CN102739596A - 一种基于多频带ofdm-uwb系统的∑△调制 方法 - Google Patents
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Abstract
本发明以多频带正交频分复用超宽带(MB-OFDM-UWB)技术为基础,提出一种∑Δ调制方法用于完成MB-OFDM-UWB系统的数据转换。该方法对MB-OFDM-UWB信号在时域插值后,进行∑Δ调制。时域插值使得MB-OFDM-UWB子载波间形成空隙,∑Δ调制器包含积分器,1比特量化器与环路延迟电路,将输入信号量化为1比特数据流的同时完成量化噪声整形。∑Δ调制器在量化噪声频谱中引入位于MB-OFDM-UWB子载波频点上的零点,将量化噪声推到信号频谱的空隙中,达到噪声整形效果。该∑Δ调制方法适用于MB-OFDM-UWB系统,能够较好地完成信号转换,具有改善的信噪比和良好的误码率性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于多频带正交频分复用超宽带(MB-OFDM-UWB)系统的∑Δ调制器,以该调制器为核心的数据转换器完成MB-OFDM-UWB信号转换。该调制器利用噪声整形技术,在量化噪声频谱中引入若干个零点,用量化噪声填充信号频谱空隙,属于无线通信技术领域。
背景技术
超宽带(ultra wide band,UWB)信号定义为相对带宽(信号带宽与中心频率之比)大于0.25,或绝对带宽不小于500MHz的信号。UWB系统具有其独特的优点,如抗多径衰落能力强、频谱效率高、功耗低、成本低等,这些优点使其在无线通信方面具有很大的潜力。UWB技术可以应用于无线多媒体局域网,无线传感网,雷达定位和成像系统,以及应用于军事、医疗、测量等多个领域。
正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)是一种多载波传输技术,通过相互正交的子载波并行传输数据,是一种高效的数据传输方式。与传统通信手段相比,采用OFDM技术的无线通信系统具有抗频率选择性衰落、频带利用率高、抗码间干扰能力强等特点,能够满足人们对同时传送数据、语音和图像的要求,所以受到人们越来越广泛的关注。IEEE802.15.3a和ECMA368标准建议将UWB和OFDM技术相结合,成为短距离、高数据率无线网络理想的传输/接入方案之一。
目前,对于MB-OFDM-UWB系统相关技术的研究工作主要集中在系统干扰理论分析、多址干扰抑制、信道利用率的改善、网络吞吐量优化及接收机结构设计等方面,而国内外对MB-OFDM-UWB系统的数模(digital-to-analog,D/A)和模数(analog-to-digital,A/D)转换器的研究相对较少。随着UWB技术的快速发展,传输速率及带宽将不断增加,传统的以现有∑Δ调制器为核心的D/A和A/D转换器,对于MB-OFDM-UWB系统来说,已经无法满足其性能要求。因为MB-OFDM-UWB信号是超宽带高频信号,要得到较好的噪声整形效果,需要很高的采样频率,达到几GHz甚至几十GHz,这是目前硬件电路难以承受的,因此设计与之相适应的数据转换器已成为MB-OFDM-UWB系统发展急待解决的关键技术之一。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的上述问题,提供一种基于多频带正交频分复用超宽带(MB-OFDM-UWB)无线通信系统的∑Δ调制技术方案。该方法对MB-OFDM-UWB信号在时域插值后,进行∑Δ调制,完成量化噪声整形。∑Δ调制器采用无过采样结构,即采样频 率为奈奎斯特频率528MHz,以该调制器为核心的数据转换器适合MB-OFDM-UWB系统,具有广泛的适用性和实用价值。
本发明的技术方案:
首先MB-OFDM-UWB信号经过IFFT变换后,以132Mb/s的速率向缓存器中存入一个OFDM符号,以528Mb/s的速率从缓存器中读出此OFDM符号,完成时域插值,使得频域上MB-OFDM-UWB子载波间插入3个零,在子载波间形成空隙。然后信号进入由积分器,1比特量化器与环路延迟电路组成的∑Δ调制器,将输入信号量化为1比特数据流的同时完成量化噪声整形。该∑Δ调制器的量化噪声频谱上的零点位于MB-OFDM-UWB子载波频点处,使得噪声频谱与信号频谱对比得到,大部分量化噪声推到子载波空隙中。再通过合适的滤波器将子载波空隙中的量化噪声滤除,平滑量化后的信号波形,完成信号的转换。
