超寬帶(UWB)定位系統(tǒng)發(fā)射機基帶的系統(tǒng)設計,功能模塊分解、硬件實現
3.1.6導頻和保護子載波插入
在實際信道中,接收機接收到的信號都會存在一定的頻率偏差,雖然可以利用訓練序列進行信道均衡,頻率偏差校正,但仍然會存在一定的剩余頻率偏差,而且這個偏差會隨著時間的增加而不斷的積累,造成所以子載波產生一定的相位偏轉。因此,我們需要對參考相位進行不斷的跟蹤,這樣就需要在子載波中插入導頻信號。
一個OFDM符號的數據經過QPSK映射后形成100個連續(xù)的復數信號,將這些數據的復數分別對應到128個子載波(標號從 -64~63)中的100個子載波上,12個導頻對應到-55,-45,-35,-25,-5,-5,5,15,25,35,45和55這12個子載波上,10個保護子載波位于每個OFDM符號的邊緣,即 -61,-60,···,-57和57,58,···61上。對應中心頻率的0號子載波和 -64,-63,-62,62,63號子載波上填充零值,這樣就可以保證系統(tǒng)子載波頻譜集中,從而使得系統(tǒng)占用的頻譜帶寬盡可能的窄,以節(jié)約頻譜資源,減少信道間干擾。
在所有的PLCP前導符之后的OFDM符號中,子載波的12個被指定為導頻信號,以便于相干檢測,和提供魯棒性用以克服頻率偏移和相位噪聲,插入的12個導頻信號依次為:“1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1”。根據偽隨機序列生成器生成的序列,這些導頻信號的極性需要做相應的變化。即如果擾碼器輸出為“1”的話,下一個符號的導頻信號變化為 “-1 ,-1,1,1-,1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1”。初始種子可以與擾碼器的一致。
保護子載波是為了防止有效子載波偏移到帶外,導致信號丟失而產生的,也可以用來改善性能,這些載波上的數據應當通過從OFDM符號最近的邊緣復制最外面的承載數據的子載波產生,如下所示
(3-8)
由于導頻和保護子載波插入之后是IFFT模塊,因此本系統(tǒng)使用RAM來進行插入,我們將數據子載波,導頻子載波,保護子載波上的數據按IFFT變換的要求寫入RAM中,在使用128點IFFT變換時,輸入的100個數據的標號首先按照如下公式進行變換。其中-55,-45,-35,-25,-5,-5,5,15,25,35,45和55,以及-61,-60,···,-57和57,58,···61即為插入導頻和保護子載波處。
(3-9)
3.1.7IFFT
離散傅里葉變換(DFT)在數字信號處理中有著非常的作用,MB-OFDM-UWB的復等效基帶信號可以用離散傅里葉反變換(IDFT)的方法得到,但是由于DFT的計算量復雜度會隨著N的增加呈二次方增長,當N較大時,DFT的計算量太大,使得系統(tǒng)無法對問題進行實時的處理。因此,當更加方便快捷的快速傅里葉變換(FFT)被提出來之后,便很快得到了廣泛的應用。
3.2本章小結
本章首先根據系統(tǒng)設計需求,對超寬帶發(fā)射基帶處理系統(tǒng)進行設計,并將其進行模塊化的劃分,對各個部分進行理論研究和設計方案的制定,為系統(tǒng)的實現作必要的理論鋪墊。
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