多路并行FFT算法和第一径搜索算法设计与实现

发布时间：2017-10-17 16:43

  本文关键词：多路并行FFT算法和第一径搜索算法设计与实现

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【摘要】：在60GHz频段存在的7GHz免费许可带宽给基于IEEE 802.11.ad标准的短距离吉比特无线通信提供了许多机遇。IEEE 802.11.ad标准采用了单载波和OFDM两种调制方式。60GHz系统在SC模式下要求物理层传输1.76Gbps。在接收机前端ADC两倍采样导致后端处理数据量达到3.52Gbps。因此,通过设计基带内的多路并行结构完成接收机中的信号处理。本文主要设计60GHz基带接收机中的两个模块:第一径搜索和FFT模块。在60GHz频段时,传输信道模型需要改变,信道也变得严重的弥散衰落且附带一些较强多径。由于意外出现严重弥散的强径现象的存在,常规同步算法不能很好解决系统中符号同步问题。文章针对在这种严重多径弥散的信道环境,设计出一种适合60GHz信道环境的符号时间同步算法。该同步模块基于格雷序列的帧结构检测帧和搜索第一径位置。该模块的实现架构采用并行8路数据路径。该设计支持IEEE802.11.ad标准中的单载波模式。为了评估该算法的效果,联合SC-FDE仿真,实验发现在SNR为8dB时,误码率达到310?量级。仿真实验也发现无论第一径是否是最强径,新算法都能够在多径环境中准确找到第一径位置。为了满足无线个人局域网系统中高吞吐率数据处理需求,本文提出一个256点并行16路数据输入输出的流水线FFT/IFFT。为了降低乘法器硬件资源开销,本文的FFT/IFFT采用简单优化的设计架构。此外,采用流水线结构的256点旋转因子常系数乘法器应用于FFT架构中,相比传统复数乘法器有效地减少了面积。FFT/IFFT处理器吞吐率为3.52Gbps,时钟频率为220MHz。为了降低乘法器复杂度,本文提出了基-4 2 22-2-2 FFT分解算法,降低旋转因子乘法器数量。为了保持FFT输出较高量化信噪比文章研究了不同FFT结构下不同定点路径位宽的量化策略。为了降低设计复杂度,课题中256点FFT采用每隔一级蝶形运算采用缩放因子1/2的量化策略,无溢出发生,在内部信号位宽为12-bit时SQNR能够达到33.9dB。本文中的第一径搜索模块和FFT/IFFT处理器通过动态仿真证实了功能的正确性。然后又在Xilinx VIVADO开发平台上以Virtex 7系列FPGA为目标器件进行综合布局布线,时序达到收敛,验证了架构的可实现性。
【关键词】：60GHz 多路并行 第一径 FFT/IFFT 单载波
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN928
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本文编号：1049939