VHDL kullanarak OFDM gerçeklenmesi
Implementation of OFDM by using VHDL
Yazar: FERDİ KARA
Danışman: PROF. DR. ERTAN ÖZTÜRK
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: FPGA = FPGA ; OFDM = Orthogonal frequency division multiplexing ; VHDL = VHDL

Özet:
Bu çalışmada Dik Frekans Bölmeli Çoğullama (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM) tekniğindeki temel blokların Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri (Field Programmable Gate Array-FPGA) donanımı üzerine yüklenmek üzere VHDL donanım tanımlama dili kodları oluşturulmuştur.

OFDM mimarisinin alıcı ve verici kısımlarında bulunan modülasyon, Ters Ayrık Fourier Dönüşümü ( TAFD), Ayrık Fourier Dönüşümü (AFD) ve demodülasyon bloklarının ayrı ayrı VHDL kodları yazılmıştır. Modülasyon ve demodülasyon blokları için "Quartus II 13.1" ile yapılan sentezleme sonucu oluşturulan makine kodları Altera firmasına ait DE2- 115 kartındaki 4CE11529C7 numaralı FPGA'ya yüklenmiştir. 

Modülasyon için sayısal modülasyon tekniklerinden 16'lı Dördün Genlik Modülasyonu (16-DÖGM 16-ary Quadrature Amplitude Modulation, 16-QAM) seçilmiştir.  TAFD/AFD blokları, Hızlı Fourier Dönüşümü (HFD, Fast Fourier Transform -FFT) algoritmasını kullanan Altera firmasının "MegaWizard Plug-IN" aracının sunduğu kütüphane ile gerçekleştirilmiştir.


OFDM mimarisinin giriş verisi olarak 640 kelime uzunluğundaki MATLAB ortamında oluşturulan rastgele veri dizisi kullanılmıştır. VHDL kodu yazılan her bir bloğun fonksiyonel testleri "Altera Modelsim 10.1" kullanılarak yapılmıştır. Her aşamada elde edilen veriler MATLAB da oluşturulan modellerle karşılaştırılmıştır.

OFDM mimarisinin verici ve alıcı olarak iki ana blok halinde yapılan fonksiyonel testinde verici kısmında giriş verisi olarak kullanılan 640 kelime uzunluğundaki veri dizisinin, alıcı kısmının çıkış verisi ile bire-bir örtüştüğü gözlenmiştir

Abstract:
In this work, the VHDL codes for the main blocks of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technique are formed in order to implement on a Field Programmable Gate Array (FPGA).

The VHDL codes of each block on the transceiver of OFDM technique such as modulation, Inverse Discrete Fourier Transform (IDFT), Discrete Fourier Transform (DFT) and demodulation are composed separately. The machine codes (bit stream files) of the modulation and demodulation blocks obtained after synthesizing by using "Quartus II 13.1" are loaded into the FPGA with the number of 4CE11529C7 located on DE2- 115 Kit of Altera Corporation.

16-ary Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM) is chosen as a baseband digital modulation technique. IDFT/DFT blocks are implemented by using "MegaWizard Plug-In" tool of Altera Corporation using Fast Fourier Transform algorithm for DFT.

A random array with the 640 word length for the input data of OFDM technique is created by using MATLAB. The functional tests of VHDL codes for each block are conducted over "Altera Modelsim 10.1". On each stage, the outputs of functional tests are compared with the results of MATLAB models.

It is observed that the input data for the transmitter of OFDM technique is the same with the output data of receiver.