無線通信基帶信號(hào)處理核心算法模塊設(shè)計(jì).pdf

1、無線通信在現(xiàn)代社會(huì)中扮演著越來越重要的角色，相比有線通信，無線通信有著更加便捷、覆蓋范圍更廣的優(yōu)勢(shì)?？梢灶A(yù)見，無線通信在未來的應(yīng)用將會(huì)更加普遍。在無線通信過程中，基帶信號(hào)處理又是十分重要的部分，涵蓋了從MAC層接口到射頻前端到之間的所有信號(hào)處理模塊。目前，基帶芯片也有著越來越大的市場(chǎng)需求，對(duì)基帶信號(hào)處理的學(xué)習(xí)研究有著重要意義。802.11n是新一代的無線通信協(xié)議，目前已被無線設(shè)備廣泛應(yīng)用，具有較前幾代協(xié)議更高的速率。此協(xié)議中包括編碼，調(diào)

2、制，數(shù)字濾波，MIMO，解調(diào)，譯碼等各種算法。本論文以此協(xié)議為基準(zhǔn)，對(duì)基帶核心算法進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，并對(duì)重要的算法模塊進(jìn)行FPGA實(shí)現(xiàn)，這樣能夠滿足處理速率和可修改性的要求。
　　本文重點(diǎn)研究基帶信號(hào)處理中的編解碼和數(shù)字濾波技術(shù)。對(duì)這些技術(shù)的原理進(jìn)行學(xué)習(xí)借鑒，并在本文中用硬件進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)。編碼方式采用卷積編碼，基本原理是在保證各個(gè)碼字相關(guān)性前提下增加冗余信息，以便在接收端更容易恢復(fù)出信息序列。本文實(shí)現(xiàn)時(shí)采用移位寄存器和指定節(jié)點(diǎn)相加的直

3、接型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有著更高的性能，相比通用IP在時(shí)鐘性能上提升了40％左右。解碼算法采用viterbi譯碼，是卷積編碼的解碼模塊。原理是通過把接收到的信息與卷積編碼網(wǎng)格圖上的各個(gè)理論路徑進(jìn)行對(duì)比，找出相似度最大的那條路徑。本文借鑒其基本原理，實(shí)現(xiàn)時(shí)通過比較器不斷比較累加度量值，保留幸存路徑存儲(chǔ)幸存比特，到達(dá)回溯深度后，選擇度量值最小的那條路徑，取其狀態(tài)和幸存比特向前一直回溯，達(dá)到回溯深度后，開始產(chǎn)生譯碼結(jié)果，其中累加值度量的溢出判斷處理

4、采用求模歸一化方法，這種方法比一般歸一化更加節(jié)省資源。子模塊包括分支度量模塊，累加比較選擇模塊，回溯模塊，幸存比特RAM和路徑度量RAM等，最終實(shí)現(xiàn)的結(jié)果與常用viterbi算法的IP模塊相比時(shí)鐘頻率提高了12%左右。濾波器模塊采用FIR濾波器，其基本結(jié)構(gòu)是延時(shí)單元和乘法器加法器，基本原理是通過序列計(jì)算和轉(zhuǎn)換，達(dá)到濾過高頻噪聲目的。本論文在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上針對(duì)插值和抽取的特點(diǎn)對(duì)直接實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，減少了無用的計(jì)算過程，達(dá)到了節(jié)省 FP