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超寬帶(OFDM UWB信號創(chuàng)建工具" target=_blank>UWB)無線技術即將取*公室和家中的高速數(shù)據(jù)傳輸網絡。UWB技術未來能以每秒數(shù)百兆位的速度將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)公尺遠，其主要應用領域包含了數(shù)字相機與計算機間的傳輸，以及DVD與高清電視(HDTV)之間的傳輸?shù)取?/p>
UWB的傳輸距離主要是受到低功率與高數(shù)據(jù)傳輸率的限制，這對硬件實現(xiàn)來說，絕對是一項嚴苛的挑戰(zhàn)。然而，UWB在市場上的成功與否又依賴于低成本，即使是短短幾公尺的傳輸距離差距或小額的成本差異，都將決定UWB的成敗。
定點設計在權衡UWB傳輸范圍和成本之間的折衷方面，具有舉足輕重的地位。首先，定點字長嚴重影響硬件大小與成本，例如，乘法運算所使用到的硅片面積大致與字長的平方成正比。第二，字長和小數(shù)點位置也嚴重影響到通信鏈路上信噪比性能，如果將信噪比提升1dB，則覆蓋距離將有望提升25%。
不過，定點設計不但深具挑戰(zhàn)性，也十分費時，一般來說約占總開發(fā)時間的25%至50%。本文主要介紹利用專門為UWB技術開發(fā)的Simulink來開發(fā)定點(Fixed-point)設計。同時，也討論了加速設計流程的相關技巧。
模型架構
本文采用的模型是以2003年9月提交給IEEE802.15.3a的OFDM UWB提案為基礎，后續(xù)的相關提案并沒有改變其核心技術。
該提案建議支持55~480Mbps范圍內的七種數(shù)據(jù)速率，但最高的強制數(shù)據(jù)率是200Mbps。在這個模式下，OFDM信號的發(fā)射采用跳頻方式。對于200Mbps的最高強制數(shù)據(jù)速率以及OFDM跳頻模式，都采用本文中的模型來捕獲物理層信道。
多頻OFDM在很多方面都非常類似IEEE802.11a/g的WLAN物理層標準；因此，將已有的802.11a模型改造成文中的UWB模型(如圖1所示)。改造的模型中也包含INTEL的UWB信道MATLAB代碼，此模型已被IEEE802.15.3a標準所采用。
圖1所示模型中的每個發(fā)射機和接收機都包括三個部份：二進制數(shù)據(jù)處理、數(shù)字基帶處理、模擬前端和信道的基帶模型。其中，本文主要討論數(shù)字基帶處理中的定點設計部份。其余部分都是為了輔助測試，以構成一個完整的系統(tǒng)模型，用來幫助快速*估定點設計對端到端鏈路性能的影響。
OFDM發(fā)射機
如圖2所示的發(fā)射機子系統(tǒng)是將QPSK符號的載荷轉換成發(fā)送到發(fā)射機前端的一個大的OFDM符號幀(每幀165個取樣)。
位于圖中左邊的模塊負責將信號轉換為定點數(shù)據(jù)類型。事實上，這一操作并不存在，而是由QPSK調制器將進來的數(shù)據(jù)位直接轉換成定點數(shù)據(jù)，位于系統(tǒng)輸出端的轉換模塊則將數(shù)據(jù)轉換為雙精度浮點數(shù)據(jù)(就這一點而言，可以將其看作為一個D/A轉換器)。
以橘色標記的功能塊為IFFT和增益模塊，負責執(zhí)行定點算法；其余的模塊負責對定點數(shù)據(jù)進行重組。圖中對UWB模型用色彩全部加亮，目的是幫助人們能夠快速地識別出究竟是哪些模塊參與了定點處理。
圖1：用于開發(fā)定點設計的Simulink模型頂層示意圖
圖2：OFDM發(fā)射機方框圖
