关键字 |
认知无线电频谱感知、高效沟通、系统安全 |
介绍 |
VLSI中的主要挑战领域性能、速度、成本和功耗[1]。便携式计算设备和通信系统的需求正在迅速增加。这些应用程序需要高频模块在超大规模集成电路。因此它是重要的方面来优化处理过程中频率。这就是为什么频率优化的一个主要挑战。FFT算法通常用来计算阶,术语“FFT”常被用来指“DFT”口语设置。形式上,有一个明显的区别:“DFT”是指一个数学变换或函数,不管它是如何计算的,而“FFT”是指一个特定的家庭的算法计算阶[2 - 4]。 |
OFDM技术是更容易理解和实现,独立和子可以适应在其他方面比不同均衡系数,如不同的QAM星座模式之间切换和纠错方案匹配个人满足噪声和干扰的特点。的一些副载波OFDM符号可能携带试点信号通道的测量条件。飞行员信号和训练符号也可以用于时间同步和频率同步。OFDM最初用于电线,和固定无线通信。然而越来越多的应用在高度移动的环境中操作,利用OFDM等目的的可能性也在调查中。在过去的十年里,一些研究已经做了关于如何平衡OFDM传输双重选择性通道。该项目将展示FFT是如何更好地适应需求在OFDM的应用160 MHz的频率。 |
一个专用集成电路(ASIC)是一个集成电路(IC)定制特定的使用,而不是用于一般用途的使用[1,5]。例如,芯片设计只运行一个手机是一个ASIC。asic和行业标准集成电路之间的中间,像7400或4000系列,是特定于应用程序的标准产品(assp)。随着特征尺寸缩小和设计工具改进这些年来,最大的复杂性(因此功能)可能在一个ASIC盖茨从5000个增加到1亿。 |
现代asic通常包括整个32位处理器,内存块包括ROM、RAM、eepm, Flash和其他大型积木。这样一个ASIC通常称为SoC(系统级芯片)。设计师的数字asic使用硬件描述语言(HDL),如Verilog或硬件描述语言(VHDL),描述的功能asic。Fieldprogrammable门阵列(FPGA)的现代技术构建一个案板从标准件或原型;可编程逻辑模块和FPGA可编程互联允许相同的使用在许多不同的应用程序。对于较小的设计和/或降低产量,fpga可能更比一个ASIC设计,即使在生产成本有效。 |
OFDM和FFT的基本知识 |
OFDM已经发展成为一个流行的宽带数字通信方案,无线还是在铜导线,用于应用程序,如数字电视和音频广播、无线网络和宽带互联网接入。 |
在单载波OFDM方案的主要优点是能够应对严重的信道条件(例如,高频率的衰减很长一段铜线,窄带干扰和频率选择衰落由于多路径)没有复杂的均衡滤波器。信道均衡是简化,因为OFDM可能被视为使用许多slowly-modulated窄带信号,而不是一个rapidly-modulated宽带信号。低符号率使使用卫队间隔符号可负担得起的,从而能够处理timespreading和消除符号间干扰(ISI)。这种机制也有助于单频网络的设计(sfn),几个相邻的发射器发送相同的信号在同一频率,同时从多个遥远的发射机的信号可能是建设性地相结合,而不是干扰通常发生在传统的单载波系统。在OFDM子载波频率选择,这样分载体最终再彼此正交,这意味着子之间的串音消除和inter-carrier警卫队乐队不是必需的。这极大地简化了发射机和接收机的设计;不同于传统的FDM,单独过滤器满足一定不是必需的。 |
的子载波正交性要求间距是赫兹,你秒在哪里有用的符号持续时间(接收端窗口大小),和k是一个正整数,通常等于1。因此,与总N分载体最终再通频带带宽将B≈N·Δf (Hz)。正交性也允许频谱效率高,总符号率接近奈奎斯特率的等效基带信号(即近一半的奈奎斯特速率双面带物理通频带信号)。几乎整个可用的频段可以利用。OFDM通常近白色的频谱,使其良性电磁干扰对其他同信道用户属性。OFDM需要非常精确的频率之间的同步接收机和发射机;与频率偏移分载体最终再将不再是正交的,导致inter-carrier干扰(ICI)(即。副载波之间的串音)。频率补偿通常不匹配造成的发射机和接收机振荡器,由于运动或多普勒频移。虽然单多普勒频移补偿的接收器,形势恶化加上多路径时,反射将会出现在不同的频率补偿,很难正确的。这种效应通常恶化随着速度的增加,和是一个重要因素限制OFDM在高速车辆的使用。 Several techniques for ICI suppression are suggested, but they may increase the receiver complexity. |
