专利名称：一种基于多频带ofdm-uwb系统的∑△调制 方法
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E A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, UffB)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。UffB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(orthogonalfrequency division multiplexing,0FDM)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-0FDM-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E A调制器为核心的D/A和A/D转换器，对于MB-0FDM-UWB系统来说，已经无法满足其性能要求。因为MB-0FDM-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-0FDM-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-0FDM-UWB)无线通信系统的E A调制技术方案。该方法对MB-0FDM-UWB信号在时域插值后，进行E A调制，完成量化噪声整形。E A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-0FDM-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，I比特量化器与环路延迟电路组成的E A调制器，将输入信号量化为I比特数据流的同时完成量化噪声整形。该E A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E A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。
图I是E A MB-OFDM-UWB基带系统结构图 图2是E A调制器线性结构3是时域插值后信号频谱4是E A调制器量化噪声频谱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E AMB-OFDM-UffB基带系统接收端进行IQPSK调制之前的星座7是E A MB-OFDM-UWB基带系统差错性能曲线图
具体实施例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E A调制方法，即MB_0FDM_UWB信号在时域插值后，进行E A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. E A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E A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'该方法进一步包括E A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。I. 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. E A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I比特量化器中，输入信号量化为I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-UW B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。
权利要求
1.一种基于MB-OFDM-UWB系统的E A调制方法，即MB-0FDM-UWB信号在时域插值后，进行E A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.E A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I所述的EA调制方法，其特征在于步骤b中的E A调制器，其信号传递函数为STF(z) = k，噪声传递函数为NTF(z) = l-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。
全文摘要
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。
文档编号H04L27/26GK102739596SQ201110092729
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者向坤, 吴虹, 章辉, 赵迎新 申请人:南开大学