基于穿戴式网络交织，OFDM调制及信道估计的研究与实现

摘要

随着现代通信技术、多媒体技术的迅猛发展和计算机微型化的进步，短距离高速率无线穿戴式信息网络已成为一个研究的热点。本论文研究的是UWB在穿戴式信息网络中应用的物理层关键技术。全文的主要内容分为四个部分：穿戴式信息网络的总体介绍和分析，交织与解交织，OFDM调制与解调以及信道估计四个方面。 首先介绍穿戴式信息网络的发展状况，以及对它对无线，高速传输的需求。分析系统的实际需求，选择多子带OFDM-UWB技术。参考ECMA-368协议，建立系统的总体框架，研究了其中的关键技术。且根据应用中的特殊需求，设计了DC-OFDM的传输方式，并划分了频谱，给出了DC-OFDM符号的构成。 接着介绍了交织技术的基本原理和交织的分类，及2种实现交织的方法。并且根据ECMA-368．从速度、存储器、逻辑单元等方面进行了比较，用查表法和双端口SRAM实现了交织与解交织，并且通过了前仿和后仿的验证。使用查表法和双端口SRAM实现了交织与解交织器比较方便，这种交织电路速度快，缩小电路面积，提高存储空间的利用率。 然后介绍了OFDM的基本原理与系统构成，总结了它的优缺点。本章主要对快速傅里叶变换（FFT）的实现算法，尤其是硬件实现方案进行研究。在分析了现有的各种基本算法的基础上，提出了高速FFT处理器的实现方案，其中在旋转因子的存储读取控制，以及蝶型处理单元的流水结构等方面进行算法的改进，减小了ROM的存储量，提高了蝶型运算单元的运算效率，并且通过前仿和后仿的验证。 最后介绍了信道估计的概述，阐述了LS算法和MMSE算法的基本原理，并比较了两种算法的均方误差，然后根据LS算法实现了信道估计，并且通过前仿和后仿的验证。

目录

文摘

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声明

第1章 绪论

1.1 穿戴式网络和超宽带技术

1.1.1 穿戴式网络

1.1.2 超宽带技术

1.2 穿戴式网络的研究现状

1.3 穿戴式网络的发展需求

1.4 论文的结构安排

第2章 穿戴式网络应用中的关键技术

2.1 UWB和802.15的体系结构

2.2 穿戴式网络系统的物理层分析

2.2.1 穿戴式网络的频谱划分

2.2.2 穿戴式网络物理层功能结构

2.2.3穿戴式网络物理层的包结构

2.3 发射机和接收机的设计原理

2.3.1 发射机的原理框图

2.3.2 接收机的原理框图

2.3.3 QPSK

2.3.4 穿戴式网络中的DC-OFDM

2.3.5 同步

2.4 本章小结

第3章 交织与解交织的研究与实现

3.1 交织技术的概述

3.2 交织技术的基本理论

3.3 交织器的分类

3.3.1 按交织对象分：

3.3.2 按交织方式可分为：

3.4 交织与解交织的实现

3.4.1 用移位寄存器实现交织

3.4.2 查表法实现交织

3.4.3 查表法实现解交织

3.5 仿真结果分析

3.6 本章小结

第4章 OFDM调制与解调的研究与实现

4.1 OFDM系统的概述

4.2 OFDM的技术特点

4.3 基于FFT的OFDM系统实现原理

4.4 基于OFDM系统实现方法的研究

4.4.1 FFT的实现方法的研究

4.4.2 系统实现FFT的方案

4.4.3 FFT仿真结果分析

4.4.4 插入导频

4.4.5 插入循环前缀

4.4.6 OFDM调制与解调仿真结果分析

4.5 本章小结

第5章 信道估计的研究与实现

5.1 信道估计的概述

5.2 信道估计的基本原理

5.2.1 最小二乘信道估计方法

5.2.2 最小均方误差估计方法

5.3 信道估计实现方法的研究

5.3.1 信道估计的实现步骤

5.3.2 时域转频域

5.3.3 除法

5.3.4 加权平均

5.4 仿真结果分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 论文后续工作展望

致谢

参考文献

作者在读期间发表的论文