应用于超宽带的IFFT/FFT处理器的前端设计

摘要

随着因特网、多媒体和无线通信技术的融合，人们对高速、高质量、短距离无线多媒体数据传输的需求变得迫切，一个新的概念-无线个域网(WPAN)应运而生。所谓WPAN是指能够为在室内、办公室等消费电子设备与计算机之间提供短距、高速多媒体数据服务。多带正交频分复用超宽带(MB-OFDM UWB)标准则是满足WPAN要求的热门技术。 MB-OFDM UWB系统以OFDM作为调制技术，不仅能提供高速数据传输速率，而且还能有效利用频谱资源。IFFT/FFT处理器是OFDM调制的关键部件，MB-OFDMUWB标准要求FFT处理器高达528Msample/s的采样率或更高，而且802.15.3a工作组正在发展超过2Gbps的数据传输速率的WPAN解决方案，这些都给设计FFT处理器提出了巨大的挑战。因此，本论文围绕MB-OFDM UWB系统中的IFFT/FFT处理器设计展开研究。 针对MB-OFDM UWB系统，本文提出了一种高吞吐量、混合字长、混合基、4并行数据路径的128点IFFT/FFT处理器结构。该处理器采用具有误差补偿的改进Booth定长乘法器和CSD常量乘法器，有效地提高了精度和减少硬件复杂度。通过分析表明本方案使该处理器在精度、硬件开销和速度上做了最好的折衷，完全满足了吉比特(gigabit) WPAN的要求。 此外，本文也探讨了一种改进的R-43(基-64)FFT处理器，相对于其它R-4的流水线结构，具有占用资源更少，控制更简单等特点。为了满足大输入点数、大输入范围、高精度高速的实时要求，并结合R-43的易于扩展成大输入点数的特点，对R-4处理单元进行改进，能更有效减少复数加法器资源和提高处理器频率。

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2 UWB的发展现状与技术特点

1.2.1 DS-CDMA技术

1.2.2 MB-OFDM技术

1.3 IFFT／FFT研究现状

1.4创新点及结构安排

第二章多带正交频分复用超宽带系统

2.1 MB-OFDM系统概述

2.2维特比解码器

2.3星座映射

2.3.1 QPSK调制

2.3.2 DCM调制

2.4 OFDM调制

2.4.1 OFDM简介

2.4.2 OFDM的DFT实现

2.5 OFDM关键技术

2.5.1 OFDM中的峰均比问题

2.5.2 OFDM系统中的同步技术

2.5.3 OFDM系统中的信道估计技术

2.5.4 OFDM多址接入技术

2.6 OFDM调制的优点

2.7 OFDM调制的缺点

第三章128点MB-OFDM FFT算法原理

3.1 FFT的基本算法和结构

3.1.1 R-2算法与结构

3.1.2 R-4算法与结构

3.1.3 R-43算法与结构

3.2 128点MB-OFDM FFT算法描述

第四章 128点MB-OFDM IFFT／FFT处理器结构

4.1处理器总体结构

4.2R-23结构(Modulel)

4.2.1常量乘法器结构

4.2.2 ROM结构

4.2.3 Booth复数乘法器

4.3第一级基-4结构(Module2)

4.4第二级基-4结构(Module3)

第五章IFFT／FFT处理器的实现和性能比较

5.1处理器的实现

5.2处理器的性能

第六章总结和展望

6.1全文总结

6.2进一步工作

参考文献

硕士研究生阶段发表的论文