[发明专利]MB-OFDM系统中超快速并行扰码器与解扰器

说明书

技术领域

本发明属于超宽带无线通信技术领域，具体涉及一种超快速并行扰码器与解扰器。本发明能显著提高多带正交频分复用超宽带系统（Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing Ultra-Wide Band, MB-OFDM UWB）的扰码与解扰速度，并且电路结构简单，功耗低，易于实现。

背景技术

超宽带（Ultra-Wide Band, UWB）技术作为一种极具潜力的高速、短距离无线传输技术，近些年在学术界和工业界都引起了极大的关注。结合多带正交频分复用（MB-OFDM）技术，多带正交频分复用超宽带系统（MB-OFDM UWB）能有效地抵抗多径衰落和各种窄带干扰（Narrow-Band Interference, NBI）,在无线手持设备、个人电脑和外围设备及家庭消费电子类产品等领域有较广的应用前景。2005年，MB-OFDM被WiMedia联盟确定为超宽带系统的物理层协议ECMA-368。

在超宽带通信中，若经常出现长的“0”或“1”序列，将会影响位同步的建立和保持。在发射机中使用扰码，可以避免这种数据对于接收机定时的不利影响。同时，为了限制电路中存在的不同程度的非线性对其他电路通信造成的串扰，要求数字信号的最小周期足够长。将数字信号变换成具有近似于白噪声统计特性的数字序列即可满足要求，这通常用加扰实现。现在随着通信技术的高速发展，系统工作的频率越来越高，一般的串行扰码已经不能满足高速率的要求，因此，超快速并行扰码器随之出现了。

目前传统的扰码与解扰方法使用了很多的组合逻辑（主要是异或门）来实现扰码与解扰功能，虽然寄存器的数量得到了减少，但是设计比较复杂，延迟和功耗都比较大。另一种常用的并行扰码与解扰方式是求出前后两个时钟节拍间输出数据的关系，然后直接得到逻辑结构。但是这一种方法的关键路径不仅有一个寄存器，还有两个两输入的异或门，所以速度得到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新的扰码器与解扰器，通过尽量减少电路的关键路径来显著提升系统的扰码与解扰速度。

本发明提出的扰码器与解扰器电路，只需要使用16个D触发器和16个两输入的异或门，不仅使电路的结构简单，功耗低，而且关键路径只有一个D触发器和一个两输入的异或门，从而获得很快的扰码与解扰速度。

对于一般的通信系统，其生成多项式的一般形式如（1）式所示：

                               (1)

其中A表示的是在串行扰码器的硬件中寄存器的数量，B表示的是比A小的一个正整数。为了便于下面部分的讨论，引入C，其中：

                                  (2)

假如是第个时钟周期串行扰码器产生的数据（初始时刻为），则W(j)表示的是宽度为M的并行扰码器第j个周期所输出的M位数据。

               (3)

MB-OFDM系统的生成多项式为，其串行扰码器的框图如图1所示，扰码器与解扰器的初始值为。这些值被分别存在寄存器中。

首先，假如对于给定的k，h是满足下式（4）最小的整数。

                                  (4)

则（5）式必成立。

                           (5)

当然这里k必需要比大。接着可以计算如果位宽是M的并行扰码器，则需要多少个寄存器。在这里用R表示需要寄存器的最小值。

假如参数g是使下式（6）成立的最小整数。

                                 (6)

则可以把W(j)的至分成两个部分讨论，因为初始状态时寄存器中已经有R个数值了，接下去要并行产生M个数值，所以下式(7)成立。

                                (7)

W(j)的第一部分为，而另一部分为。因为（5）式的原因，其右边的第二项减少了寄存器的数量。首先对于这一项，令，代入（5）式，并且取k的最大值, 则(5)式右边第二项经变化可求得其值为：