Cách giải điều chế tín hiệu OFDM


11

Tôi đang xem xét giải mã tín hiệu OFDM bao gồm 6 sóng mang (hoặc âm) được điều chế BPSK và âm thử giúp điều chỉnh. Đây là lần đầu tiên tôi làm việc với OFDM vì vậy tôi cần biết liệu tôi có tiếp cận điều này đúng cách hay không.

Cách tôi nghĩ về việc giải mã nó là sử dụng âm thử để hiệu chỉnh (vì máy thu có thể bị nhầm lẫn một chút) sau đó có sáu bộ lọc thông dải để tách ra từng sóng mang sau đó được giải điều chế theo cách thông thường. Bất cứ ai có thể nhìn thấy bất kỳ vấn đề với điều này? hoặc bạn có thể đề xuất một cách tốt hơn để làm điều này.


2
Bạn có chắc chắn rằng các nhà mạng được điều chế BPSK? QPSK hoặc QAM có thể được sử dụng. Ngoài ra, thường có nhiều giải điều chế OFDM hơn là chỉ giải điều chế BPSK trong sáu kênh song song, và bạn cũng có thể cần quan tâm đến những thứ như tiền tố tuần hoàn, v.v. Tôi khuyên bạn nên đọc trước và không cố gắng vượt qua nó dựa trên những gì bạn biết về điều chế BPSK.
Dilip Sarwate

Bạn có thể dùng thử gaussianwaves.com/2010/10/

Câu trả lời:


10

Một trong những tính năng hay của OFDM là nó cho phép cấu trúc rất đơn giản cho bộ điều biến và bộ giải mã: đưa ra một tập hợp các ký hiệu (nói chung có giá trị phức tạp, được lấy từ một chòm sao tín hiệu như BPSK, QPSK hoặc QAM) để ánh xạ lên mỗi sóng mang, bộ điều biến có thể được thực hiện bằng cách sử dụng biến đổi Fourier rời rạc ngược , thường được thực hiện bằng cách sử dụng FFT . Mỗi bộ ký hiệu (một trên mỗi sóng mang) được chuyển đổi để tạo ra ký hiệu OFDM , sau đó được gửi đến kênh. Độ dài DFT thường sẽ được chọn là lớn hơn số lượng sóng mang mong muốn để cho phép một số "dải bảo vệ" gần tốc độ Nyquist của hệ thống.

Ngoài cấu trúc dựa trên DFT ở trên, hầu hết các hệ thống OFDM cũng kết hợp tiền tố tuần hoàn , cho phép thực hiện đơn giản bộ cân bằng trong miền tần số. Cân bằng có thể cung cấp hiệu suất liên kết được cải thiện trong môi trường đa đường (ví dụ: nhiều tình huống giao tiếp không dây). Nó cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ đồng bộ hóa, như được mô tả dưới đây.

Cấu trúc đơn giản mang đến cho người nhận; một dạng sóng OFDM có thể được giải điều chế bằng cách sử dụng biến đổi nghịch đảo được sử dụng ở máy phát, mang lại các giá trị ký hiệu gốc. Nghịch đảo với DFT nghịch đảo được sử dụng tại máy phát là DFT "thông thường" (chuyển tiếp). Do đó, bạn sẽ thường thấy các máy thu OFDM được sơ đồ hóa với khối "FFT" ở mặt trước. Đầu ra của biến đổi chứa các giá trị ký hiệu được ánh xạ lên từng sóng mang, bao gồm tất cả các sóng mang không được sử dụng tạo nên dải bảo vệ. Bộ giải mã giải phóng các biên độ (có giá trị phức tạp) của từng sóng mang quan tâm và chuyển chúng sang bất kỳ logic giải mã nào khác (cân bằng như mô tả ở trên, giải mã kênh, ánh xạ tới bit, v.v.).

Tuy nhiên, như thường lệ, câu trả lời không đơn giản như vậy; giải thích trên bỏ qua một số vấn đề quan trọng phải được giải quyết cho một hệ thống thực tế:

  • Đồng bộ hóa thời gian: Khi bạn thực sự nghĩ về cách bạn sẽ xây dựng bộ thu OFDM, một trong những vấn đề đầu tiên bạn sẽ gặp phải là làm thế nào để căn chỉnh khung FFT của bộ thu với luồng mẫu đến. Cần đồng bộ hóa với thời gian biểu tượng của tín hiệu OFDM để căn chỉnh chính xác hoạt động FFT của máy thu với khoảng thời gian thích hợp trong luồng mẫu được quan sát.

    Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một cách tiếp cận dựa trên tương quan. Như đã nêu trước đây, hầu hết các dạng sóng OFDM bao gồm tiền tố tuần hoàn, đây là sơ đồ bắt buộc thêm một số chu kỳ tuần hoàn vào dạng sóng truyền. Điều này có thể được khai thác tại máy thu để có được thời gian biểu tượng; bộ dò thời gian chỉ đơn giản là tính toán tự động trượt của luồng ký hiệu quan sát bằng cách sử dụng độ trễ tương xứng với khoảng thời gian đã biết giữa tín hiệu truyền và bản sao tuần hoàn của nó. Độ lớn của kết quả sẽ đạt đến đỉnh tại thời điểm tương ứng với điểm bắt đầu của mỗi ký hiệu OFDM.

  • Đồng bộ hóa tần số:Đồng bộ hóa tần số tốt cũng là chìa khóa để thu OFDM mạnh mẽ, vì lỗi tần số gây ra nhiễu sóng mang. Sửa lỗi tần số cũng có thể được ước tính bằng cách sử dụng đầu ra bộ tương quan của bộ đồng bộ hóa thời gian. Như đã nêu trước đây, tự động tương quan của luồng quan sát ở độ trễ bằng độ trễ tiền tố tuần hoàn có cường độ lớn khi bắt đầu mỗi ký hiệu OFDM. Pha của đầu ra bộ tương quan cung cấp số đo độ lệch pha trong suốt thời gian của mỗi ký hiệu. Thay vào đó, thước đo "độ lệch pha trên một đơn vị thời gian" này có thể được gọi lại là thước đo "độ lệch tần số". Nếu người nhận có thể giả định một cách an toàn rằng lỗi tần số là không đổi trong suốt thời gian ký hiệu (hợp lý cho nhiều trường hợp), thì có thể loại bỏ tần số hàng loạt trước khi tính toán DFT.

Thậm chí có thể có nhiều vấn đề hơn để giải quyết cho mỗi nhà mạng của bạn, tùy thuộc vào điều chế được sử dụng trên mỗi nhà mạng. Đối với trường hợp đơn giản của BPSK, bạn cũng có thể cần phải lo lắng về việc đồng bộ hóa pha nếu bạn muốn có một máy thu kết hợp. Tuy nhiên, đồng bộ hóa thời gian và tần số là chi tiết triển khai chính thường dường như được đề cập trong thảo luận về cấu trúc máy thu OFDM.


Tất cả đều thú vị và bảnh bao cho đến khi chúng tôi giới thiệu doppler ... :-P
Spacey

Sự thay đổi Doppler (cũng như tất cả các nguồn bù tần số khác) là những gì tôi đang nói đến trong viên đạn "Đồng bộ hóa tần số" ở trên. Có rất ít trường hợp bạn có sự sang trọng của việc không xử lý bù tần số trong máy thu. Cách bạn tấn công vấn đề có thể khác nhau dựa trên yêu cầu của bạn và cấu trúc liên kết của hệ thống, nhưng vấn đề vẫn còn đó.
Jason R

Tôi đã thấy điều đó, nhưng tôi chỉ ra rằng dựa trên rất nhiều tài liệu tôi đã đọc, việc lan truyền doppler dường như là kẻ thù của OFDM, hơn cả các giải pháp freq điển hình dựa trên đồng hồ. Tại sao tôi không biết.
Spacey

Tôi hy vọng rằng góc của đỉnh tương quan tự động có giá trị phức tạp chỉ có thể được sử dụng để tinh chỉnh đồng bộ tần số. Còn những ca lớn hơn thì sao? Thực hành tốt nhất trong vấn đề đó là gì? Âm phi công bị cô lập? Cảm ơn câu trả lời tuyệt vời!
sellibitze

3

Thông thường OFDM được giải điều chế bằng cách sử dụng FFT. Nhưng nếu bạn có số lượng sóng mang rất ít, bạn có thể sử dụng một số lượng nhỏ bộ giải điều chế bậc hai trực giao (DFT 1-bin hoặc bộ lọc Goertzel đầu ra phức tạp), tùy thuộc vào số lượng sóng mang so với log (n) chiều dài của mỗi khung DFT (mỗi khung có độ dài trong đó tần số của tất cả các sóng mang trực giao với nhau và hoa tiêu).

Bạn cũng sẽ cần tìm cách đồng bộ hóa các khung giải mã để chúng không vượt qua thời gian chuyển tiếp của khung mã hóa (cũng không phải là gần đầu của mỗi chuyển đổi, nơi có nhiều khả năng xảy ra sự cố nhiều đường).

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.