基于ECMA-368標準的超寬帶系統(tǒng)的同步技術(shù)及其Verilog實現(xiàn)的研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，無線個域網(wǎng)（Wireless Personal Area Network,WPAN）已成為對個人而言最密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。而作為無線個域網(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，越來越受到人們的青睞。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，成為UWB的主流實現(xiàn)方案之一?；诙鄮FDM（Multiband OFDM，MB-OFDM）技術(shù)的ECMA-368標準的出現(xiàn)進一步推動了UWB的商用化進程。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容是OFDM系統(tǒng)中的同步技術(shù)，并針對ECMA-368標準側(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標準的超寬帶系統(tǒng)的同步方案，最終目的是將同步方案進行Verilog實現(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)作為保護間隔以最大程度消除符號間干擾（Intersymbol Interference，ISI）的原理。然后以ZP-OFDM系統(tǒng)作為對象，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）的實現(xiàn)，選擇ZP-OFDM-OLA作為本系統(tǒng)的處理

4、方式。
　　 針對OFDM信號的帶外功率輻射問題，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)中存在的同步問題之后，分析推導(dǎo)了各種非理想同步因素對OFDM系統(tǒng)的影響。鑒于ECMA-368標準的前導(dǎo)符結(jié)

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

6、論文對確定的同步方案進行了Verilog實現(xiàn)。本論文主要完成接收端528MHz時鐘域的同步數(shù)據(jù)緩存模塊、時間同步模塊（幀檢測和符號定時）、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，并著重介紹了幀檢測模塊和符號定時模塊的設(shè)計流程。通過對時間同步模塊的測試，本系統(tǒng)準確地實現(xiàn)了符號定時同步。最后就這五個大模塊進行了聯(lián)合調(diào)試，聯(lián)合調(diào)試的結(jié)果表明模塊的功