【正文】 誤比特率下降到一定程度后， 信噪比增加所引起的影響出現(xiàn)了 平臺(tái)效應(yīng) 。 代碼實(shí)現(xiàn) /****************************************************************************** **FFT模塊 ******************************************************************************/ module fft( //in input in_clk_61_44, //用于 fft處理的時(shí)鐘 22 input rst_n, input in_config_valid, //參數(shù)使能有效位，符號(hào)塊的第一時(shí)鐘賦值 input [15:0]in_re, //輸入數(shù)據(jù)實(shí)部 16位寬 input [15:0]in_im, //輸入數(shù)據(jù)虛部 16位寬 input in_valid, //輸入數(shù)據(jù)使能高電平有效 //out output [15:0]out_re, //FFT輸出數(shù)據(jù)實(shí)部 output [15:0]out_im, //FFT輸出數(shù)據(jù)虛部 output out_valid, //FFT輸出數(shù)據(jù)使能，高電平有效 output [2:0] out_n_sym, //輸出符號(hào)塊 output out_data_tlast, //符號(hào)塊最后一個(gè)數(shù)據(jù)反饋 output [9:0]out_index, //輸出數(shù)據(jù)索引， 0~1023 output event_frame_started, output event_data_in_channel_halt, output event_data_out_channel_halt, output out_config_ready, output out_data_ready )。 … Endmodule modelsim 仿真 圖 46 de_mapmodelsim仿真視圖 24 16QAM 解調(diào) RTL 視圖 圖 47 de_map 模塊 RTL 視圖 接口描述 ： 表 45 de_qam 接口說(shuō)明 接口 說(shuō)明 位寬 in_im 解調(diào) 模塊 輸入數(shù)據(jù)的虛部數(shù)據(jù)接口 16 in_re 解調(diào) 模塊 輸入數(shù)據(jù)的實(shí)部數(shù)據(jù)接口 16 in_n_sym 解調(diào)模塊輸入的塊符號(hào) 3 in_clk_61_44 解調(diào)模塊輸入的 時(shí)鐘 1 in_clk_122_88 解調(diào)模塊輸入的 時(shí)鐘 1 rst_n 系統(tǒng)復(fù)位接口，低電平有效 1 in_valid 解調(diào)模塊輸入數(shù)據(jù)的使能位，高電平有效 1 out_block2turbo 解調(diào)模塊輸出的塊符號(hào)大小，主要輸出給 turbo 11 out_qam2turbo_sys 解調(diào)模塊輸出的第一路數(shù)據(jù) 5 out_qam2turbo_1 解調(diào)模塊輸出的第二路數(shù)據(jù) 5 out_qam2turbo_2 解調(diào)模塊輸出的第三路數(shù)據(jù) 5 out_fd 解調(diào)模塊輸出給 de_turbo 模塊的觸發(fā)信號(hào) 1 out_valid2turbo 解調(diào)模塊輸出數(shù)據(jù)的使能位，高電平有效 1 out_n_sym 解調(diào)模塊塊符號(hào)的輸出 3 功能說(shuō)明： 該模塊將 de_map的輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，將一個(gè)復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成 4個(gè)實(shí)數(shù)，映射在星座圖上，進(jìn)行反打孔，截取高 5位，以 ，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后以 ，輸出滿足位寬，符合下一模塊 de_turbo 需求的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解調(diào)，與發(fā)射機(jī)的 QAM形成對(duì)逆。 