RU2644609C1 - Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации - Google Patents
Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644609C1 RU2644609C1 RU2017105386A RU2017105386A RU2644609C1 RU 2644609 C1 RU2644609 C1 RU 2644609C1 RU 2017105386 A RU2017105386 A RU 2017105386A RU 2017105386 A RU2017105386 A RU 2017105386A RU 2644609 C1 RU2644609 C1 RU 2644609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- digital
- converter
- ofdm
- channels
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники. Техническим результатом заявленного изобретения является создание цифрового OFDM демодулятора с децимацией частоты дискретизации с более простой конструкцией с меньшим числом дискретных логических элементов (вентилей), а также с меньшей потребляемой мощностью, за счет понижения порядка канальных цифровых фильтров I и Q и исключения из конструкции дециматоров I и Q каналов, при этом реализации операции децимации сигнала осуществляют в блоке FFT (прямого быстрого преобразования Фурье) увеличенной размерности, равной NL, где L=2m, при этом блок FFT выполнен с возможностью формирования параллельного потока данных на K выходах, а его другие NL-K выходы не задействованы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники, к широкополосным системам связи с использованием ортогонального частотного разделения со многими поднесущими (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing - OFDM), а именно к цифровым OFDM демодуляторам с децимацией частоты дискретизации, и может применяться в многопользовательских системах фиксированной или мобильной связи на основе технологий OFDM.
Наиболее близким к заявленному изобретению является цифровой OFDM демодулятор, описанный в патенте US 7289765 B2, который содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, синфазный (I) и квадратурный (Q) каналы, выполненные идентично и состоящие из последовательно соединенных перемножителей, первые входы которых соединены с аналого-цифровым преобразователем, цифровых фильтров нижних частот с конечной импульсной характеристикой и дециматоров, цифровой генератор опорных колебаний промежуточной частоты, выход которого подключен к другому входу перемножителя I канала и через фазовращатель на 90 градусов - к другому входу перемножителя Q канала, а выходы дециматоров соединены с преобразователем из последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала, блок прямого быстрого преобразования Фурье (Fast Fourier Transform - FFT) размерности N=2n (где на практике, как правило, n=6…13), преобразователь из параллельных символов данных в последовательные. Данный цифровой OFDM демодулятор выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.
Цифровой OFDM демодулятор-прототип работает следующим образом. С выхода аналого-цифрового преобразователя цифровой сигнал промежуточной частоты fпр подают на первые входы перемножителей I и Q каналов, тогда как на вторые их входы подают сдвинутые относительно друг друга на 90 градусов сигналы цифрового опорного генератора промежуточной частоты. С выхода перемножителей I и Q каналов соответственно действительную и мнимую составляющие комплексного сигнала подают на вход цифровых фильтров нижних частот, в которых подавляют спектры сигналов зеркальных частот цифрового сигнала. Далее квадратурные составляющие цифрового сигнала поступают на соответствующие входы дециматоров I и Q каналов, в которых понижают частоту дискретизации fд в L=2m раз (где m - целое положительное число). В результате на выходах этих дециматоров получают сигналы, которые имеют сумму спектров зеркальных частот с периодом fд/L и поступают на преобразователь последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала в начале OFDM символа, который является копией некоторой его заключительной части. Сформированный таким образом I и Q спектр OFDM символа на видеочастоте поступает на N-входовый блок FFT размерности N=2n. На выходе блока FFT некоторое количество отсчетов K, со скоростью потока данных В/K бит/с в каждом, подают на преобразователь из параллельных символов в последовательные, на выходе которого формируют выходной поток данных со скоростью В бит/с. Отношение K/N определяет защитный интервал и выбирается порядка 0,7-0,8, что является достаточным для подавления вредных краевых эффектов на концах спектра. Остальные N-K выходов блока FFT отбрасывают.
Применение дециматоров I и Q повышает требования к амплитудно-частотной характеристике канальных цифровых фильтров нижних частот за счет соответствующего повышения порядка фильтров. На Фиг. 1 показаны спектры FFT сигналов до (а) и после (б) децимации при L=22=4.
