發(fā)布時間：2019-05-14 00:57

【摘要】：超寬帶(Ultra-Wide Band, UWB)是一種能滿足未來低成本、高速無線數(shù)字家庭要求的短距離無線通信技術,基于正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技術的超寬帶系統(tǒng)能在2-10 m的范圍內(nèi)提供高達480Mb/s數(shù)據(jù)率的無線數(shù)據(jù)傳輸,具有很強的應用價值。2011年,中國標準化管理委員會下屬的無線個域網(wǎng)(Chinese Wireless Personal Area Network, C-WPAN)工作組推出超寬帶中國標準,選擇基于雙載波正交頻分復用(Dual-Carrier OFDM, DC-OFDM)技術的超寬帶系統(tǒng)作為中國超寬帶標準的技術規(guī)范。本文針對DC-OFDM無線通信系統(tǒng)進行了FIR濾波器和FFT處理器的研究。完成了算法研究、系統(tǒng)仿真、架構分析、硬件設計、電路仿真、功能驗證、綜合等一系列流程。針對并行FIR濾波器的設計,提出了新的并行FIR濾波器結(jié)構,提出新的多項式分解方法,使所有子濾波器具有對稱系數(shù),子濾波器實現(xiàn)所需的乘法器減少為原來的一半,相應的代價是加法器的增加,即使用加法器換取乘法器,從而降低硬件開銷。分別采用提出的結(jié)構和現(xiàn)存的結(jié)構設計實現(xiàn)了1個72抽頭32比特的FIR數(shù)字濾波器,該設計由TSMC 65nm工藝實現(xiàn),DC綜合結(jié)果顯示,與現(xiàn)存的采用快速FIR算法的結(jié)構相比,72抽頭2路并行FIR濾波器的面積降低了23%,3路并行FIR濾波器的面積降低了12%。提出的并行FIR數(shù)字濾波器被應用于DC-OFDM超寬帶無線信道模型的硬件仿真中。設計實現(xiàn)了一個應用于DC-OFDM系統(tǒng)中的8路并行128點FFT處理器。為降低傳統(tǒng)并行架構帶來的硬件實現(xiàn)開銷,研究了結(jié)合FFT分解的流水線多路并行架構,有效減少了實現(xiàn)所需的乘法器和加法器數(shù)目,在提高數(shù)據(jù)吞吐率的同時,進行了面積的優(yōu)化。對不同基結(jié)構下定點FFT運算所需的硬件開銷進行了定量分析與對比,從而選擇合適的基結(jié)構。針對128點FFT處理器,采用了8×8×2混合基算法,并為該算法提出了8路并行延遲反饋流水線結(jié)構。為了進一步進行優(yōu)化,提出了改進的旋轉(zhuǎn)因子乘法器,節(jié)約了硬件資源。設計的128點FFT處理器采用SMIC 0.13μm CMOS工藝實現(xiàn),芯片面積為1.44mm2。最高數(shù)據(jù)吞吐率達到1GS/s,在典型工作吞吐率500MS/s下的功耗為39.5mW。與其他128點FFT處理器相比,減小了面積,節(jié)約了功耗。
[Abstract]:Ultra-Wideband (Ultra-Wide Band, UWB) is a short-distance wireless communication technology which can meet the requirements of low cost and high-speed wireless digital home in the future. It is based on orthogonal Frequency Division Multiplexing (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,). OFDM) technology can provide wireless data transmission up to 480Mb/s data rate in the range of 2 鈮，

本文編號：2476316