基于ECMA368-369標(biāo)準(zhǔn)的超寬帶系統(tǒng)發(fā)送端的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、超寬帶(UWB)無線通信技術(shù)以其高數(shù)據(jù)速率、低發(fā)射功率、頻譜共享等優(yōu)點(diǎn)正受到越來越多的關(guān)注和重視，成為了組建無線個域網(wǎng)的熱門技術(shù)。在UWB技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案里，正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)憑借其對頻率選擇性衰落的良好抵抗特性，使UWB-OFDM系統(tǒng)能支持很高的數(shù)據(jù)速率，成為了高速UWB的主流實(shí)現(xiàn)方案之一。 本論文研究了ECMA368標(biāo)準(zhǔn)定義的UWB-OFDM系統(tǒng)，進(jìn)行了接收端譯碼的設(shè)計，并進(jìn)行了系統(tǒng)的定點(diǎn)仿真，然后進(jìn)行了發(fā)送端部分模

2、塊的FPGA設(shè)計。本文一共分六章，前兩章是相關(guān)知識和背景介紹，第三章是譯碼設(shè)計，第四章是定點(diǎn)化設(shè)計，第五章是發(fā)送端部分模塊的FPGA設(shè)計，第六章是小結(jié)和展望。 譯碼的研究是本文工作的重點(diǎn)之一。接收端的譯碼主要有Reed-Solomon(RS)譯碼和卷積碼的Viterbi譯碼。UWB-OFDM系統(tǒng)中使用RS碼增強(qiáng)頭信息的可靠性。本文針對系統(tǒng)使用的RS編碼校驗(yàn)元較少的特點(diǎn)，采用直接求解方程組的方法進(jìn)行譯碼，避免了通常使用的BM迭代算

3、法。卷積碼則用來對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力。本文采用Viterbi譯碼算法進(jìn)行卷積碼的譯碼。為了適應(yīng)UWB的高傳輸速率，系統(tǒng)采用了基4的碟形運(yùn)算單元和免回溯的寄存器交換方法來提高譯碼的吞吐量。系統(tǒng)使用鑿孔(Puncturing)來實(shí)現(xiàn)多種碼率的卷積碼編碼，對此本文進(jìn)行了譯碼深度的研究，得到不同碼率情況下合適的譯碼深度。 本文的另一重點(diǎn)工作是對系統(tǒng)性能的定點(diǎn)仿真。在現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)中一般采用定點(diǎn)的方

4、式保存數(shù)據(jù)，因而進(jìn)行FPGA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之前要將浮點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)化仿真，確保定點(diǎn)化后系統(tǒng)的性能較浮點(diǎn)系統(tǒng)的性能沒有明顯的差別。本文介紹了FFT模塊的定點(diǎn)化和Viterbi譯碼模塊的定點(diǎn)化。FFT定點(diǎn)化工作是確定輸入數(shù)據(jù)、旋轉(zhuǎn)因子和各級碟形運(yùn)算結(jié)果的位寬。Viterbi模塊的定點(diǎn)化工作是確定輸入數(shù)據(jù)的位寬和路徑度量存儲值的位寬，以及采取措施防止路徑度量值的溢出。 本文的又一工作重點(diǎn)是進(jìn)行UWB發(fā)送端的FPGA設(shè)計。在進(jìn)行FPGA設(shè)計時