多頻帶正交多工超寬頻無線通訊系統基頻同步演算法與晶片設計

Baseband Synchronization Algorithm and Chip Design for MB-OFDM UWB System

黃彥欽(Yen-Chin Huang)

指導教授 ： 吳仁銘

國立清華大學/電機資訊學院/通訊工程研究所/碩士(2007年)

摘要

超寬頻(UWB)無線通訊系統是一種在頻譜上佔有很寬的頻段，並利用極低的功率傳輸數位資料的通訊技術。它非常適合用於無線通訊傳輸上，特別是應用在短距離及高速率的局部區域網路中做資料傳輸。其使用多頻帶正交分頻多工調變(MB-OFDM)的方案來實現。
然而多頻帶正交分頻多工調變的系統性能，將會受到時間和頻率飄移錯誤的嚴重影響。換句話說，多頻帶正交分頻多工調變系統的優點，必須奠定於好的同步演算法與技術。因此，我將針對同步演算法的設計與同步電路晶片實作做一個完整的研究。
在本論文中，首先我們將對正交分頻多工調變的技術、基本訊號傳輸架構以及超寬頻(UWB)無線通訊系統的實體層規格和各項協定做一個簡單的介紹。之後，我們將討論關於接收端的同步演算法，包括非同步所造成的問題：載波頻率飄移(CFO)、符元邊界時間飄移(STO)和取樣頻率飄移(SFO)，以及如何解決同步問題的方案：封包檢測、符元邊界估測、載波頻率飄移和取樣頻率飄移的估測與補償。接下來，我們會探討硬體架構設計，在此也會詳細描述如何降低硬體複雜度。之後，並利用硬體描述語言(RTL)來實現我們的基頻接收機同步晶片。再來使用各項電腦輔助自動化設計的軟體來做晶片設計。最後，我們會顯示模擬和設計的結果，包含晶片的報告與佈局圖，並做一些比較，然後做一個總結。

關鍵字

多頻帶正交多工 ； 超寬頻無線通訊系統 ； 同步 ； 基頻

並列摘要

Ultra Wideband (UWB) communication system is a technology for transmitting digital data at very high rates over a wide spectrum in several frequency bands by using very low power. It is ideally suited for wireless communications, particularly short-range and high-speed data transmissions for local area network applications. Moreover, it is realized by using Multiband Orthogonal Frequency Division Modulation (MB-OFDM) scheme.
In this thesis, first we will introduce some basic of OFDM technologies and the physical layer specification of UWB system. After that, we will talk about the synchronization algorithm in receiver-end, including the asynchronous problems and how to solve them. Then, we will discuss the hardware architecture and the chip implementation. Here, we will also describe how to reduce the hardware complexity in detail. Finally, we will show the results of simulation and design, do some comparisons and make a conclusion of this thesis.

並列關鍵字

OFDM ； UWB ； Synchronization ； Baseband

參考文獻

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