OFDM符号同步技术以及总体电路设计
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际的应用 。
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图２ １ 巴克 码 的 Ｒ（ 与 ｉ ３位 ｉ 的关 系 曲线 ）
３ 总体 电路 设 计 方 案
在确 定了 ＯＦ ＤＭ 符号 同步 算法 之后 ， 行 电路 的设 进
计 。考 虑 到 需 要 进 行 同 步 算 法 的 验 证 ，就 必 须 存 在 Ｏ ＤＭ 信号 源 ， Ｆ 由它 来发送 Ｏ ＤＭ 符号 ， Ｆ 进而对 ＯＦ Ｍ Ｄ 符 号进行 同步 。 电路 总 体 将 分 为 两 部 分 ， Ｏ ＦＤ Ｍ 信 号 源 和 即
定义 两 个集 合 ：
｛ ， ， ，． ， Ｘｌ Ｘ３ ． ） 每个码元只可能取值 ＋ 或 一 。巴 Ｘ２ ．， Ｘ ｌ １
克码 的局 部 自相 关 函数 为 ： ｆ ， ｚ
＝
Ｉ ｄ …， ＝｛ ， ｄ＋Ｌ ） 一１ Ｉ＝｛ ｄ＋Ｎ， ｄ＋Ｎ ＋Ｌ一 ） …， １
其中， 合 Ｉ 第ｉ 集 是 个符 号的循环 前缀 ， 包含 与集合 Ｉ 中相 同 的元素 ， 即是说 Ｉ 。 也 就是 Ｉ的复 制和搬 移 。定
２２ 基于训练符 号的符 号定 时 同步算 法 ．
基 于训 练符号 的符 号定 时 同步算 法相对 较为 简单 。
因 为 在 接 收 端 已 经 准 确 知 道 了 训 练 符 号
，
Fra Baidu bibliotek
足＝０ １．， ，， ． ． Ｌ—ｌ所 以只 需要在 接收信 号 中寻 找与之 ， 匹 配 的符 号 ， 一 任务仍 可 采用相 关来完成 ， 这 即寻 找使
串转换 以及 添加 同步码 （ 巴克码 ） 三部分 。之后将所得 信
ｙ ，） 每次左移（ （ｚ ； ７ 右移） 一个样值 ， 计算 （ 直至完成 ），
对２ Ｌ Ⅳ１ ￡个样值 的运算 ；
７ ｍ） （ 达到最大值的时刻即为最佳定时时刻。此时
／ 对 应值 也就是 ＯＦＤＭ 符号 的起 始时刻 。 ／ ７ 这 种 算法 在 理想 情 况 下 ， 以实 现 ＯＦＤＭ 符 号定 可 时 同 步 ， 为此 时集 合 Ｉ和 Ｉ 内的 数 据对 之 间存 在 很 因 ’ 好 的 相 关特 性 。 但 由于 各 个符 号 的 循 环 前 缀 都 有 很 大 的 随 机 性 ， 的 自相 关 特 性 是 无 法 保 证 的 ， 再 考 它 若 虑 经 过 衰 落 信道 传 输之 后 ， 各数 据 对 之 间的 相 关性 会 遭 到破 坏 ， 而 影 响 该 算 法 的 性 能 ， 就 无 法 进 行 实 从 也
ｍ ＋Ｌ－１
ｙ） （ ＝∑
当且仅当ｍ＝ｄ时 ， （ 才能取最大值。 ｙ ）
该算 法 实现 步骤 如 下 ： 从接收 到的信息 中， 出 Ⅳ１，个连 续样值 ； 取 ＬＪ
（ １ ）
见， 自相 关函数在 ｊ ＝０时具有 尖锐 的峰值 。
