本文關(guān)鍵詞：多路并行FFT算法和第一徑搜索算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：在60GHz頻段存在的7GHz免費(fèi)許可帶寬給基于IEEE 802.11.ad標(biāo)準(zhǔn)的短距離吉比特?zé)o線通信提供了許多機(jī)遇。IEEE 802.11.ad標(biāo)準(zhǔn)采用了單載波和OFDM兩種調(diào)制方式。60GHz系統(tǒng)在SC模式下要求物理層傳輸1.76Gbps。在接收機(jī)前端ADC兩倍采樣導(dǎo)致后端處理數(shù)據(jù)量達(dá)到3.52Gbps。因此,通過設(shè)計(jì)基帶內(nèi)的多路并行結(jié)構(gòu)完成接收機(jī)中的信號(hào)處理。本文主要設(shè)計(jì)60GHz基帶接收機(jī)中的兩個(gè)模塊:第一徑搜索和FFT模塊。在60GHz頻段時(shí),傳輸信道模型需要改變,信道也變得嚴(yán)重的彌散衰落且附帶一些較強(qiáng)多徑。由于意外出現(xiàn)嚴(yán)重彌散的強(qiáng)徑現(xiàn)象的存在,常規(guī)同步算法不能很好解決系統(tǒng)中符號(hào)同步問題。文章針對(duì)在這種嚴(yán)重多徑彌散的信道環(huán)境,設(shè)計(jì)出一種適合60GHz信道環(huán)境的符號(hào)時(shí)間同步算法。該同步模塊基于格雷序列的幀結(jié)構(gòu)檢測(cè)幀和搜索第一徑位置。該模塊的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)采用并行8路數(shù)據(jù)路徑。該設(shè)計(jì)支持IEEE802.11.ad標(biāo)準(zhǔn)中的單載波模式。為了評(píng)估該算法的效果,聯(lián)合SC-FDE仿真,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在SNR為8dB時(shí),誤碼率達(dá)到310?量級(jí)。仿真實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)無論第一徑是否是最強(qiáng)徑,新算法都能夠在多徑環(huán)境中準(zhǔn)確找到第一徑位置。為了滿足無線個(gè)人局域網(wǎng)系統(tǒng)中高吞吐率數(shù)據(jù)處理需求,本文提出一個(gè)256點(diǎn)并行16路數(shù)據(jù)輸入輸出的流水線FFT/IFFT。為了降低乘法器硬件資源開銷,本文的FFT/IFFT采用簡(jiǎn)單優(yōu)化的設(shè)計(jì)架構(gòu)。此外,采用流水線結(jié)構(gòu)的256點(diǎn)旋轉(zhuǎn)因子常系數(shù)乘法器應(yīng)用于FFT架構(gòu)中,相比傳統(tǒng)復(fù)數(shù)乘法器有效地減少了面積。FFT/IFFT處理器吞吐率為3.52Gbps,時(shí)鐘頻率為220MHz。為了降低乘法器復(fù)雜度,本文提出了基-4 2 22-2-2 FFT分解算法,降低旋轉(zhuǎn)因子乘法器數(shù)量。為了保持FFT輸出較高量化信噪比文章研究了不同F(xiàn)FT結(jié)構(gòu)下不同定點(diǎn)路徑位寬的量化策略。為了降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度,課題中256點(diǎn)FFT采用每隔一級(jí)蝶形運(yùn)算采用縮放因子1/2的量化策略,無溢出發(fā)生,在內(nèi)部信號(hào)位寬為12-bit時(shí)SQNR能夠達(dá)到33.9dB。本文中的第一徑搜索模塊和FFT/IFFT處理器通過動(dòng)態(tài)仿真證實(shí)了功能的正確性。然后又在Xilinx VIVADO開發(fā)平臺(tái)上以Virtex 7系列FPGA為目標(biāo)器件進(jìn)行綜合布局布線,時(shí)序達(dá)到收斂,驗(yàn)證了架構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)性。
【關(guān)鍵詞】：60GHz 多路并行 第一徑 FFT/IFFT 單載波
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN928
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本文編號(hào)：1049939