Fast Fourier transform implementation and integer carrier frequency offset estimation for the IEEE802.15.4g Standard : Implementação da transformada rápida de Fourier e estimador de error de frequência para a norma IEEE802.15.4g

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Garcia Urdaneta, Daniel, 1982-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636861
Resumo: Orientadores: Luis Geraldo Pedroso Meloni, Eduardo Rodrigues de Lima
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spelling Fast Fourier transform implementation and integer carrier frequency offset estimation for the IEEE802.15.4g Standard : Implementação da transformada rápida de Fourier e estimador de error de frequência para a norma IEEE802.15.4gImplementação da transformada rápida de Fourier e estimador de error de frequência para a norma IEEE802.15.4gFPGA (Arranjo de Lógica Programável em Campo)Transformadas de FourierFPGA (Field Programmable Gate Array)Fourier transformOrientadores: Luis Geraldo Pedroso Meloni, Eduardo Rodrigues de LimaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Os algoritmos da transformada rápida de Fourier (em inglês Fast Fourier Transform FFT, e Inverse Fast Fourier Transform IFFT) desempenham um papel muito importante na modulação e demodulação de sinais de multiplexação por divisão de frequências ortogonais OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) . Porém, a implementação destes algoritmos em hardware consume uma quantidade considerável de recursos, o que faz necessárias implementações otimizadas da mesma. Este trabalho apresenta a implementação de uma transformada rápida FFT/IFFT radix-2 baseada no computador digital para rotação de coordenadas CORDIC (COordinate Rotation DIgital Computer) para o modo MR-OFDM (MR significa multi-região multi-taxa, do inglês Multi-rate Multi Regional) de um modem compatível com a norma IEEE802.15.4g. Esta norma está voltada para redes de serviços SUN (Smart Utility Networks) no contexto das redes de área pessoal sem fio com baixa taxa de transmissão (Low-Rate Wireles Personal Area Networks LR-WPAN). Em adição é apresentada uma arquitetura para um estimador de erro de frequência inteiro (Integer Carrier Frequency Offset ICFO) que aproveita a estrutura do demodulador OFDM e da técnica de correlação cruzada, o que envolve o cálculo da transformada discreta de Fourier DFT (Discrete Fourier Transform). Esta arquitetura possui um baixo consumo de hardware e baixa complexidade para realizar o cálculo da correlação quando comparado com métodos usuais de estimação. Ela correlaciona o preâmbulo recebido e a sequência de treinamento encontrado no campo de sincronização do pacote IEEE802.15.4g. Os resultados da implementação em FPGA (Field Programmable Gate Array, em português Arranjo de Portas Programáveis em Campo) e ASIC (Application Specific Integrated Circuit, em português circuitos integrados de aplicação específica), assim como as comparações com outras arquiteturas, são mostrados para ambas implementações. Este trabalho faz parte do desenvolvimento e implementação de um transceiver compatível com a norma IEEE802.15.4g no Instituto de Pesquisas EldoradoAbstract: Fast Fourier Transforms (FFT) and Inverse Fast Fourier Transforms (IFFT) algorithms play an important role in the modulation and demodulation of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) signals. However, the implementation of these algorithms in hardware consumes a considerable amount of resources, which makes optimizations necessary for optimum hardware implementation. This work presents the implementation of a radix-2 fast FFT/IFFT transform based on COordinate Rotation DIgital Computer (CORDIC) for the MR-OFDM (MR stands for Multi-Rate Multi-regional) mode and compliant to the IEEE802.15.4g standard. This standard addresses service networks (SUN) in the context of low-rate wireless personal area networks (LR-WPAN). In addition, the work presents an architecture for estimation of integer carrier frequency error (ICFO), which takes advantage of the structure of the Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) demodulator and the cross-correlation technique, involving the calculation of the Discrete Fourier Transform (DFT). This architecture has low hardware consumption and low complexity to perform the correlation calculation when compared to usual estimation methods. It correlates the received preamble and the training sequence found in the synchronization field of the IEEE802.15.4g packet. The work shows results for a implementation in a Field-Programmable Gate Array (FPGA) and Application Specific Integrated Circuit (ASIC), as well as comparisons with other architectures. This work is part of the development and implementation of a transceiver compatible with the IEEE802.15.4g standard at the Eldorado Research InstituteMestradoTelecomunicações e TelemáticaMestre em Engenharia ElétricaCPqD/Campinas[s.n.]Meloni, Luís Geraldo Pedroso, 1958-Lima, Eduardo Rodrigues de, 1969-Akamine, CristianoFraidenraich, GustavoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASGarcia Urdaneta, Daniel, 1982-20192019-03-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (103 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636861GARCIA URDANETA, Daniel. Fast Fourier transform implementation and integer carrier frequency offset estimation for the IEEE802.15.4g Standard: Implementação da transformada rápida de Fourier e estimador de error de frequência para a norma IEEE802.15.4g. 2019. 1 recurso online (103 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636861. 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