论文部分内容阅读
本文针对高速无线自组织（Ad hoc）网络信道时变性强的特点,提出一种自适应地改变正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）系统子信道数目的通信方案。与传统的采用固定OFDM子载波数目的自适应调制技术不同,该方案是根据测得的信道情况自适应选择最优的子信道数目提高系统传输效率。在设计OFDM系统时,需要根据系统带宽、时延扩展等数据来决定子载波数目、保护间隔等重要的系统参数。例如,为了容忍较高的时延扩展需要增加OFDM子载波的数目,但同时,子载波数目的增加又会使系统对多普勒偏移更敏感。为此,本文研究在测量得到信道的信噪比和相干带宽等参数后如何选择最优的子信道数目来达到更高的数据传输效率。采用Matlab/Simulink软件通过对在固定子信道数目情况下的OFDM系统进行仿真,得到系统误码率和信噪比之间的关系,然后改变相干带宽与信道模型,验证了通过测得的信道参数自适应地改变子信道数目来提升系统性能的可行性。本文研究的另一重点是完成可变点数的快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）的硬件设计。在设计时,先利用基-2、基-4 FFT算法的共性,在一个蝶形运算单元中可选择性的实现基-2和基-4FFT运算。另外,利用硬件共享和流水线结构在三级蝶形运算中可选择的实现5种不同点数且最大为64点的FFT运算,验证了对于2n点的FFT硬件结构,可以通过硬件共享来实现21n共n种不同的FFT运算。传统的基-2、基-4FFT算法得到广泛的应用,但其组合的FFT点数仅限于2n,可选择的可变点数目,即OFDM子信道的选择维度小。而结合素因子算法和维诺格拉算法（Winograd-Fourier transform algorithm,WFTA）和混合基算法,可以实现更多的FFT点数组合,这样更易于自适应OFDM子信道数目选择。为此论文研究综合混合基算法、素因子算法、WTFA算法的优点,实现最大点数为3780点的可变点数FFT处理器。本文将3780点FFT运算分解成以素因子算法实现的140（4×5×7）点FFT运算和以混合基算法实现的27（3×3×3）点FFT运算,其中3、4、5、7四种小点数FFT计算单元以WFTA算法实现,整个系统以流水线结构实现。然后在3780点FFT硬件结构基础上,通过控制各个WFTA计算单元的开关、旋转因子查询表的选择和地址选择策略,共享硬件单元可实现共31种不同点数的FFT运算。