DC-OFDM無線通信系統(tǒng)中FIR濾波器和FFT處理器的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、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(shù)，基于正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，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)率的無線數(shù)據(jù)傳輸，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。2011年，中國標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下屬的無線個(gè)域網(wǎng)(Chinese Wireless Personal Area

2、 Network，C-WPAN)工作組推出超寬帶中國標(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)作為中國超寬帶標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范。
　　本文針對(duì)DC-OFDM無線通信系統(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

3、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TSMC65nm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

4、DC-OFDM超寬帶無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)帶來的硬件實(shí)現(xiàn)開銷，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