【摘要】：超寬帶(Ultra-Wide Band, UWB)是一種能滿足未來(lái)低成本、高速無(wú)線數(shù)字家庭要求的短距離無(wú)線通信技術(shù),基于正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技術(shù)的超寬帶系統(tǒng)能在2-10 m的范圍內(nèi)提供高達(dá)480Mb/s數(shù)據(jù)率的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸,具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。2011年,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下屬的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(Chinese Wireless Personal Area Network, C-WPAN)工作組推出超寬帶中國(guó)標(biāo)準(zhǔn),選擇基于雙載波正交頻分復(fù)用(Dual-Carrier OFDM, DC-OFDM)技術(shù)的超寬帶系統(tǒng)作為中國(guó)超寬帶標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范。本文針對(duì)DC-OFDM無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)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(gòu)分析、硬件設(shè)計(jì)、電路仿真、功能驗(yàn)證、綜合等一系列流程。針對(duì)并行FIR濾波器的設(shè)計(jì),提出了新的并行FIR濾波器結(jié)構(gòu),提出新的多項(xiàng)式分解方法,使所有子濾波器具有對(duì)稱系數(shù),子濾波器實(shí)現(xiàn)所需的乘法器減少為原來(lái)的一半,相應(yīng)的代價(jià)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(kāi)銷。分別采用提出的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)存的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了1個(gè)72抽頭32比特的FIR數(shù)字濾波器,該設(shè)計(jì)由TSMC 65nm工藝實(shí)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(gòu)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(yīng)用于DC-OFDM超寬帶無(wú)線信道模型的硬件仿真中。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)應(yīng)用于DC-OFDM系統(tǒng)中的8路并行128點(diǎn)FFT處理器。為降低傳統(tǒng)并行架構(gòu)帶來(lái)的硬件實(shí)現(xiàn)開(kāi)銷,研究了結(jié)合FFT分解的流水線多路并行架構(gòu),有效減少了實(shí)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(shí),進(jìn)行了面積的優(yōu)化。對(duì)不同基結(jié)構(gòu)下定點(diǎn)FFT運(yùn)算所需的硬件開(kāi)銷進(jìn)行了定量分析與對(duì)比,從而選擇合適的基結(jié)構(gòu)。針對(duì)128點(diǎn)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(gòu)。為了進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化,提出了改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)因子乘法器,節(jié)約了硬件資源。設(shè)計(jì)的128點(diǎn)FFT處理器采用SMIC 0.13μm CMOS工藝實(shí)現(xiàn),芯片面積為1.44mm2。最高數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)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(diǎn)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(hào)：2476316