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。
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