編碼舉例 (以 PCCC 為模型 )： D D+++D D+++ 圖 316 PCCC turbo 編碼示例 輸入信息設(shè)為 U=(1011001) 交織器 RSCC 編碼器 鑿孔矩陣 RSCC 編碼器 復(fù) 接 外編碼器 交織器 內(nèi)編碼器 外編碼器 交織器 內(nèi)編碼器 交織器 并行編碼器 外編碼器 交織器 1 交織 器 2 內(nèi)編碼器 并行編碼器 18 交織后的信息序列 ?=(1101010) 則 ??(0)=U=(1011001) ??(1) =(1100100) ??(2) =(1000000) 假設(shè)刪余矩陣 P=210013 沒(méi)有刪余的時(shí)候，碼率為 1/3,即輸出為 v=(111,010,100,100,010,000,100) 當(dāng)使用刪余矩陣 P 時(shí)，碼率為 1/2。 軟解調(diào)是以 2????????為中心，判斷所收到的數(shù)據(jù) 距離 標(biāo)準(zhǔn)線的距離 (圖中箭頭標(biāo)記 )，對(duì)應(yīng)生成 ??1??2??1??2四個(gè)數(shù)據(jù)，提供給解碼環(huán)節(jié)。而 16QAM信號(hào)，在等概率出現(xiàn)條件下，可以計(jì)算出其最大功率和平均功率之比等于 倍，即 dB。 添加功率歸一化因子，目的在于使得不同調(diào)制方式（或者說(shuō)對(duì)于所有映射方式）都能夠取得相同的平均功率。 16QAM 的每個(gè)星座點(diǎn)對(duì)應(yīng) 4 個(gè)比特 ， 叫做星座的比特映射。 映射解映射 根據(jù) LTE 幀結(jié)構(gòu)和物理層所定義的性能指標(biāo)，該設(shè)計(jì)是以發(fā)送帶寬為 10MHz 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 如表26 所示。 對(duì)于 參考導(dǎo)頻 ， 在 0、 4符號(hào)中添加導(dǎo)頻。 (FDD) FDD 是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收與發(fā)送，用保護(hù)頻段來(lái)分離接收和發(fā)送信道。 圖 25 多徑情況下，空閑保護(hù)間隔在子載波間造成的干擾 通過(guò)在每個(gè)符號(hào) 起始 位置增加保護(hù)間隔可進(jìn)一步抵制 ISI，還可減少在接收端定時(shí)偏移錯(cuò)誤，這種保護(hù)間隔是一種循環(huán)復(fù)制，增加符號(hào)的波形長(zhǎng)度，在 符號(hào) 的 數(shù)據(jù)部分，每一個(gè)子載波內(nèi)有一個(gè)整數(shù)倍的循環(huán)， 符號(hào) 的復(fù)制產(chǎn)生 了 一個(gè)循環(huán)信號(hào) 循環(huán)前綴 (CP) [4]，即將每個(gè) OFDM 符號(hào)的后 ????時(shí)間中的樣點(diǎn)復(fù)制到 OFDM 符號(hào)前面，形成前綴，在交接點(diǎn)沒(méi)有任何間隔。 主同步信號(hào)序列 d(n)是根據(jù)下面的頻域 ZadoffChu(ZC)序列生成的。各個(gè)子信道頻譜之間并不存在相互干擾，因此可以說(shuō) OFDM 的符號(hào)頻譜 也是 滿足 奈奎斯特準(zhǔn)則。特點(diǎn)是各子載波相互正交，所以擴(kuò)頻調(diào)制后的頻譜相互重疊， 不進(jìn) 減小了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率 。 2 LTE技術(shù) LTE(Long Term Evolution)作為未來(lái)移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)，采用 OFDMMIMO 技術(shù)，速率可以達(dá)到50100Mbit/s,上行速率也可以達(dá)到 3050Mbit/s。從此碼分多址這種新的無(wú)線接入技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域占據(jù)了越來(lái)越重要的地位 。 