으로 설계가 가능함으로 인해, 어느 제조 공정에도 적용 가능하다는 장점을 가진다. 특히 시스템을 하드웨어와 소프트웨어로 구분할 때에도 하드웨어 부분 및 ASIC 부분은 HDL언어로, 소프트웨어 부분은 C언어로 설계하여 통합 검증이 가능함으로 인해, 게이트로 구현하기 전에 전체 시스템을 컴퓨터에서 시험할 수 있게 되었다. 이러한 방식은 보다 빠르게 시스템의 문제점을 찾아내고 쉽게 오류를 정정할 수 있도록 도와준다. 이것은 시스템의 동작에 대한 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있고, 나중에 실제로 시스템을 구현했을 때의 오류를 미연에 방지함으로써 설계시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
HDL을 이용해 통신시스템을 구현하고 PC와의 통신을 통해 동작을 검증하는 것이 우리조의 목표이다.

참고 자료

5.1 HDL 참고문헌
ㆍ디지털 논리회로 설계-Verilog - Brown, Stephen D
ㆍVerilog HDL : a guide to digital design and synthesis = 디지털 설계와 합성의
길잡이 - Palnitkar, Samir
ㆍ(기초부터 응용까지)Verilog HDL - 차영배
ㆍwww.opencores.org
5.2 FPGA 참고문헌
ㆍReal Xilinx FPGA World - 김혁
ㆍReal xilinx processor world - 김혁
ㆍ각종 Tutorial, User guide, Datasheet
ㆍwww.xillinx.com
ㆍwww.asicfpga.com
5.3 EthernetMAC 참고문헌
ㆍThe ethernet book - 윤종호
ㆍGigabit Ethernet - 일본 멀티미디어 통신연구회
ㆍEthernet MAC Specification (pdf)
5.4 OFDM 이론 참고문헌
ㆍOFDM기술동향(논문) - 조용수
ㆍ차세대 이동통신을 위한 OFDM 기술(TTA칼럼) - 조용수
ㆍOFDM 강의자료
5.5 OFDM MODEM 참고문헌
ㆍ이동통신 모뎀의 VLSI 설계 - 김재석. 조용수. 조중휘
ㆍ광운대 IDEC에서 OFDM MODEM설계 강의 수강시 받은 책자

5.6 UART 참고문헌
ㆍ(C프로그래머를 위한) 시리얼 커뮤니케이션 - 이욱양
ㆍMSDN
5.7 MFC 참고문헌
ㆍ(Microsoft)Visual C++ 6.0 MFC programming - 전병선
ㆍ디지털 영상 처리의 구현 = Digital image processing - 장동혁
ㆍwww.devpia.com