超寬帶(UWB)定位系統(tǒng)發(fā)射機(jī)基帶的系統(tǒng)設(shè)計(jì),功能模塊分解、硬件實(shí)現(xiàn)
3.1.4交織
在實(shí)際的信道中,比特差錯(cuò)經(jīng)常是成串發(fā)生的。然而,上述的卷積編碼僅在檢測(cè)和校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長(zhǎng)的差錯(cuò)串時(shí)才有效,對(duì)連續(xù)突發(fā)的錯(cuò)誤卻無(wú)能為力。的信道中往往是隨機(jī)錯(cuò)誤和連續(xù)突發(fā)錯(cuò)誤并存的,那么僅采用糾錯(cuò)技術(shù)來(lái)提高信道傳輸?shù)目煽啃圆⒉荒苋〉煤芎玫男Ч?。為了能夠糾正那些連續(xù)突發(fā)的錯(cuò)誤,常常還會(huì)采用交織技術(shù)。
交織是為了在時(shí)域或頻域或者同時(shí)的在時(shí)域、頻域上分布傳輸?shù)男畔⒈忍?,使得信道的突發(fā)錯(cuò)誤在時(shí)間上得以擴(kuò)散,使得譯碼器可以將它們當(dāng)做隨機(jī)錯(cuò)誤來(lái)處理。經(jīng)常使用的交織器分兩種,一種是分組交織器、另一種是卷積交織器。卷積交織器更適合于連續(xù)比特流系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)使用的是分組交織器,下面就詳細(xì)介紹其原理。
分組交織是針對(duì)一組比特進(jìn)行的,該分組中的比特?cái)?shù)量稱為交織深度,交織深度愈大,對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的糾正能力就越強(qiáng),然而由于交織在系統(tǒng)上會(huì)引起時(shí)延,而且時(shí)延的長(zhǎng)短和交織深度成比例,因此交織深度通常取決于系統(tǒng)規(guī)定的所能容忍的最大延時(shí)。
交織存儲(chǔ)器實(shí)際上為一行列交織矩陣,它按列寫入數(shù)據(jù)信息,然后按行讀出,或者相反??梢娎肦AM就可實(shí)現(xiàn)分組交織器。例如數(shù)據(jù)輸入按行寫入一個(gè)的RAM中,得到:
(3-4)
然后按列讀出這時(shí):,即完成了數(shù)據(jù)的交織。
在本系統(tǒng)中交織深度設(shè)置為一個(gè)MB-OFDM符號(hào),標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)MB-OFDM符號(hào)包含200個(gè)編碼比特,所以交織深度為200,硬件上采用一塊片上雙口RAM作為交織器,系統(tǒng)采用亂序?qū)懭霐?shù)據(jù),順序讀出數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)交織處理,即按照交織后的地址寫入到RAM里,而后再依次讀出。
3.1.5QPSK調(diào)制
QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)正交相移鍵控,是一種數(shù)字調(diào)制方式。他利用載波的四種不同的相位來(lái)表征數(shù)字信息,每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息,對(duì)于輸入的二進(jìn)制數(shù)字序列應(yīng)該先進(jìn)行分組,將每?jī)蓚€(gè)比特編在一起,共有四種組合,即00,01,10,11,其中每一組稱為雙比特碼元,這樣的雙比特元通常是按照格雷碼排列的,然后用不同的載波相位去表征他們,它規(guī)定了四種載波相位,分別為0°、90°、180°、270°或者(45°、135°、225°、315°),他與載波相位的關(guān)系可以用矢量圖來(lái)表示。
圖3.11 QPSK矢量圖
在QPSK調(diào)制中,將輸入的四進(jìn)制比特先映射到一個(gè)復(fù)平面上,形成復(fù)數(shù)的調(diào)制符號(hào),然后將其實(shí)部和虛部(該符號(hào)的I,Q分量)分別對(duì)應(yīng)調(diào)制在互相正交的兩個(gè)載波上(和)。
QPSK可以表示為[28-29]
( ) (3-7)
QPSK編碼表映射后的I/Q數(shù)據(jù)再乘上進(jìn)行歸一化,即得到了調(diào)制后的I/Q值,從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)制。
表3.5 QPSK編碼表
Input bit | I-out | Q-out |
00 | -1 | 1 |
01 | -1 | -1 |
11 | 1 | -1 |
10 | 1 | 1 |
解調(diào)器則根據(jù)星座圖及接收到的載波信號(hào)的相位來(lái)判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。
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