LTE 作 為 3G 技 術(shù) 的演 進(jìn) ，改 進(jìn) 和增 強(qiáng) 了 3G 的空 中接口 技 術(shù) ，采 用正交 頻 分復(fù) 用 (O FDM， O rt hogonal Fre que nc y D iv is ion M ult iple xing)和多 輸 入多 輸 出( M I M O,Mult i I nput M ulti Out put)作 為 無(wú) 線 網(wǎng) 絡(luò) 演 進(jìn) 的 唯一 標(biāo) 準(zhǔn)，提 高數(shù) 據(jù) 傳 送 速率 ，改善小區(qū) 邊緣 用 戶 性 能和提 高小 區(qū)容量 ，降 低系 統(tǒng) 延 遲 等 ；本 設(shè)計(jì) 介 紹 了 LTE 的 物理 層幀結(jié) 構(gòu) 及核 心 技 術(shù) OFDM，使 用 FPGA 平臺(tái) 實(shí)現(xiàn) LTE 接收機(jī) 通信 基 帶 的 仿真 驗(yàn) 證實(shí) 現(xiàn) 的工 作情 況 。但是由于 3G系統(tǒng)的核心網(wǎng)還沒(méi)有完全脫離第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心 網(wǎng)結(jié)構(gòu)，普遍認(rèn)為 3G系統(tǒng)僅僅是一個(gè)向未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)過(guò)渡的階段。 圖 21 OFDM系統(tǒng)與傳統(tǒng)多載波調(diào)制的頻譜效率比較 [1] 如圖 21 所示， FDM 中， 各個(gè)用戶所占的頻帶之間一般要求有保護(hù)帶寬，以免相互干擾。 串 并 變 換XX+信 道+并 串 變 換XX 圖 22 OFDM系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型框圖 圖 23 包含 4 個(gè)子載波的 OFDM符號(hào) 如圖 23，該 OFDM 符號(hào) 包含 4 個(gè)子載波，假定子載波 都 具有相同的幅值和相位，實(shí)際應(yīng)用中隨著數(shù)據(jù)符號(hào)的調(diào)制方式不同，每個(gè)子載波的幅值和相位也不全相同，每個(gè)子載波在一個(gè) OFDM 符號(hào)周期內(nèi)都包含整數(shù)個(gè)周期 ，而且各個(gè)相鄰子載波之間都相差一個(gè)周期 ，如 (23) 1??∫ ??????(??2????????)????????0 (???2????????)????=21 ?? = ??0 ?? ≠ ?? (23) 對(duì)第 j個(gè)子載波進(jìn)行相關(guān)解調(diào)， 在時(shí)間長(zhǎng)度 T內(nèi)進(jìn)行積分 ，如 (24)， 可得 ?????=1??∫ ??????(???2?? ????(?? ?????))∑ ?????????????1??=0????+??????(??2?? ???? (??? ????))????=∑ ????∫ ??????(??2????????? (?? ?????))????+?????????1??=0 ????=???? (24) 即對(duì)第 j個(gè)子載波進(jìn)行相關(guān)解調(diào)可 恢復(fù)出期望符號(hào) ????。 IFFT變換和 FFT變換的作用相 反 ，適用于任何的所有應(yīng)用系統(tǒng)，其中上半部分為發(fā)射機(jī)鏈路，下半部分為接收機(jī)鏈路。 把輸入數(shù)據(jù)流串并變換到 N 個(gè)并 5 行的子信道中， 使得每個(gè)調(diào)制子載波的數(shù)據(jù)周期可以擴(kuò) 展 為原始數(shù)據(jù)符號(hào)周期的 N 倍， 時(shí)延 擴(kuò)展與符號(hào)周期的數(shù)值比同樣降低 N倍。 保 護(hù) 間 隔 I F F T 輸 出 保 護(hù) 間 隔符 號(hào) N + 1時(shí) 間符 號(hào) N 1IFFTIFFT符 號(hào) N復(fù) 制 圖 26 加入保護(hù)間隔的 OFDM 符號(hào) MIMO(多輸入多輸出 ) MIMO： (MultipleInput MultipleOutput) [5]多輸入多輸出 。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，其余 由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。