基于FPGA的DS-UWB多用户检测的实现

论文摘要

超宽带（UWB）通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术,因具有高达GHz的带宽并能提供上百兆的高速率等优点,成为当前研究与开发的热点。但是,超宽带技术要走向成熟,还需要解决许多关键的技术问题。其中之一就是接收机的硬件实现,要求它不仅有良好的接收性能,还要有简单的结构。本文首先论述了超宽带通信的发展动态、基本原理和信道模型。接下来讨论了几种UWB接收技术。然后着重围绕自适应最小均方误差（MMSE）的DS-UWB多用户检测方案展开论述并分析其在FPGA上的实现性能。通过分析比较不同自适应算法在FPGA实现接收方案中的效果,得出LMS算法的误码率和计算复杂度都较RLS算法低,所以选择它来调整权系数的结论。在此基础上,借助软件设计为硬件实现提供接收信号并利用FPGA实现了该接收过程,其中提出了一种利用SOPC开发的方法将接收数据烧写入Flash中。另外,为了协调Flash与FPGA时钟频率不同的问题,提出了一种使用FIFO以及互相反馈的方式来提高设计的性能和灵活性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 UWB 通信系统基础
• 2.1 UWB 的定义
• 2.2 UWB 信号模型
• 2.2.1 脉冲波形
• 2.2.2 UWB 调制方式
• 2.3 UWB 信道模型
• 2.4 UWB 接收技术
• 2.4.1 自相关接收机
• 2.4.2 相关接收机
• 2.4.3 Rake 接收机
• 2.4.4 基于自适应的多用户检测接收机
• 2.5 本章小结
• 第三章 FPGA 开发基础
• 3.1 硬件开发工具
• 3.2 FPGA 及设计方法
• 3.2.1 可编程逻辑器件简介
• 3.2.2 FPGA 基本构成
• 3.2.3 FPGA 设计流程
• 3.2.4 FPGA 开发环境
• 3.3 基于Nios II 的SOPC 开发
• 3.3.1 SOPC 简介
• 3.3.2 基于Nios II 的SOPC 开发流程
• 3.4 开发板介绍
• 3.4.1 DE2 开发板
• 3.4.2 Cyclone II 器件
• 3.5 本章小结
• 第四章 DS-UWB 多用户检测的硬件实现方案
• 4.1 系统模型描述
• 4.2 接收机结构
• 4.2.1 MMSE 接收机
• 4.2.2 自适应算法
• 4.3 产生接收信号
• 4.3.1 采样
• 4.3.2 数制的选取
• 4.4 基于FPGA 的RLS 和LMS 算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于FPGA 的DS-UWB 多用户检测
• 5.1 FPGA 实现方案
• 5.2 数据存储
• 5.2.1 利用mif 文件存储数据
• 5.2.2 基于SOPC 的Flash 数据烧写
• 5.3 数据处理
• 5.3.1 基于FPGA 的LMS 算法实现
• 5.3.2 读取Flash 数据
• 5.3.3 顶层文件设计
• 5.4 数据显示和验证
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文清单
• 详细摘要