我正在研究解码一个 OFDM 信号,该信号由 6 个经过 BPSK 调制的载波(或音调)和一个有助于调谐的导频音组成。这是我第一次使用 OFDM,所以我需要知道我是否以正确的方式处理这个问题。
我正在考虑解码它的方式是使用导频音进行校准(因为接收器可能略有失谐),然后有六个带通滤波器来分离每个载波,然后以通常的方式解调。任何人都可以看到这有什么问题吗?或者你能建议一个更好的方法来做到这一点。
我正在研究解码一个 OFDM 信号,该信号由 6 个经过 BPSK 调制的载波(或音调)和一个有助于调谐的导频音组成。这是我第一次使用 OFDM,所以我需要知道我是否以正确的方式处理这个问题。
我正在考虑解码它的方式是使用导频音进行校准(因为接收器可能略有失谐),然后有六个带通滤波器来分离每个载波,然后以通常的方式解调。任何人都可以看到这有什么问题吗?或者你能建议一个更好的方法来做到这一点。
OFDM的一个很好的特性是它允许调制器和解调器的结构非常简单:给定一组符号(通常是复值,取自 BPSK、QPSK 或 QAM 等信号星座)映射到对于每个载波,调制器可以使用离散傅里叶逆变换来实现,通常使用FFT来实现。每组符号(每个载波一个)被转换以产生一个OFDM 符号,然后将其发送到信道。通常将 DFT 长度选择为大于所需载波的数量,以允许系统奈奎斯特速率附近的一些“保护带”。
除了上述基于 DFT 的结构外,大多数 OFDM 系统还包含一个循环前缀,它允许在频域中简单地实现均衡器。均衡可以在多路径环境(例如许多无线通信场景)中提供改进的链路性能。它还可以用于帮助同步,如下所述。
简单的结构延续到接收器;OFDM波形可以使用发射机使用的逆变换来解调,从而产生原始符号值。在发射机处使用的逆 DFT 的逆是“常规”(正向)DFT。因此,您经常会看到 OFDM 接收器在前端带有“FFT”块。变换的输出包含映射到每个载波的符号值,包括构成保护带的所有未使用的符号值。解调器提取出每个感兴趣的载波的(复值)幅度,并将其传递给任何进一步的解码逻辑(如上所述的均衡、信道解码、映射到比特等)。
然而,像往常一样,答案并不那么简单。上述解释忽略了一些实际系统必须解决的重要问题:
定时同步:当您真正考虑如何构建 OFDM 接收器时,您将遇到的第一个问题是如何将接收器的 FFT 帧与输入样本流对齐。需要与 OFDM 信号的符号时序同步,以便将接收器的 FFT 操作与观察到的样本流中的适当时间段正确对齐。
这可以使用基于相关性的方法来实现。如前所述,大多数 OFDM 波形都包含循环前缀,这是一种强制向传输波形添加一些循环周期性的方案。这可以在接收器处被利用来获得符号时序;定时检测器使用与传输信号与其循环副本之间的已知周期相称的延迟来简单地计算观察到的符号流的滑动自相关。结果的幅度将在对应于每个 OFDM 符号开始的时刻达到峰值。
频率同步:精细的频率同步也是稳健 OFDM 接收的关键,因为频率误差会导致载波间干扰。频率误差的校正也可以使用定时同步器的相关器输出来估计。如前所述,在等于循环前缀延迟的滞后处观察到的流的自相关在每个 OFDM 符号的开始处具有很大的幅度。相关器输出的相位提供了对每个符号时间过程中相位漂移量的测量。这种“每单位时间相位漂移”的度量可以改写为“频率漂移”的度量。如果接收器可以安全地假设频率误差在符号时间的过程中是恒定的(这在许多情况下是合理的),那么可以在计算 DFT 之前去除整体频率偏移。
每个运营商都可能需要解决更多问题,具体取决于每个运营商使用的调制方式。对于 BPSK 的简单情况,如果您需要相干接收器,您可能还需要担心相位同步。然而,时间和频率的同步是关键的实现细节,在讨论 OFDM 接收器结构时似乎经常被忽略。
通常使用 FFT 解调 OFDM。但是,如果您的载波数量很少,您可能可以使用少量正交正交解调器(1 箱 DFT 或复数输出 Goertzel 滤波器),具体取决于载波数量与 log(n) 的关系。每个 DFT 帧的长度(每个帧的长度,其中所有载波的频率彼此正交且导频)。
您还需要找到一种方法来同步解码帧,这样它们就不会跨越编码帧的转换时间(也不会在每个转换的最开始时更容易出现多路径问题)。