無線多媒體傳感網(wǎng)OFDM基帶關(guān)鍵技術(shù)研究和VLSI實現(xiàn).pdf

1、無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(WMSN)是一種感知并傳遞圖像、音視頻多媒體信息的網(wǎng)絡，可利用多載波傳輸?shù)恼活l分復用(OFDM)技術(shù)頻譜利用率高和抗多徑衰落能力強等優(yōu)點提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸可靠性，但目前OFDM基帶核心電路如信道估計與均衡、糾錯、傅里葉變換等部分，存在著實現(xiàn)上較復雜、成本高、芯片面積大、功耗高等問題。
　　論文綜述了信道估計與均衡、糾錯等關(guān)鍵技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，改進適用于無線多媒體傳感網(wǎng)的信道估計與均衡、糾錯算法，優(yōu)化了信道

2、估計與均衡、系統(tǒng)級FFT以及級聯(lián)碼RTL級電路，較好地降低了OFDM整體電路的復雜度與電路功耗，完成了邏輯功能仿真、FPGA驗證、DC綜合、后端版圖設(shè)計及功耗分析。論文的主要工作與創(chuàng)新點:
　　1)提出了一種適用于WMSN的高糾錯能力串行級聯(lián)碼糾錯算法，利用改進的行列分離的軟入軟出(SISO)交織器構(gòu)造新的串行級聯(lián)編譯碼器，在高斯和廣義瑞利信道下能獲得優(yōu)良的糾錯性能;
　　2)改進了OFDM基帶系統(tǒng)的LMMSE信道估計算法和

3、MMSE均衡算法，其中該估計算法主要是借助導頻值合理估算信噪比和自相關(guān)矩陣，該均衡算法通過精選插值算法由部分均衡系數(shù)可獲得均衡器所有抽頭系數(shù)。改進后的信道估計與均衡算法復雜度得到降低，以適應無線多媒體傳感網(wǎng)系統(tǒng)低功耗要求;
　　3)在信道均衡與估計的電路設(shè)計中，構(gòu)建了改進型部分并行架構(gòu)乘法器，通過對乘法運算進行操作數(shù)多級移位和分級處理，使乘法器整體硬件消耗降低約40％;在FFT電路實現(xiàn)中，提出了一種基于分裂基FFT算法的改進型基2

4、/4蝶形單元處理方法，通過加法器復用、中間寄存器插入和流水線架構(gòu)，使得加法器的數(shù)量縮減了30％，提高了基帶系統(tǒng)的處理速度;
　　4)糾錯級聯(lián)碼電路設(shè)計上，采用全局復用方法對RS碼譯碼器中求逆單元進行設(shè)計，并在RS碼、卷積碼構(gòu)造的級聯(lián)碼結(jié)構(gòu)映射方面采用多級流水線技術(shù)、時分復用方法等，減少了譯碼電路關(guān)鍵路徑延時、時鐘周期數(shù)等，有效降低了譯碼電路的功耗，使級聯(lián)碼整體的異或門數(shù)量減少了20.8％;優(yōu)化了RS譯碼時關(guān)鍵方程求解單元的電路，使

5、其乘法器數(shù)量減少了23.5％;充分利用分時復用和優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移控制電路，使得卷積碼譯碼器中的加比選單元和路徑度量存儲單元的數(shù)量減少一半，滿足了電路低功耗要求。
　　論文基于臺積電公司TSMC0.13μm1.2V CMOS工藝設(shè)計了信道估計與均衡器、級聯(lián)糾錯譯碼器和FFT/IFFT模塊，其中信道估計與均衡、級聯(lián)糾錯編譯碼、FFT電路這三大模塊的電路面積分別為0.503mm2、0.435mm2、1.008mm2，它們對應的功耗分別為