零中频软件无线电OFDM通信方案

1 通信架构

收发整体架构如下所示：

上面的是发送，下面的是接收。

2 发送

单看上面的图不好理解帧的结构。下面的图包括了帧的构成。

2.1 信源输入

信源输入为设备通过多种接口接收到的数据。

2.2 信道编码

信道编码为在有效信息的基础上增加一些冗余的信息，用以在数据传输出错的时候判断哪里出错并进行纠正。常见的有卷积码，Turbo码，LDPC码，Polar码等。

2.3 交织加扰

交织是将数据分散，这样数据出错的时候，对有效数据来说就是将数据集中的数据分散开，方便纠正处理。

加扰是让数据的0和1尽量随机化，避免出现不该出现特殊的频谱，方便处理。

2.4 加入相位导频

这里加入相位导频是因为符号较多时，帧头计算的频偏到这里已经偏差可能比较大了，再加一个导频数据（就是一个已知的固定数据）用以校正数据。

2.5 IFFT

数据是在频域映射的，要发送最终要转换到时域去。这里使用IFFT进行转换。此处注意IFFT的频域载波中，直流子载波不传输信号，信号尽量放在低频子载波上，低频子载波在接收的时候采样的点数会相对多点，这样数据尽量准确点。

2.6 加循环前缀

增加循环前缀是为了在多径条件下，可以恢复出原来的信号。

1，2，3，4，5，6，7，8是有效数据，6，7，8是循环前缀。多径就是经过不同路径的信号叠加到一起，经过更多次反射的信号信号强度减弱，时间也滞后。我们取信号最强的那部分。两部分信号叠加到一起就是1，2，3，4，5，6，7，8和8，1，2，3，4，5，6，7叠加。这两部分的FFT值相当于差一个固定的数值，通过这个固定的数值就可以还原了。

2.7 加符号同步

加符号同步是为了在找到一帧之后更加精确地确定一个OFDM符号的起始位置，符号同步应该取自相关性强，互相关性弱的信号。计算相乘累加和，这样12345678的累加和最大，就算有多径信号在，由于互相关性比较弱，12345678和81234567的相乘累加值也比较小。

2.8 加帧同步

加帧同步是为了快速定位出一帧的位置。格式与上一部分类似。

采用两个相同数列进行互相关计算，这样计算是因为这是第一步，有频偏的存在，两个1和两个2的位置的频偏导致的偏转角度导致的偏转相同。

2.9 混频发射

此时信号转换成模拟信号，经过混频提高到载波频率，经射频前端和天线发送出去。

3 接收

接收是与发送相反的过程。

3.1 混频接收

信号经过混频降低，AD采样，送入后面进行信号处理。

3.2 帧同步

计算两个重复序列的相同位置的共轭互相关值。第一个序列的1的位置值为a+bi，第二个序列的位置为（a+bi）*e iφ 这样两个数共轭相乘为

每个位置计算后累加得到一个复数记为A。对应位置（a+bi）和（a+bi）*e iφ 共轭相乘后取绝对值为

计算累加和后得到值记为B,计算

的值,接近1的话认为找到了帧头。同时计算频偏

的φ就是对应偏差n个点的偏差角度，后续处理每个点角度偏转-φ/n进行修正

3.3 符号同步

已经找到一帧的大概位置，同时已经知道了相位偏转角度。与已知序列进行相乘累加，在一定范围内找出最大值，就可以精确找出一个符号的起始位置。

3.4 去除循环前缀

循环前缀的位置的数据在处理时用不上，把对应位置的数据直接剔除。

3.5 FFT

数据是在频域映射的，通过FFT恢复到频域。

3.6 频域均衡

处理多径或者其他信道变化导致的数据变化。通过用于符号同步的已知序列进行信道估计，使用计算出来的信道估计的结果处理其余每个OFDM符号。

3.7 相位校正

经过多个符号，开始计算出来的频偏计算到这里有了误差，就是星座图有了偏转，在发射的时候预留了一些已知序列，通过这些序列计算偏转角度，方法和帧同步计算偏转角相同，共轭相乘计算角度。

3.8 解扰解交织

根据发射端的加扰交织方法进行解扰解交织，还原数据。

3.9 信道译码

根据发射端选取的信道编码进行相应的译码。

3.10 数据输出

解析出数据通过相应接口进行输出。