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基于叠加训练序列光OFDM系统帧同步算法FPGA实现

作者:时间:2013-04-17来源:网络

摘要:光纤通信系统中引进技术给O-系统带来对同步、高峰均比等敏感问题。时IM/DDO-系统算法研究,设计了FPGA的算法实现结构,联合Matlab,等仿真工具验证算法开发的有效性。实验结果表明,叠加的训练序列对数据影响较小,与传统方法相比,具有更高的同步正确率,易于实现,有较强的工程应用前景。
关键词:;OFDM;

0 引言
正交频分复用技术OFDM是一种特殊的多载波传输方式,具有抗多径能力强、频谱利用率高、适合高速数据传输等优点,因此已被广泛地应用于最新的无线通信系统中。本文设计基于叠加训练序列的多模光纤IM/DDO-OFDM系统算法。QuartusⅡ软件仿真平台和Verilog HDL硬件描述语言进行训练序列的产生、训练序列与数据符号的叠加运算,以及进行帧同步算法实现。其仿真实现帧同步结果与Matlab仿真实现的结果一致,为实际的工程设计提供了可靠的依据。

1 系统模型
为了满足系统传输实信号的要求,将二进制数据流经过星座图映射(如:M-QAM或QPSK)后进行厄米特共轭对称(Hermitian Symmetry,HS)变换,使得经过快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)后得到双极性实信号。叠加训练序列IM/DDO-OFDM系统模型如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/153538.htm

”表示循环卷积;h(n)表示多模光纤信道脉冲响应;w(n)表示电域高斯白噪声;s(n)表示发送数据;t(n)为训练序列,且训练序列结构上满足上述EN镜像对称性,β表示功率能量分配因子,o.jpgo1.jpg分别表示训练序列和发射数据的功率。
在式(1)中,训练序列分配的能量非常弱,为了使同步时刻的能量能够足够大,而不受其他旁瓣干扰,先对接收信号r(n)进行处理。截取长度为N的接收信号,利用式(2)进行变换得到新的接收信号z(n)。
z(n)=r(n)+r(N-n+1) (2)
变换后得到的新序列z(n)具有原序列两倍的能量,与本地训练序列F进行互相关,来获取同步。帧同步函数可以表示为:
t.JPG
式中:d为整数,表示接收信号序列与本地序列之间的相对滑动位置,N/2为相关长度。采用的训练序列具有良好的自相关性和弱互相关性,当d滑动到同步位置时刻,帧同步函数Cor(n,d)达到最大值,其余时刻为幅度较小的随机信号。
为了降低接收机同步设计的复杂度,采用预设门槛值T,当检测器的输出Cor(n,d)满足式(4),P(n)表示接收信号的功率,则此刻的d达到帧同步位置。
|Cor(n,d)|2>T·P(n) (4)

3 算法性能Matlab仿真分析
仿真参数主要包括:发送数据比特流为10 Gb/s,调制方式为16-QAM,系统子载波数为256,光纤链路部分采用1 310 nm的多模光纤,衰减常数α=0.2 dB/km,考虑色散效应,取值为17 ps/(nm·km),PIN光电检测器的灵敏度设定为1 A/W,暗电流为10 nA。以下的仿真结果基于10 000次蒙特卡罗仿真。

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