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

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

2、估計(jì)與均衡、系統(tǒng)級(jí)FFT以及級(jí)聯(lián)碼RTL級(jí)電路，較好地降低了OFDM整體電路的復(fù)雜度與電路功耗，完成了邏輯功能仿真、FPGA驗(yàn)證、DC綜合、后端版圖設(shè)計(jì)及功耗分析。論文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn):
　　1)提出了一種適用于WMSN的高糾錯(cuò)能力串行級(jí)聯(lián)碼糾錯(cuò)算法，利用改進(jìn)的行列分離的軟入軟出(SISO)交織器構(gòu)造新的串行級(jí)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(cuò)性能;
　　2)改進(jìn)了OFDM基帶系統(tǒng)的LMMSE信道估計(jì)算法和

3、MMSE均衡算法，其中該估計(jì)算法主要是借助導(dǎo)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(jìn)后的信道估計(jì)與均衡算法復(fù)雜度得到降低，以適應(yīng)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(jì)的電路設(shè)計(jì)中，構(gòu)建了改進(jìn)型部分并行架構(gòu)乘法器，通過對(duì)乘法運(yùn)算進(jìn)行操作數(shù)多級(jí)移位和分級(jí)處理，使乘法器整體硬件消耗降低約40％;在FFT電路實(shí)現(xiàn)中，提出了一種基于分裂基FFT算法的改進(jìn)型基2

4、/4蝶形單元處理方法，通過加法器復(fù)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(cuò)級(jí)聯(lián)碼電路設(shè)計(jì)上，采用全局復(fù)用方法對(duì)RS碼譯碼器中求逆單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在RS碼、卷積碼構(gòu)造的級(jí)聯(lián)碼結(jié)構(gòu)映射方面采用多級(jí)流水線技術(shù)、時(shí)分復(fù)用方法等，減少了譯碼電路關(guān)鍵路徑延時(shí)、時(shí)鐘周期數(shù)等，有效降低了譯碼電路的功耗，使級(jí)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(shí)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(shí)復(fù)用和優(yōu)化設(shè)計(jì)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(chǔ)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(tái)積電公司TSMC0.13μm1.2V CMOS工藝設(shè)計(jì)了信道估計(jì)與均衡器、級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)譯碼器和FFT/IFFT模塊，其中信道估計(jì)與均衡、級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)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(duì)應(yīng)的功耗分別為