基于ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)的超寬帶系統(tǒng)的同步技術(shù)及其Verilog實(shí)現(xiàn)的研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（Wireless Personal Area Network,WPAN）已成為對(duì)個(gè)人而言最密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。而作為無(wú)線個(gè)域網(wǎng)技術(shù)的代表之一，超寬帶（Ultra-Wideband,UWB）技術(shù)以其傳輸速率高、低成本和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)憑借其良好的抗多徑能力和節(jié)省頻譜資源等

2、特點(diǎn)，成為UWB的主流實(shí)現(xiàn)方案之一?；诙鄮FDM（Multiband OFDM，MB-OFDM）技術(shù)的ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了UWB的商用化進(jìn)程。
　　 本論文的主要研究?jī)?nèi)容是OFDM系統(tǒng)中的同步技術(shù)，并針對(duì)ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重研究基于前導(dǎo)符方式的同步算法，確定適用于基于ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)的超寬帶系統(tǒng)的同步方案，最終目的是將同步方案進(jìn)行Verilog實(shí)現(xiàn)。
　　 本論文從OFDM的基本原理出發(fā)，闡

3、述了循環(huán)前綴(Cyclic Prefix,CP)和零值填充(Zero Padding,ZP)作為保護(hù)間隔以最大程度消除符號(hào)間干擾（Intersymbol Interference，ISI）的原理。然后以ZP-OFDM系統(tǒng)作為對(duì)象，研究UWB的兩種頻域接收技術(shù)：ZP-OFDM-OLA和ZP-OFDM-FAST。由于考慮到FPGA（Field Programmable Gate Array）的實(shí)現(xiàn)，選擇ZP-OFDM-OLA作為本系統(tǒng)的處理

4、方式。
　　 針對(duì)OFDM信號(hào)的帶外功率輻射問(wèn)題，介紹了CP-OFDM系統(tǒng)的加窗技術(shù)，并引入一種適用于ZP-OFDM系統(tǒng)的加窗方式，對(duì)其做了理論證明和仿真分析，仿真表明，在損失較小系統(tǒng)信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）的前提下，系統(tǒng)的帶外輻射功率得到了極大地抑制。
　　 在概述了OFDM系統(tǒng)中存在的同步問(wèn)題之后，分析推導(dǎo)了各種非理想同步因素對(duì)OFDM系統(tǒng)的影響。鑒于ECMA-368標(biāo)準(zhǔn)的前導(dǎo)符結(jié)

5、構(gòu)，著重對(duì)基于前導(dǎo)符方式的同步算法做了分析比較。
　　 結(jié)合UWB信道的特點(diǎn)以及FPGA實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，制定了系統(tǒng)的同步方案。將時(shí)間同步分成兩個(gè)步驟，先用能量檢測(cè)法捕獲幀的到達(dá)，再利用本地訓(xùn)練序列對(duì)頻偏較強(qiáng)的魯棒性，將本地訓(xùn)練序列與接收序列進(jìn)行滑動(dòng)相關(guān)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)符號(hào)的精確定時(shí)。頻率同步在時(shí)域完成，并且為了減小殘留頻偏對(duì)系統(tǒng)性能的影響，引入了相位跟蹤。通過(guò)對(duì)同步性能和系統(tǒng)性能的仿真，表明系統(tǒng)的同步方案性能良好。
　　 最后，本

6、論文對(duì)確定的同步方案進(jìn)行了Verilog實(shí)現(xiàn)。本論文主要完成接收端528MHz時(shí)鐘域的同步數(shù)據(jù)緩存模塊、時(shí)間同步模塊（幀檢測(cè)和符號(hào)定時(shí)）、OLA (Overlap Add)模塊、同步控制模塊和快速傅立葉變換（Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT）模塊的設(shè)計(jì)，并著重介紹了幀檢測(cè)模塊和符號(hào)定時(shí)模塊的設(shè)計(jì)流程。通過(guò)對(duì)時(shí)間同步模塊的測(cè)試，本系統(tǒng)準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了符號(hào)定時(shí)同步。最后就這五個(gè)大模塊進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試，聯(lián)合調(diào)試的結(jié)果表明模塊的功