Недостатком схемы цифрового OFDM демодулятора-прототипа с децимацией частоты дискретизации является его аппаратная сложность, обусловленная повышением порядка канальных цифровых фильтров нижних частот и реализацией дециматоров I и Q каналов, увеличивающаяся с ростом L.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание цифрового OFDM демодулятора с децимацией частоты дискретизации с более простой конструкцией с меньшим числом дискретных логических элементов (вентилей), а также с меньшей потребляемой мощностью, за счет понижения порядка канальных цифровых фильтров I и Q и исключения из конструкции дециматоров I и Q каналов, при этом реализации операции децимации сигнала в блоке FFT (прямого быстрого преобразования Фурье) увеличенной размерности? равной NL, где L=2m, при этом блок FFT выполнен с возможностью формирования параллельного потока данных на K выходах, а его другие NL-K выходы не задействованы. Диаграмма, характеризующая распределение «информационных» и «отбрасываемых» выходов блока FFT, показана на Фиг. 2. N значений FFT сигнала размерности NL, взятые по краям, в соответствии со свойством прямого преобразования Фурье совпадают с соответствующими значениями FFT сигнала размерности N за вычетом значений остальных N(L-1) частотных «зеркальных» отсчетов, которые отбрасываются и не попадают в спектр «информационных» отсчетов как при децимации на входе блока FFT.
С учетом того, что число «отбрасываемых» выходов блока FFT составляет не менее половины от его размерности, реализация блока FFT размерности NL усложняется незначительно относительно выигрыша, к которому приводит понижение порядка канальных цифровых фильтров и исключение канальных дециматоров. Обычно на практике L выбирается равной 4 или 8. При этом наибольшая эффективность достигается в случае L=2.
Заявленный технический результат выполнен за счет создания цифрового OFDM демодулятора с децимацией частоты дискретизации, содержащего аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен со входами синфазного I и квадратурного Q каналов, выполненных идентично и состоящих из двух последовательно соединенных перемножителей I и Q каналов, первые входы которых соединены с аналого-цифровым преобразователем, и двух цифровых фильтров нижних частот с конечной импульсной характеристикой I и Q каналов, при этом выход цифрового генератора опорных колебаний промежуточной частоты подключен к второму входу перемножителя I канала и через фазовращатель на 90 градусов к второму входу перемножителя Q канала, а выходы цифровых фильтров нижних частот I и Q каналов соединены с входом преобразователя из последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала, выход которого соединен со входом блока FFT (прямого быстрого преобразования Фурье), выход которого соединен со входом преобразователя из параллельных символов данных в последовательные, причем аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью получения на входе сигнала в аналоговой форме на промежуточной частоте с выхода внешнего высокочастотного блока, а также с возможностью формирования действительного цифрового сигнала и подачи его на входы перемножителей I и Q каналов, выполненных с возможностью переноса спектра OFDM сигнала с промежуточной частоты на видеочастоту с помощью генератора и фазовращателя, которые выполнены с возможностью формирования сдвинутых на 90 градусов относительно друг друга cos и sin составляющие опорного колебания на промежуточной частоте в цифровой форме, при этом перемножители I и Q каналов выполнены с возможностью параллельной подачи действительной и мнимой составляющих комплексного OFDM сигнала на соответствующие цифровые фильтры нижних частот с конечной импульсной характеристикой I и Q каналов, выполненных с возможностью предварительной фильтрации или коррекции OFDM сигнала перед подачей на преобразователь 8 последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала в начале OFDM символа, представляющего собой копию заключительной части OFDM символа.
В предпочтительном варианте осуществления цифрового OFDM демодулятора размерность блока FFT равна NL, где L=2m, N=2n, n обычно принимает значения от 6 до 13, a m - целое положительное число, при этом блок FFT выполнен с возможностью формирования параллельного потока данных на K выходах, а его другие NL-K выходы не задействованы.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.
Фиг. 1. Спектры FFT сигналов до (а) и после (б) децимации при L=22=4, выполненная согласно прототипу.
Фиг. 2. Диаграмма распределения «информационных» и «отбрасываемых» выходов блока FFT, выполненная согласно изобретению.
