早餐车厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
早餐车厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

FPGA实现OFDM水声通信系统定时同步

发布时间:2020-07-21 18:04:20 阅读: 来源:早餐车厂家

引 言

本文引用地址:正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种多载波调制技术,它将宽带信道分解为相互正交的一组窄带子信道,利用各个子信道进行并行数据传输,因此其频谱利用率高、抗多径衰落能力强。

OFDM系统自身的正交多载波调制特点,决定了其对同步误差十分敏感。能否实现准确的符号定时同步和载波频率同步,将直接影响到OFDM通信系统的性能。由于线性调频(Linear Frequency Modula-tion,LFM)信号具有良好的时频聚集性,使得LFM信号适合作为OFDM水声通信系统的定时同步信号。在接收端,利用LFM信号的自相关特性检测其相关峰的位置,可以实现OFDM水声通信系统的定时同步。

1 基本原理介绍

1.1 OFDM水声通信系统原理

典型的OFDM水声通信系统原理框图如图1所示。

输入的数据符号经过DQPSK映射成一个复数数据序列X[O],X[1],…,X[N一1],经过串并转换后将N个并行符号调制到N个子载波上,经过IFFT后成为时域抽样值x[n]:

再经过添加循环前缀(Cyclic Prefix,CP)、插入LFM同步信号、D/A转换等步骤,最后经水声换能器转换成声信号在水声信道中传输。在接收端,信号经接收换能器转换成电信号,经信号调理以及A/D采集、FFT等一系列逆过程,即可完成数据符号的解调。

为了正确恢复数据符号,本系统利用LFM信号较好的自相关特性,将其作为OFDM符号的定时同步信号。OFDM水声通信系统发送信号的帧结构如图2所示。在接收端采用滑动相关检测的方法,获得相关峰的位置,实现定时符号的准确同步,然后经过发送端的逆过程即可实现OFDM信号的解调,最后恢复出原始的数据符号。

1.2 LFM信号的特点

LFM信号是雷达系统中应用极为广泛的一种大时宽一带宽信号。LFM信号的复数表达式为:

其中:μ=B/r为频率的变化斜率,B(=△f)为频率变化范围。实信号表示为:

其时域波形和自相关输出如图3所示,可以明显看出LFM信号的频率在脉冲周期内按线性规律变化,自相关峰是非常尖锐的。

LFM信号具有抛物线式的非线性相位谱,且Bτ》1,τ为信号时宽,B为信号带宽。因此LFM信号具有很好的脉冲压缩特性。它的模糊函数(自相关函数)曲面具有尖锐的主峰和较低的裙边。它对多普勒频移不敏感,即使存在较大的多普勒频移,它仍具有良好的脉冲压缩特性。水声信道具有强多途、时、空、频变的特性,采用LFM信号作为同步信号,可以获得较好的相关检测性能,不会由于多途带来明显的伪峰。经过实验,验证了LFM信号作为系统的同步信号可以获得较好的同步性能。因此本文重点讨论LFM信号在FPGA上的产生和同步检测。

石家庄吸脂

济南隆胸

西安磨骨医院

武汉植发