寧巧嬌 吳良金 趙思遠
摘 要:在新媒體時代下,人們在“上網(wǎng)沖浪”以及下載、瀏覽各種影音視頻時會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。但在當前高速無線通信中,無線通信頻率資源相對有限,且信道往往存在多徑衰落的情況,使得數(shù)據(jù)通信傳輸受到一定影響??梢胝活l分復(fù)用(OFDM)技術(shù),實現(xiàn)頻率的充分使用,有效對抗多徑衰落。文章將結(jié)合相關(guān)研究資料,對OFDM技術(shù)的基本內(nèi)涵進行簡要說明,重點針對基于OFDM技術(shù)的無線調(diào)制解調(diào)器DSP算法的實現(xiàn)進行簡要分析。
關(guān)鍵詞:OFDM技術(shù);無線調(diào)制解調(diào)器;DSP算法
在我國無線通信傳輸技術(shù)的持續(xù)發(fā)展下,國內(nèi)外先后有許多研究人員開始加大對正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術(shù)的關(guān)注和研究力度,并已經(jīng)取得一定的進展。目前,我國基于OFDM技術(shù)的無線調(diào)制解調(diào)器數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing,DSP)算法實現(xiàn)方面的研究還相對較少,本研究在為深入了解OFDM技術(shù)提供相應(yīng)參考的同時,有效豐富該領(lǐng)域的理論研究。
1 ? ?OFDM技術(shù)的簡要概述
OFDM技術(shù)本質(zhì)是高速傳輸技術(shù),基于無線環(huán)境背景,將所給信道在頻域當中進行分解,使之成為若干正交子信道。各子信道在調(diào)制時均需要使用一個相對應(yīng)的載波,各子載波之間并行傳輸。雖然在OFDM技術(shù)中,總信道并非完全平坦,具有明顯的頻率選擇性,但是相對而言,各子信道平坦性較好,且在窄帶傳輸下,可對信號帶寬進行有效控制,從而有效避免數(shù)據(jù)傳輸時符號之間出現(xiàn)相互干擾的情況[1]。本研究在使用該技術(shù)進行無線調(diào)制解調(diào)器DSP算法實現(xiàn)中,選用專業(yè)的DSP芯片,有效加快了數(shù)字信號的處理速度,并提高其處理結(jié)果的精準度。
2 ? ?基于OFDM技術(shù)的無線調(diào)制解調(diào)器DSP算法實現(xiàn)分析
2.1 ?卷積交織/去交織
在OFDM技術(shù)下,無線調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)卷積交織/去交織的硬件功能時,通過運用C25,可有效避免硬件資源浪費、功能實現(xiàn)速度緩慢、占用過多時間等情況的出現(xiàn)。在硬件功能的DSP實現(xiàn)中,考慮到卷積交織/去交織的周期執(zhí)行,基本交由B排移位寄存器負責。因此,首先,需要確定卷積交織/去交織中存儲空間最小的S,確定其與交織參數(shù)M和B之間的關(guān)聯(lián)性。其次,在確定最小存儲空間的前提下,還需要根據(jù)卷積交織與去交織過程中數(shù)據(jù)存儲至存儲空間時采用的相關(guān)規(guī)律,即序列在存儲至相應(yīng)空間時,其具體存儲位置P和序號C之間的關(guān)聯(lián)性[2]。序列在存入存儲空間至取出時完成卷積交織/去交織變換。具體來說,基于OFDM技術(shù)的無線調(diào)制解調(diào)器在卷積交織/去交織的DSP算法實現(xiàn)中,首先,需要根據(jù)相關(guān)算法要求,規(guī)范設(shè)置交織常數(shù)M與B。在啟動算法程序后需要對變量存儲區(qū)C進行初始化處理,而后依次對MB,MB+1,MB×B以及最小存儲空間S進行準確計算。最后,根據(jù)計算結(jié)果對卷積交織/去交織程序進行合理調(diào)用即可。
2.2 ?解調(diào)器FFT算法
