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随着社会发展的需要,无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)这项技术正以前所未有的速度发展。WLAN的终端设备是其中一个非常重要的组成部分。而另一方面,近年来,半导体业最近上演着越来越激烈的以SoC为特色的信息技术革命。SoC在3C融合时代占据着越来越重要的地位。鉴于无线局域网接收设备要求快速和轻便等需求,无线局域网芯片应运而生。尽管不同的公司和研究机构推出了各自的无线局域网芯片,基于这些无线局域网芯片的网卡也出现在市场上,不过,并不是所有的产品都实现了无线局域网协议中所规定的性能和特性。从应用的角度上讲,也有许多可以完善和进一步研究的地方。
WLAN的最底层的物理层协议和实现方法是WLAN的核心和难点。它涉及到了WLAN的可靠性、兼容性、覆盖范围、抗干扰性、安全性等诸多方面。而本文描述的成形滤波器和自动增益控制从宏观上看就位于WLAN的物理协议层。
本文以SoC的设计为背景,对于无线局域网设计中的成形滤波器和系统的自动增益控制(AutomaticGainControl,AGC)两个模块进行了描述。
对于成形滤波器部分,本文从一般滤波器设计的角度入手,对于如何在嵌入式系统中设计、实现一个条件要求比较高的滤波器进行了阐述。这部分的基本研究内容包括了滤波器的选型,滤波器结构、阶数及系数的确定等,并对定点化了的滤波器系数进行了分析。其研究方法主要是应用数字信号处理的理论知识以及硬件设计中常用的分析方法对需求的滤波器进行设计和分析。在设计的过程中,根据设计要求和理论分析,采用了一些工程上使用的技巧,大大简化了滤波器的结构和系数,使之在满足设计要求的基础上极大的节约了芯片面积,降低了成本。
对于自动增益部分,本文对数字式AGC技术进行了重点讨论。AGC技术在音频处理中有比较悠久的历史,但是在通信系统中的研究时间并不是很长。这部分的研究内容包括系统模型搭建、检波算法、功率估计、误差处理、低噪声放大、各个参数的选择与确定以及最终的硬件实现与分析。其研究横跨了现代控制理论、自动控制理论、数字信号处理、无线通信理论与芯片设计等多个领域。本文在继承前人提出的模拟AGC的一些算法的基础上,采用了用绝对值法代替乘法运算并使用级联累积梳状滤波器进行检波的算法,对各种功率估计方法进行了比较,得出最优的算法并在芯片中实现了该算法,取得了高效、良好的效果。这样不但验证了整个系统搭建的正确性,并且验证了算法的可行性,对于其它类似的高速宽带数字接收机在AGC方面的进一步研究也有较实用的参考价值。