超宽带系统中基于时域插值和抽取的新型Sigma-Delta 转换器.pdfVIP

超宽带系统中基于时域插值和抽取的新型Sigma-Delta转换

器

赵迎新;向坤;李艳红;吴虹

【期刊名称】《《天津大学学报》》

【年(卷),期】2012(045)007

【总页数】6页(P641-646)

【关键词】超宽带;时域插值和抽取;sigma-delta调制

【作者】赵迎新;向坤;李艳红;吴虹

【作者单位】南开大学信息技术科学学院天津300071

【正文语种】中文

【中图分类】TN914.3

超宽带(ultrawideband，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500,MHz的信号．与现有的窄带系统相比，UWB

信号具有极宽的带宽和极高的数据速率，同时具有低功耗、抗多径衰落能力强和保

密性强等特点[1]，这些优点使其在无线通信方面具有很大的潜力．正交频分复用

(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，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．IEEE

802.15.3,a[2]和ECMA—368[3]标准建议将UWB和OFDM技术相结合，可成为

短距离、高数据率无线网络理想的传输/接入方案之一．

然而，随着UWB技术的快速发展，传输速率及带宽将不断增加，多频带OFDM

超宽带系统对信号处理速度、采样速率、数模(digital-to-analog，D/A)和模数

(analog-to-digital，A/D)转换器的要求都将大大提高．文献[4]研究了传统的以现

有sigma-delta调制器为核心的数据转换器，对于多频带OFDM-UWB系统来说，

已经无法满足其性能要求．

笔者提出一种基于时域插值和抽取的新型sigma-delta调制器用于完成数据的转

换．该调制器的噪声传递函数适合多频带OFDM-UWB信号，将大部分的量化噪

声移到子载波空隙中，降低了信号带内的噪声功率，由于采样频率为奈奎斯特频率，

使得硬件实现相对容易．

根据多频带OFDM-UWB标准ECMA—368协议，信号经过信道编码后进行交

织．经过QPSK调制后形成复信号X(k),k=0,…,N-1．信号

是在信号()Xk的每2个数据间插入1L-个零而形成的复信号，其中，MLN=．经

过M点IFFT变换，多频带OFDM-UWB子载波间形成1L-个子载波间隔的空

隙．经过IFFT变换后的信号为

式中x(n)为X(k)进行N点IFFT变换的结果．由式(2)可知，信号(m)是以N为周

期对x(n)重复L次的结果．基于以上分析，本文将经过QPSK调制后形成的复信

号X(k),k=0,…,N-1，先进行N点IFFT变换后，再将得到的时域信号x(n),

n=0,…,N-1，重复发送L次，即传输信号为

完成时域插值，同样能够使得多频带OFDM-UWB子载波间形成1L-个子载波间

隔的空隙．

多频带OFDM-UWB信号经过sigma-delta调制后是包含有部分量化噪声的信号，

即

该信号可以表示成L个N维向量，即

时域抽取将此L个向量中的元素一一对应相加，得N维向量为

该信号经过N点FFT变换后为

然后在接收端经过QPSK解调、解交织和译码等完成数据的恢复．

对多频带OFDM-UWB信号的时域插值和抽取工作在时域完成，IFFF和FFT的长

度不受插值因子L的影响．时域插值和抽取省去了很多冗余计算，从而节省了时

间和资源．

2.1Sigma-delta调制器原理

Sigma-delta数据转换器应用过采样和噪声整形技术对信号进行处理[5]，把信号

带内的噪声推到高频端．Sigma-delta调制器是sigma-delta数据转换器的核心

部分，又称总和增量调制器，它是数字通信系统中的一种波形编码调制技术