一種應(yīng)用于OFDM系統(tǒng)中的符號精確定時算法的FPGA實
加入技術(shù)交流群
本地相關(guān)器的實現(xiàn)是精同步的關(guān)鍵部分，本地相關(guān)器的實現(xiàn)中需要用到復(fù)數(shù)乘法器，本文采用的復(fù)數(shù)乘法算法如式(5)所示：
由于精同步是與本地序列相關(guān)，不存在遞推公式，為了降低資源損耗，在選取本地序列時，僅截取實部和虛部的符號位，即每個本地序列的實部和虛部僅用-1，0，1表示，這樣每個復(fù)數(shù)乘法可以轉(zhuǎn)換成加法。
本文對判決函數(shù)的計算方法進行了改進，式(3)是對|C(n)|進行一階泰勒展開，只取0次項與1次項作為|C(n)|的近似結(jié)果。
在峰值檢測時，本文采用乘法代替除法進行門限判定，門限判決函數(shù)如式(6)所示：
|C(n)|>gate*P(n) (6)
達到門限判定條件時，精捕獲成功，并通過計數(shù)的方式找到FFT窗的位置，完成定時同步。
2．2 FPGA設(shè)計方案資源消耗分析
與傳統(tǒng)方法相比，本文提出的方案在資源消耗上大大降低，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)在本地相關(guān)器的實現(xiàn)上。式(5)表明，每次復(fù)數(shù)乘法運算只需要進行3個乘法運算，節(jié)省了1個乘法資源。在進行相關(guān)運算時，傳統(tǒng)方法在計算每個相關(guān)值時需進行384個乘法運算，在本文中，由于實部和虛部都只用符號位表示，乘法器可以用數(shù)據(jù)選擇器與加法器實現(xiàn)，大大節(jié)省了乘法器資源。
(2)在判決函數(shù)的計算上。傳統(tǒng)方法每計算一個判決函數(shù)的值，需要進行4個乘法，2個加法計算。本文提出的近似方法中，每次判決函數(shù)的計算只需要2次乘法，2次加法，1次比較與1次移位操作，節(jié)省了乘法器資源。
(3)在硬件實現(xiàn)時。除法器對資源消耗非常大，本文用比較容易實現(xiàn)的乘法代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的除法運算，節(jié)省了系統(tǒng)資源。
當(dāng)然，本文對資源的優(yōu)化是因為采取了一定的近似處理和截位處理，會帶來一定的量化誤差，在一定程度上會降低系統(tǒng)的性能，但仿真結(jié)果表明，這種性能的損失在可接受范圍內(nèi)。
3 仿真及實現(xiàn)
3．1 仿真結(jié)果
利用本地序列截取符號和判決函數(shù)的近似對改進方案進行了仿真。該系統(tǒng)中，給定子載波數(shù)為N=128，碼速率定為Rb=5 Mb／s，子載波間隔為19．2 kHz，數(shù)字調(diào)制采用QPSK，信道模型選用AWGN模型，設(shè)定信噪比為5 dB。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/189956.htm
圖3是采用本地序列截取2 b的判決函數(shù)M(n)的Matlah仿真圖；圖4是采用本地序列截取4 b的Matlab仿真圖。檢測峰值時，第一個峰值是由于循環(huán)前綴存在的影響，峰值檢測時檢測第二個峰值。
從圖3，圖4中可以看出，截位雖然會損耗算法的性能，但是判決函數(shù)存在明顯峰值，選擇適當(dāng)?shù)拈撝禃r，仍然可以精確定時同步，可見減少本地序列的精度對性能并未造成很大的影響。
評論