基于FPGA的UWB信号捕获方案中的FFT算法实现-通信与信息系统专业论文.docx

ClassifiedIndex:::ZhangYuSupervisor::munication andInformation SystemAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:June,2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要近几年来UWB技术已成为无线通信领域最热门的研究课题之一,同时也成为短距离高速无线通信协议标准争论的焦点。UWB信号的捕获与同步更是UWB系统中最为重要的部分之一,因此成为研究的热点。本文依托于国家自然科学基金重点项目“超宽带高速无线接入理论及关键技术”。由于UWB信号捕获的传统相关方法在FPGA中运算时间太长,并且对于高速的UWB信号,具有很大的时间不确定性,还有如此苛刻的捕获时间要求,所以有必要寻求一种更加有效的搜索算法。本文针对上述的不足提出了基于固定几何结构FFT(TheFastFourierTransform)的UWB脉冲信号捕获算法的设计,并将其在FPGA中实现。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)介绍UWB技术的基本原理,分析UWB信道对捕获算法设计的影响。(2)对基于快速傅立叶变换(FFT)的UWB信号相关捕获算法进行设计,讨论离散傅里叶变换算法及基2按时域抽取(DecimationInTime)的FFT算法,并且详细地介绍本文所要实现的基2固定几何结构的FFT算法的基本原理。(3)基于基2固定几何结构的FFT算法的基本原理提出了其高速流水线工作方式的实现方案,给出其MATLAB仿真过程及与传统FFT算法和MATLAB中的FFT函数仿真结果的比较。(4)对256点流水线工作方式固定几何结构的FFT算法在FPGA上进行设计,给出了包括整体实现电路以及主要模块电路详细设计过程,并通过波形仿真验证其功能,将仿真结果和MATLAB仿真结果进行比较,验证了设计方案的正确性及可行性。关键词UWB;捕获;快速傅立叶变换;munication,andthecontroversyfocusonthestandardoftheprotocolofshort-,“KeytechnologyandtheoreticofUltra–munications”.Astheband-widthoftheUWBsystemincreased,theverylowpulseenergydispersetoseveraltenevenupto100densepaths,makingthetraditionalcorrelatormethodtaketoolongtimetooperateinFPGA,sohereweconsiderthathowtodesignamethodoftheacquisitionandsynchronizationofUWBsignalwhichbasedonfixedgeometricstructureFFT,,thedissertationincludesthefollowingparts:ItstudiedthebasictheoryofUWB,,