反向快速傅里葉變換(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)負責實現(xiàn)編碼正交頻分復(fù)用(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing,COFDM)系統(tǒng)當中的OFDM調(diào)制,在抽樣速率達到8 kHz時,碼元有效長度直接取決于IFFT點數(shù)。當IFFT點數(shù)較大時,對應(yīng)的碼元有效長度也相對較長,此時,其具有良好的抗摔落性能與脈沖噪聲性能。但考慮到收發(fā)信機抽樣時鐘有一定頻率偏差,當該偏差值較大時,無線調(diào)制解調(diào)器在運行時容易出現(xiàn)子信道串擾的情況,而影響整體數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。因此,本研究通過結(jié)合相關(guān)資料,選擇將IFFT點數(shù)設(shè)定為512,此時其對應(yīng)的碼元有效長度約為64 ms,收發(fā)抽樣時鐘的頻率偏差可有效控制在0.2 Hz以內(nèi)。在開始Viterbi譯碼之前,需先進行COFDM信號的快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,F(xiàn)FT)變換,使得編碼信號得以重新恢復(fù)。在此過程中,可以使用專門應(yīng)用于實數(shù)序列的FFT算法,在對IFFT點數(shù)為512的實數(shù)序列進行運算時,需要使用相對應(yīng)的256點的FFT。根據(jù)計算得到的子序列頻譜,進一步推導(dǎo)計算出原序列頻譜。利用FFT算法,一方面可有效避免存儲器中的大量存儲空間資源被浪費,另一方面也有助于加快運算速度。
2.3 ?Viterbi譯碼算法
在量化輸入信號中,通常會選擇使用軟判決維特比譯碼,判據(jù)則使用歐式距離,對假設(shè)路徑距離接收信號的距離值進行準確計算。根據(jù)具體計算結(jié)果對幸存路徑進行合理選擇,從而有效完成譯碼。以TCM-16QAM編碼調(diào)制為例,該譯碼在DSP實現(xiàn)中,無線調(diào)制解調(diào)器所使用的存儲單元共有3個。在完成初始化后,需要分別對局部與累積碼距進行計算,對二者進行比較分析并及時更新累積碼距后,需進入至存儲狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中。此時,需要對一幀結(jié)束與否進行判斷,如果其尚未結(jié)束則需要重新進入局部與累積碼距的計算環(huán)節(jié),直至一幀徹底結(jié)束。此時,對反向跟蹤子程序進行調(diào)用,并以倒序形式完成數(shù)據(jù)的輸出即可。在進入反向跟蹤子程序流程中時,首先,需要對比最終狀態(tài)累積碼距,以此為基礎(chǔ)對幸存路徑進行有效明確[3]。其次,調(diào)用狀態(tài)轉(zhuǎn)移表,對前一級狀態(tài)進行明確,再輸出3比特數(shù)據(jù),對跟蹤結(jié)束與否進行準確判斷即可。跟蹤結(jié)束即可返回,若跟蹤未結(jié)束,則需要重新對狀態(tài)轉(zhuǎn)移表進行調(diào)用,并再次對前一級狀態(tài)重新確定。
3 ? ?結(jié)語
在基于OFDM技術(shù)的無線調(diào)制解調(diào)器DSP算法實現(xiàn)中,相關(guān)工作人員需要在充分結(jié)合實際情況、合理選用DSP芯片的基礎(chǔ)上,靈活運用FFT與IFFT算法以及卷積交織/去交織等技術(shù),將Viterbi軟判決譯碼科學(xué)應(yīng)用在解調(diào)端處,以有效增強系統(tǒng)抗多徑衰落性能,進一步提升數(shù)字信號及數(shù)據(jù)傳輸與處理的質(zhì)量。
[參考文獻]
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[3]陳靜,任翠池,李漢挺.多衛(wèi)星天線的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建策略[J].電子技術(shù)與軟件工程,2019(1):45.
作者簡介:寧巧嬌(1992— ),女,漢族,廣西欽州人,助理工程師,碩士;研究方向:通信。