高速超寬帶無線通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著通信和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，短距離無線通信進(jìn)入了一個(gè)前所未有的發(fā)展時(shí)期，無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)的需求和應(yīng)用越來越廣泛。超寬帶(Ultra-wide Band，UWB)技術(shù)具有共享頻譜資源、傳輸速度快、抗多徑能力強(qiáng)等顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的短距離無線通信技術(shù)之一。 本文主要致力于研究與設(shè)計(jì)高速脈沖UWB通信系統(tǒng)接收端系統(tǒng)硬件平臺(tái)，包括基于FPGA核心處理器的主平臺(tái)和基于時(shí)間交錯(cuò)采樣的

2、高速采樣子平臺(tái)。 本文首先闡述了UWB無線通信的意義及其實(shí)用價(jià)值，歸納總結(jié)了UWB技術(shù)的起源、演進(jìn)和現(xiàn)狀。介紹了超寬帶無線通信的核心概念，并給出了UWB信號(hào)的定義，及其兩種主要的信號(hào)形式。并在此基礎(chǔ)上介紹了UWB技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用等。 在UWB技術(shù)的概述基礎(chǔ)上，本文詳細(xì)介紹了脈沖UWB通信系統(tǒng)基礎(chǔ)，包括脈沖UWB系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、UWB脈沖生成技術(shù)、脈沖調(diào)制方式及接收機(jī)技術(shù)等。本文簡(jiǎn)要的介紹了UWB脈沖的特性，特別是高斯

3、及其各階導(dǎo)數(shù)脈沖，介紹了利用半導(dǎo)體器件和數(shù)字電路設(shè)計(jì)UWB脈沖的方法。討論了開關(guān)鍵控、二相調(diào)制、脈沖位置調(diào)制等脈沖調(diào)制方式和各種UWB接收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文著重闡述了高速脈沖UWB通信系統(tǒng)接收端硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，包括基于FPGA核心處理器的主平臺(tái)和基于時(shí)間交錯(cuò)采樣的高速采樣子平臺(tái)?；贔PGA核心處理器的主平臺(tái)，重點(diǎn)闡述了FPGA核心處理器、時(shí)鐘子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和FPGA的通信子系統(tǒng)等。本文重點(diǎn)介紹了基于時(shí)間交錯(cuò)采樣的高

4、速采樣原理，并在此基礎(chǔ)上采用比較器和串并轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)采樣頻率高達(dá)3.2GHz的lbit采樣系統(tǒng)子平臺(tái)。 隨著集成電路工藝技術(shù)的飛速發(fā)展，電路設(shè)計(jì)中的信號(hào)速度越來越快，同時(shí)印刷電路板( PCB)的密度也越來越大，信號(hào)完整性已經(jīng)成為高速數(shù)字PCB設(shè)計(jì)必須關(guān)心的問題之一。本文簡(jiǎn)要的介紹了常見的信號(hào)完整性問題及其解決方法。在此基礎(chǔ)上，本文詳細(xì)介紹了硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)過程，包括PCB分層設(shè)計(jì)和層分割方案、布局布線，并隨之給出了計(jì)算機(jī)仿真與測(cè)試結(jié)