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随着现代通信技术、多媒体技术的迅猛发展和计算机微型化的进步,短距离高速率无线穿戴式信息网络已成为一个研究的热点。穿戴式信息网络是一类超微型,可穿戴的移动信息通信系统,它利用现代通信及信息处理技术,将人体穿戴的各种设备有机的结合起来,实现“人机最佳结合与协同”。
随着对通信速率要求的不断提高,频谱资源有限这一矛盾的更加突出,正交频分复用(OFDM)逐渐成为了第四代移动通信的核心技术。它不仅仅能对抗频率选择性衰落,同时又提高了频谱利用率,而且能更好地满足多媒体通信要求,将语音、数据、图像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质、低成本地传输。然而,OFDM技术也存在不足,其对系统的同步非常敏感。符号定时偏差、载波频率偏移以及采样时钟的不同步都将会破坏各子载波间的正交性,从而引入子载波间干扰ICI和符号问干扰ISI,降低系统的整体性能。因此,在设计OFDM接收机时,需要尽可能消除不同步因素对系统性能的影响。
本文首先介绍了穿戴式信息网络的发展状况,根据系统的实际需求,选择多子带OFDM-UWB技术。建立系统的总体框架,研究了其中的关键技术,并设计了DC-OFDM的传输方式,接着,介绍了(3,1,7)卷积码、QPSK映射的原理及FPGA实现。论述了Viterbi的最大似然译码算法,完成了全并行Viterbi译码器的硬件设计以及验证。然后,阐述OFDM通信系统中同步的重要性,介绍了基于训练符号重复结构的OFDM帧检测和基于Cordic算法的载波同步的算法及硬件实现。最后,论述了基于短训练符号的符号定时算法和硬件实现,并比较了帧检测和符号定时算法的不同之处。