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超宽带(UWB)技术作为一种极具潜力的高速、短距离、低功耗的无线传输方式,近些年在学术界和工业界都引起了极大的关注。正交频分复用(OFDM,OrthogonalFrequency Division Multiplexing)技术具备频谱利用率高、抗干扰能力强和带宽扩展性好等一系列特点,而基于此技术的超宽带(MB-OFDM UWB)系统更是未来高速数据通信的发展焦点。其中,信道估计是UWB接收机设计中的关键技术之一,在很大程度上,信道估计的精确性决定了接收机的性能。所以设计和实现一种速度快,计算量小和精度高的信道估计算法具有重大的意义。
论文首先介绍了超宽带发展的背景,以及超宽带的概念和特点,比较了OFDM技术的优缺点,详尽描述了基于ECMA-368标准的MB-OFDM UWB系统,说明了其物理层方案的各个组成部分以及工作组给出适合UWB系统的信道模型。
其次,针对MB-OFDM UWB系统用于信道估计的导频结构,介绍了几种经典信道估计算法,对这几种算法进行了仿真比较,并着重分析了目前针对前导的估计方法——基于LS或者DFT变换域的算法。提出了一种适用于OFDM-UWB系统的改进的LS信道估计算法。仿真结果表明:在低信噪比下,用时域选径的信道估计算法较好;而在高信噪比下,不选径的信道估计算法效果更好一些。
最后完成了OFDM-UWB系统中信道估计的FPGA硬件实现。介绍了整个硬件平台和系统所采用的芯片的特点,详细的描述了信道估计的实现流程,对每个子模块进行分析,并对其中一些算法进行优化处理和采取了更加有效的方案,给出了信道估计FPGA实现的验证结果。