零中頻軟件無線電OFDM通信方案

1 通信架構(gòu)

收發(fā)整體架構(gòu)如下所示：

上面的是發(fā)送，下面的是接收。

2 發(fā)送

單看上面的圖不好理解幀的結(jié)構(gòu)。下面的圖包括了幀的構(gòu)成。

2.1 信源輸入

信源輸入為設(shè)備通過多種接口接收到的數(shù)據(jù)。

2.2 信道編碼

信道編碼為在有效信息的基礎(chǔ)上增加一些冗余的信息，用以在數(shù)據(jù)傳輸出錯的時候判斷哪里出錯并進行糾正。常見的有卷積碼，Turbo碼，LDPC碼，Polar碼等。

2.3 交織加擾

交織是將數(shù)據(jù)分散，這樣數(shù)據(jù)出錯的時候，對有效數(shù)據(jù)來說就是將數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)分散開，方便糾正處理。

加擾是讓數(shù)據(jù)的0和1盡量隨機化，避免出現(xiàn)不該出現(xiàn)特殊的頻譜，方便處理。

2.4 加入相位導(dǎo)頻

這里加入相位導(dǎo)頻是因為符號較多時，幀頭計算的頻偏到這里已經(jīng)偏差可能比較大了，再加一個導(dǎo)頻數(shù)據(jù)（就是一個已知的固定數(shù)據(jù)）用以校正數(shù)據(jù)。

2.5 IFFT

數(shù)據(jù)是在頻域映射的，要發(fā)送最終要轉(zhuǎn)換到時域去。這里使用IFFT進行轉(zhuǎn)換。此處注意IFFT的頻域載波中，直流子載波不傳輸信號，信號盡量放在低頻子載波上，低頻子載波在接收的時候采樣的點數(shù)會相對多點，這樣數(shù)據(jù)盡量準(zhǔn)確點。

2.6 加循環(huán)前綴

增加循環(huán)前綴是為了在多徑條件下，可以恢復(fù)出原來的信號。

1，2，3，4，5，6，7，8是有效數(shù)據(jù)，6，7，8是循環(huán)前綴。多徑就是經(jīng)過不同路徑的信號疊加到一起，經(jīng)過更多次反射的信號信號強度減弱，時間也滯后。我們?nèi)⌒盘栕顝姷哪遣糠帧刹糠中盘柉B加到一起就是1，2，3，4，5，6，7，8和8，1，2，3，4，5，6，7疊加。這兩部分的FFT值相當(dāng)于差一個固定的數(shù)值，通過這個固定的數(shù)值就可以還原了。

2.7 加符號同步

加符號同步是為了在找到一幀之后更加精確地確定一個OFDM符號的起始位置，符號同步應(yīng)該取自相關(guān)性強，互相關(guān)性弱的信號。計算相乘累加和，這樣12345678的累加和最大，就算有多徑信號在，由于互相關(guān)性比較弱，12345678和81234567的相乘累加值也比較小。

2.8 加幀同步

加幀同步是為了快速定位出一幀的位置。格式與上一部分類似。

采用兩個相同數(shù)列進行互相關(guān)計算，這樣計算是因為這是第一步，有頻偏的存在，兩個1和兩個2的位置的頻偏導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)角度導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)相同。

2.9 混頻發(fā)射

此時信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，經(jīng)過混頻提高到載波頻率，經(jīng)射頻前端和天線發(fā)送出去。

3 接收

接收是與發(fā)送相反的過程。

3.1 混頻接收

信號經(jīng)過混頻降低，AD采樣，送入后面進行信號處理。

3.2 幀同步

計算兩個重復(fù)序列的相同位置的共軛互相關(guān)值。第一個序列的1的位置值為a+bi，第二個序列的位置為（a+bi）*e iφ 這樣兩個數(shù)共軛相乘為

每個位置計算后累加得到一個復(fù)數(shù)記為A。對應(yīng)位置（a+bi）和（a+bi）*e iφ 共軛相乘后取絕對值為

計算累加和后得到值記為B,計算

的值,接近1的話認為找到了幀頭。同時計算頻偏

的φ就是對應(yīng)偏差n個點的偏差角度，后續(xù)處理每個點角度偏轉(zhuǎn)-φ/n進行修正

3.3 符號同步

已經(jīng)找到一幀的大概位置，同時已經(jīng)知道了相位偏轉(zhuǎn)角度。與已知序列進行相乘累加，在一定范圍內(nèi)找出最大值，就可以精確找出一個符號的起始位置。

3.4 去除循環(huán)前綴

循環(huán)前綴的位置的數(shù)據(jù)在處理時用不上，把對應(yīng)位置的數(shù)據(jù)直接剔除。

3.5 FFT

數(shù)據(jù)是在頻域映射的，通過FFT恢復(fù)到頻域。

3.6 頻域均衡

處理多徑或者其他信道變化導(dǎo)致的數(shù)據(jù)變化。通過用于符號同步的已知序列進行信道估計，使用計算出來的信道估計的結(jié)果處理其余每個OFDM符號。

3.7 相位校正

經(jīng)過多個符號，開始計算出來的頻偏計算到這里有了誤差，就是星座圖有了偏轉(zhuǎn)，在發(fā)射的時候預(yù)留了一些已知序列，通過這些序列計算偏轉(zhuǎn)角度，方法和幀同步計算偏轉(zhuǎn)角相同，共軛相乘計算角度。

3.8 解擾解交織

根據(jù)發(fā)射端的加擾交織方法進行解擾解交織，還原數(shù)據(jù)。

3.9 信道譯碼

根據(jù)發(fā)射端選取的信道編碼進行相應(yīng)的譯碼。

3.10 數(shù)據(jù)輸出

解析出數(shù)據(jù)通過相應(yīng)接口進行輸出。