本发明的有益效果:本发明是一种以新型量化噪声整形技术为核心的∑Δ调制方法,由于不需要过采样,使得硬件实现相对容易,适用于MB-OFDM-UWB系统,能够较好地完成信号的转换,使得系统具有良好的误码率性能,满足MB-OFDM-UWB标准的要求,为超宽带信号转换提供了一种新的有效方法。
附图说明
图1是∑ΔMB-OFDM-UWB基带系统结构图
图2是∑Δ调制器线性结构图
图3是时域插值后信号频谱图
图4是∑Δ调制器量化噪声频谱图
图5是量化噪声与信号频谱对比示意图(图中以前4个子载波的情况为例)
图6是∑ΔMB-OFDM-UWB基带系统接收端进行IQPSK调制之前的星座图
图7是∑ΔMB-OFDM-UWB基带系统差错性能曲线图
具体实施方式
以下结合附图和通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明:
这种基于MB-OFDM-UWB系统的∑Δ调制方法,即MB-OFDM-UWB信号在时域插值后,进行∑Δ调制。其特征在于:本方法包括以下步骤:
a.MB-OFDM-UWB信号经过IFFT变换后,以132Mb/s的速率向缓存器中存入一个OFDM符号,以528Mb/s的速率从缓存器中读出此OFDM符号,完成时域插值。
b.∑Δ调制器包括一个积分器,一个连接到所述积分器的输出的量化器,以及一个环路延迟电路。
步骤b中的∑Δ调制器其信号传递函数为:STF(z)=k,噪声传递函数为: NTF(z)=1-kz-N。
该方法进一步包括∑Δ调制器参数选取k=0.5,N=165。
该方法进一步包括k可以采用其它任意实数,N是165。
实施例
本发明应用于MB-OFDM-UWB系统中,根据ECMA368标准,系统采用卷积编码,维特比译码,QPSK调制,128点IFFT/FFT。每个OFDM符号包含128个子载波,由100个数据子载波,12个导频子载波,10个保护子载波和6个空子载波组成。在每个OFDM符号后加入37点零后缀作为保护间隔,此零后缀与OFDM符号一起构成165点的OFDM时域信号,系统采样频率为528MHz。
1.MB-OFDM-UWB信号经过IFFT变换到时域后,以132Mb/s的速率向缓存器中存入一个OFDM符号,以528Mb/s的速率从缓存器中读出此OFDM符号,完成时域插值,使得频域上在MB-OFDM-UWB子载波间插入3个零,形成两个子载波间隔的空隙。
2.∑Δ调制器将输入信号与经环路延迟后的反馈信号进行比较,将产生的差分输出送到积分器中,然后将积分器的输出送到1比特量化器中,输入信号量化为1比特数据流的同时完成量化噪声整形。量化噪声频谱上有165个位于MB-OFDM-UWB子载波频点上的零点,使得噪声频谱与信号频谱对比可以得到,将大部分量化噪声推到子载波空隙中。
Claims (4)
1.一种基于MB-OFDM-UWB系统的∑Δ调制方法,即MB-OFDM-UWB信号在时域插值后,进行∑Δ调制。其特征在于:本方法包括以下步骤:
a.MB-OFDM-UWB信号经过IFFT变换后,以132Mb/s的速率向缓存器中存入一个OFDM符号,以528Mb/s的速率从缓存器中读出此OFDM符号,完成时域插值。
b.∑Δ调制器包括一个积分器,一个连接到所述积分器的输出的量化器,以及一个环路延迟电路。
2.根据权利要求1所述的∑Δ调制方法,其特征在于:步骤b中的∑Δ调制器,其信号传递函数为:STF(z)=k,噪声传递函数为:NTF(z)=1-kz-N。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:参数选取k=0.5,N=165。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:k可以采用其它任意实数,N是165。
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