在数学中,离散傅里叶变换(DFT)是一种特殊的离散变换,傅里叶分析中使用。它将一个函数转换成另一个,这被称为频域表示,或者只是DFT,最初的函数(通常是一个函数在时域)[7]。但是DFT要求一个离散的输入函数,其非零值(有限)持续时间有限。这些投入往往由抽样一个连续函数,就像一个人的声音。与离散时间傅里叶变换(DTFT),它只评估足够的频率成分重建有限段进行了分析。用DFT分析意味着有限段是无限延长周期信号的一个周期;如果这不是真的,一个窗口函数是用来减少工件的光谱。出于同样的原因,逆DFT不能复制整个时间域,除非输入是周期性(永远)。因此人们常说,DFT finite-domain离散函数的傅里叶分析的变换。正弦基函数的分解具有相同的属性。 The input to the DFT is a finite sequence of real or complex numbers making the DFT ideal for processing information stored in computers. In particular, the DFT is widely employed in signal processing and related fields to analyze the frequencies contained in a sampled signal, to solve partial differential equations, and to perform other operations such as convolutions or multiplying large integers. A key enabling factor for these applications is the fact that the DFT can be computed efficiently in practice using a fast Fourier transform (FFT) algorithm. FFT algorithms are so commonly employed to compute DFTs that the term "FFT" is often used to mean "DFT" in colloquial settings. Formally, there is a clear distinction: "DFT" refers to a mathematical transformation or function, regardless of how it is computed, whereas "FFT" refers to a specific family of algorithms for computing DFTs. |
实现 |
正交性允许高效的调制器和解调器的实现使用FFT算法在接收机端,和逆FFT在发送方方面。虽然好处的原则和一些已经知道自1960年代以来,OFDM今天流行的宽带通信的低成本的数字信号处理可以有效地计算FFT的组件。 |
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在某种意义上,改善冷杉均衡使用fft算法或部分fft算法在数学上更接近OFDM,但OFDM技术是容易理解和实现,独立和子可以适应在其他方面比不同均衡系数,如不同的QAM星座模式之间切换和errorcorrection计划与个人满足噪声和干扰的特点。一些处于OFDM符号可能携带飞行员信号通道条件试验的测量信号和训练符号也可以用于时间同步和频率同步如果微分如DPSK或DQPSK调制应用于每个子载波,均衡可以完全省略了,因为这些不相干的方案对缓慢变化振幅和相位失真。OFDM最初用于电线,和固定无线通信。然而越来越多的应用在高度移动的环境中操作,利用OFDM等目的的可能性也在调查中。在过去的十年里,一些研究已经做了关于如何平衡OFDM传输双重选择性通道。 |
结果 |
有关各种基于仿真的实验结果提出了在这一节中。chematic图的结构如图2所示。 |
相应的RTL原理图是图3中提到的。波形与顶部Modeule指定的视图。波形的代表性的串行并行转换器中提到的微型计算机体积很小。OFDM的实现是由应用BPSK表示。图7的BPSK波形表示。 |
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结论 |
工作证明的实现可伸缩radix-2 N-point小说FFT处理器体系结构基于性能之间的合理平衡,力量,区域,提出了灵活性和可扩展性的参数。指的是算法的实现结果在图2中提到的图7用于引用应用程序项目的一部分。硬件描述语言(VHDL)语言是用于实现合成可伸缩的FFT处理器的设计和模拟使用ModelSim和合成5 sgsmd5k2f40c2 Altera FPGA Stratix V设备上。拟议的架构优于现有的固定和可变长度的FFT处理器的速度,力量,区域,灵活性和可扩展性。此外,处理器体系结构也可以采用任何其他应用程序指定一个合理的平衡设计参数是至关重要的。 |
ASIC综合使我们能够分析设计参数更精确的水平。因此,未来的工作包括提出的标准电池实现FFT处理器体系结构。 |
引用 |
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