每時(shí)隙占用 200 個(gè) RE。輸出信號(hào)的 復(fù)等 效基帶信號(hào) ???? =∑ ????exp (???2???????? )???1??=0 (0≤ i ≤ N?1) ????≤??≤????+????????∩??????+?? (31) 實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng) OFDM符號(hào)的同相和正交分量 。 同步數(shù)據(jù)： 根據(jù)同步數(shù)據(jù)定義 ，根據(jù)該系統(tǒng)所使用 FPGA設(shè)定的數(shù)據(jù)位寬進(jìn)行 matlab 數(shù)據(jù)生成 ，如圖 39 14 圖 39 同步數(shù)據(jù)的導(dǎo)出 16QAM 調(diào)制解調(diào) 調(diào)制 QAM 與其他調(diào)制技術(shù)比較，能得到更高的頻譜效率，且具有抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。振幅 ????和 ????可以表示成： {???? = ??????；即同相分量???? = ??????；即正交分量。 下面通過(guò)比較 16QAM 信號(hào)和 16PSK 信號(hào)的性能 ，以解釋 QAM 的性能體現(xiàn) ： 在下圖中，按最大振幅相等，畫(huà)出這兩種信號(hào)的星座圖。再比如，在比較空時(shí)碼系統(tǒng)和單天線系統(tǒng)中，還是以進(jìn)入時(shí) 空碼編碼前信號(hào)能量為基準(zhǔn)，那么發(fā)送時(shí)的總能量一致，即時(shí)空碼系統(tǒng)中各天線發(fā)射功率總和應(yīng)和單天線系統(tǒng)發(fā)射功率相同。 實(shí)際解調(diào)過(guò)程中依據(jù)編碼選擇的方案不同，所選擇的解調(diào)方式也不大一樣 。 B） 非線性碼：一切監(jiān)督關(guān)系方程均不滿足線性規(guī)律的信道編碼稱為非線性碼 線性譯碼時(shí)，對(duì)有代數(shù)結(jié)構(gòu)的碼，盡量利用其代數(shù)結(jié)構(gòu)，例如線性分組碼；對(duì)于卷積碼， turbo 碼等不能用代數(shù)結(jié)構(gòu)表示的碼字，在利用概率譯碼時(shí)，要盡可能選用一些優(yōu)化算法，例如 viterbi算法 。 各模塊的需求如下： 表 42 接收機(jī)主要模塊功能 說(shuō)明 功能 具體功能 需求 /備注 FFT 模塊 使用流水 I/O，并行輸出數(shù)據(jù)， 進(jìn)行傅里葉變換 ，將時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻域數(shù)據(jù) 使用 IP 核 de_map 通過(guò)識(shí)別 接收 的符號(hào)標(biāo)號(hào)來(lái)判斷如何 去除 導(dǎo)頻和同步 數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到 FIFO，滿足一定條件后從， FIFO輸出數(shù)據(jù)至下一個(gè)模塊 de_map輸入的數(shù)據(jù)有 1024個(gè)復(fù)數(shù)，去除同步導(dǎo)頻數(shù)據(jù)后，從符號(hào)塊06 解 映射 后 的數(shù) 據(jù) 依 次為500,600,600,600,500,600,526，為了防止數(shù)據(jù)的丟失， FIFO讀出數(shù)據(jù)使能位有效的條件需要 FIFO緩存一定的數(shù)據(jù)后再取出 de_QAM+反打孔 基于 de_QAM機(jī)制，將輸入的一個(gè) 32位寬的復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)換成 4個(gè) 16位寬的實(shí)數(shù)，進(jìn)行反打孔，截取符號(hào)位，整數(shù)位和 3位小數(shù)位，生成 3個(gè) 5位寬的數(shù)據(jù)，輸出至de_turbo進(jìn)行解碼，實(shí)現(xiàn)解調(diào) 選擇 16QAM，因?yàn)橹谱骱?jiǎn)介，低信噪比下性能良好，也有利于發(fā)揮turbo解碼的性