从 Ⅳ １￡ 个 连续样 值 的一 端开 始 ， Ｌ 计算 相 关函数
Ｒ ｎ＝ ＋ ｓ） ∑ｒ ｔ （
ｋ＝Ｏ
（ ２ ）
￣ ２ Ｌ个 连续样值 ， ｇ Ｎ＋ ． 在这 些样 值 中必 定包含一 个完 整 的 Ⅳ手 个 样值的 ＯＦ Ｍ 符 号 ， 图 １ Ｄ 如 所示 。
显然 ， 该算法 的准确 程度 与训练符 号所 包含 的样值 数 有 关 ， 越大准 确度 就越 高 ， 是 同时运算量 也 就 但
ＯＦ ＤＭ 符 号 同 步 电路 。信 号 源 在 发送 ＯＦＤＭ 符 号
信 息 流 后 ， 步 电 路 通 过 单 片 机 的 串 口与 信 号 源 进 同
得相关值 （ ） ， 的模值最大的第 ｎ个样值 ， ｚ 即为符号的
起 始 时刻 。
《 动 术 应 ２ｌ年 ０ 第９ 自 化技 与 用 ０１ 第３卷 期
通 信 与 信 息 处 理
Ｃｏｍｍ Ｕ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ Ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｎ ｃ ｔｏ ｎｄ Ｉ ｆ ｔｏ ｏ ｅｓ ｉ ｒ
行 通 信 ， 收 到信 息 后 ， 始 同步 运 算 。线 路 连 接 示 接 开
意 图 如 图 ３所 示 。 需 注 意 的 是 ， 软 件 方 面 应 选 择 在 相 同 的工 作 方 式 ， 定相 同 的 波 特 率 ， 能 实 现 正 常 设 才
的通 信 。
据需要 ， 只需输 出一路基带 Ｏ Ｄ 数字信号 。故该简 它 Ｆ Ｍ
易 Ｏ Ｄ 信号源 的结构流程 图如 图 ５ Ｆ Ｍ 所示 。在 Ｉ Ｆ Ｆ Ｔ调 制之 前包括 ：信 源 、串并转换 、映射 （ 采用 １ ＱＡＭ 映 ６
射）在 Ｉ Ｆ ； Ｆ Ｔ模块之后还包括 ：添加循环前 缀（ Ｐ 、并 Ｃ ）
通 信 与 信 息处 理
Ｃｏｍｍ Ｕ ｃ ｔｏ ｄ ｌ ｆ ｍ ａ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎｉａ ｉ ｎ ａｎ ｎ ｏｒ ｔ ｏｎ Ｐｒ ｅ ｓ ｎ ｏ
《 自动 化 技 术 与 应 用 》２ １年第 ３ ０ｌ ０卷 第 ９期
考虑子 载波数为 Ⅳ， 循环前 缀长度为 ￡的 ＯＦ ＤＭ 系 统， 因此每 个 ＯＦ ＤＭ 符号 实 际包含有 Ｎ＋ Ｌ个样值 。观
增加 了Ｉ。
２ ３ 基 于 巴克码 的符号 同步 算法 ．
本论 文采用 了 １ 巴克码作 为训 练符 号 来实现符 ３位
号定 时 同步 。 巴克 码 是一 种具 有 特殊 规律 的二进 制 码 组 。 它 是 一 个 非 周 期 序 列 ， 一 个 １ 位 的 巴 克 码 ２
图 １ ２ Ｌ个 连续 样值 示意 图 Ｎ＋
义 相 关 函数 ：
一
ｗ ｅｊ ｈｎ ＝０
∑ Ｊ ＋。 ＋ Ｊ ＝ ，
ｌ ０
ｗｅＤ ｎ （ ｈ ＜＜ ３ ｎ ）
ｗ ｅｊ ｎ ｈｎ ≥
１ ３位 巴克码 的符 号为 ： ＋＋ ＋＋ ＋一一 ＋＋ 一＋ ＋，３ 巴克码 的 Ｒ（ 与 Ｊ １位 ｊ ） 的关系 曲线如 图 ２ 所示 。可
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图２ １ 巴克 码 的 Ｒ（ 与 ｉ ３位 ｉ 的关 系 曲线 ）
３ 总体 电路 设 计 方 案
在确 定了 ＯＦ ＤＭ 符号 同步 算法 之后 ， 行 电路 的设 进
计 。考 虑 到 需 要 进 行 同 步 算 法 的 验 证 ，就 必 须 存 在 Ｏ ＤＭ 信号 源 ， Ｆ 由它 来发送 Ｏ ＤＭ 符号 ， Ｆ 进而对 ＯＦ Ｍ Ｄ 符 号进行 同步 。 电路 总 体 将 分 为 两 部 分 ， Ｏ ＦＤ Ｍ 信 号 源 和 即
定义 两 个集 合 ：
｛ ， ， ，． ， Ｘｌ Ｘ３ ． ） 每个码元只可能取值 ＋ 或 一 。巴 Ｘ２ ．， Ｘ ｌ １
克码 的局 部 自相 关 函数 为 ： ｆ ， ｚ
＝
Ｉ ｄ …， ＝｛ ， ｄ＋Ｌ ） 一１ Ｉ＝｛ ｄ＋Ｎ， ｄ＋Ｎ ＋Ｌ一 ） …， １
其中， 合 Ｉ 第ｉ 集 是 个符 号的循环 前缀 ， 包含 与集合 Ｉ 中相 同 的元素 ， 即是说 Ｉ 。 也 就是 Ｉ的复 制和搬 移 。定
２２ 基于训练符 号的符 号定 时 同步算 法 ．
基 于训 练符号 的符 号定 时 同步算 法相对 较为 简单 。
因 为 在 接 收 端 已 经 准 确 知 道 了 训 练 符 号
，
Fra Baidu bibliotek
足＝０ １．， ，， ． ． Ｌ—ｌ所 以只 需要在 接收信 号 中寻 找与之 ， 匹 配 的符 号 ， 一 任务仍 可 采用相 关来完成 ， 这 即寻 找使
串转换 以及 添加 同步码 （ 巴克码 ） 三部分 。之后将所得 信
ｙ ，） 每次左移（ （ｚ ； ７ 右移） 一个样值 ， 计算 （ 直至完成 ），
对２ Ｌ Ⅳ１ ￡个样值 的运算 ；
７ ｍ） （ 达到最大值的时刻即为最佳定时时刻。此时
／ 对 应值 也就是 ＯＦＤＭ 符号 的起 始时刻 。 ／ ７ 这 种 算法 在 理想 情 况 下 ， 以实 现 ＯＦＤＭ 符 号定 可 时 同 步 ， 为此 时集 合 Ｉ和 Ｉ 内的 数 据对 之 间存 在 很 因 ’ 好 的 相 关特 性 。 但 由于 各 个符 号 的 循 环 前 缀 都 有 很 大 的 随 机 性 ， 的 自相 关 特 性 是 无 法 保 证 的 ， 再 考 它 若 虑 经 过 衰 落 信道 传 输之 后 ， 各数 据 对 之 间的 相 关性 会 遭 到破 坏 ， 而 影 响 该 算 法 的 性 能 ， 就 无 法 进 行 实 从 也
ｍ ＋Ｌ－１
ｙ） （ ＝∑
当且仅当ｍ＝ｄ时 ， （ 才能取最大值。 ｙ ）
该算 法 实现 步骤 如 下 ： 从接收 到的信息 中， 出 Ⅳ１，个连 续样值 ； 取 ＬＪ
（ １ ）
见， 自相 关函数在 ｊ ＝０时具有 尖锐 的峰值 。
从 Ⅳ １￡ 个 连续样 值 的一 端开 始 ， Ｌ 计算 相 关函数
Ｒ ｎ＝ ＋ ｓ） ∑ｒ ｔ （
ｋ＝Ｏ
（ ２ ）
￣ ２ Ｌ个 连续样值 ， ｇ Ｎ＋ ． 在这 些样 值 中必 定包含一 个完 整 的 Ⅳ手 个 样值的 ＯＦ Ｍ 符 号 ， 图 １ Ｄ 如 所示 。
显然 ， 该算法 的准确 程度 与训练符 号所 包含 的样值 数 有 关 ， 越大准 确度 就越 高 ， 是 同时运算量 也 就 但
ＯＦ ＤＭ 符 号 同 步 电路 。信 号 源 在 发送 ＯＦＤＭ 符 号
信 息 流 后 ， 步 电 路 通 过 单 片 机 的 串 口与 信 号 源 进 同
得相关值 （ ） ， 的模值最大的第 ｎ个样值 ， ｚ 即为符号的
起 始 时刻 。
《 动 术 应 ２ｌ年 ０ 第９ 自 化技 与 用 ０１ 第３卷 期
通 信 与 信 息 处 理
Ｃｏｍｍ Ｕ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｎ Ｐｒ ｃ ｓ ｎ ｎ ｃ ｔｏ ｎｄ Ｉ ｆ ｔｏ ｏ ｅｓ ｉ ｒ
行 通 信 ， 收 到信 息 后 ， 始 同步 运 算 。线 路 连 接 示 接 开
意 图 如 图 ３所 示 。 需 注 意 的 是 ， 软 件 方 面 应 选 择 在 相 同 的工 作 方 式 ， 定相 同 的 波 特 率 ， 能 实 现 正 常 设 才
的通 信 。
据需要 ， 只需输 出一路基带 Ｏ Ｄ 数字信号 。故该简 它 Ｆ Ｍ
易 Ｏ Ｄ 信号源 的结构流程 图如 图 ５ Ｆ Ｍ 所示 。在 Ｉ Ｆ Ｆ Ｔ调 制之 前包括 ：信 源 、串并转换 、映射 （ 采用 １ ＱＡＭ 映 ６
射）在 Ｉ Ｆ ； Ｆ Ｔ模块之后还包括 ：添加循环前 缀（ Ｐ 、并 Ｃ ）
通 信 与 信 息处 理
Ｃｏｍｍ Ｕ ｃ ｔｏ ｄ ｌ ｆ ｍ ａ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎｉａ ｉ ｎ ａｎ ｎ ｏｒ ｔ ｏｎ Ｐｒ ｅ ｓ ｎ ｏ
《 自动 化 技 术 与 应 用 》２ １年第 ３ ０ｌ ０卷 第 ９期
考虑子 载波数为 Ⅳ， 循环前 缀长度为 ￡的 ＯＦ ＤＭ 系 统， 因此每 个 ＯＦ ＤＭ 符号 实 际包含有 Ｎ＋ Ｌ个样值 。观
增加 了Ｉ。
２ ３ 基 于 巴克码 的符号 同步 算法 ．
本论 文采用 了 １ 巴克码作 为训 练符 号 来实现符 ３位
号定 时 同步 。 巴克 码 是一 种具 有 特殊 规律 的二进 制 码 组 。 它 是 一 个 非 周 期 序 列 ， 一 个 １ 位 的 巴 克 码 ２
图 １ ２ Ｌ个 连续 样值 示意 图 Ｎ＋
义 相 关 函数 ：
一
ｗ ｅｊ ｈｎ ＝０
∑ Ｊ ＋。 ＋ Ｊ ＝ ，
ｌ ０
ｗｅＤ ｎ （ ｈ ＜＜ ３ ｎ ）
ｗ ｅｊ ｎ ｈｎ ≥
１ ３位 巴克码 的符 号为 ： ＋＋ ＋＋ ＋一一 ＋＋ 一＋ ＋，３ 巴克码 的 Ｒ（ 与 Ｊ １位 ｊ ） 的关系 曲线如 图 ２ 所示 。可