Фиг. 3. Блок-схема цифрового OFDM демодулятора с децимацией частоты дискретизации, выполненная согласно изобретению.
Элементы:
1 - аналого-цифровой преобразователь;
2 - перемножитель I канала;
3 - перемножитель Q канала;
4 - цифровой генератор опорных колебаний промежуточной частоты;
5 - фазовращатель на 90 градусов;
6 - цифровой фильтр нижних частот I канала;
7 - цифровой фильтр нижних частот Q канала;
8 - преобразователь из последовательных OFDM символов в параллельные;
9 - блок FFT;
10 - преобразователь из параллельных символов данных в последовательные.
Рассмотрим более подробно функционирование заявленного цифрового OFDM демодулятора с децимацией частоты дискретизации (Фиг. 3), который содержит аналого-цифровой преобразователь 1, перемножители 2-3 I и Q каналов, цифровой генератор 4 опорных колебаний промежуточной частоты fпр, фазовращатель 5 на 90 градусов, цифровые фильтры нижних частот 6 и 7 с конечной импульсной характеристикой I и Q каналов, преобразователь 8 из последовательных символов в параллельные с удалением защитного интервала OFDM символа, блок 9 FFT размерностью 2n+m и преобразователь 10 из параллельных символов в последовательные.
Заявленный цифровой OFDM демодулятор работает следующим образом. С выхода высокочастотного блока сигнал в аналоговой форме на промежуточной частоте fпр поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 1. Далее действительный цифровой сигнал подается на перемножители 2 и 3 I и Q каналов, где происходит перенос спектра OFDM сигнала с промежуточной частоты fпр на видеочастоту с помощью генератора 4 и фазовращателя 5, которые формируют сдвинутые на 90 градусов относительно друг друга cos и sin составляющие опорного колебания на промежуточной частоте fпр в цифровой форме. Затем действительная и мнимая составляющие комплексного OFDM сигнала подаются параллельно на соответствующие цифровые фильтры нижних частот 6 и 7 с конечной импульсной характеристикой I и Q каналов. В этих фильтрах может быть осуществлена предварительная фильтрация или коррекция OFDM сигнала перед подачей на преобразователь 8 последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала в начале OFDM символа, представляющего собой копию заключительной части OFDM символа. С K выходов блока 9 FFT размерностью 2n+m K потоков данных со скоростью В/K бит/с поступают на преобразователь 10 параллельных символов в последовательные, на выходе которого формируется выходной поток данных со скоростью В бит/с, а другие 2n+m - K выходов блока 9 FFT отбрасываются.
Сущность заявленного изобретения заключается в создании цифрового OFDM демодулятора с децимацией частоты дискретизации, содержащего последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, синфазный (I) и квадратурный (Q) каналы, выполненные идентично и состоящие из последовательно соединенных перемножителей, первые входы которых соединены с аналого-цифровым преобразователем, и цифровых фильтров нижних частот с конечной импульсной характеристикой, цифровой генератор опорных колебаний промежуточной частоты, выход которого подключен к другому входу перемножителя 1 канала и через фазовращатель на 90 градусов - к другому входу перемножителя Q канала, а выходы цифровых фильтров нижних частот соединены с преобразователем из последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала, блок прямого быстрого преобразования Фурье, размерность которого увеличена в 2m раз, преобразователь из параллельных символов данных в последовательные.
Изобретение может быть осуществлено на соответствующей элементной базе по типовым технологиям.
Хотя описанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации заявленного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла заявленного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
Claims (2)
1. Цифровой OFDM демодулятор с децимацией частоты дискретизации, содержащий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен со входами синфазного I и квадратурного Q каналов, выполненных идентично и состоящих из двух последовательно соединенных перемножителей I и Q каналов, первые входы которых соединены с аналого-цифровым преобразователем, и двух цифровых фильтров нижних частот с конечной импульсной характеристикой I и Q каналов, при этом выход цифрового генератора опорных колебаний промежуточной частоты подключен к второму входу перемножителя I канала и через фазовращатель на 90 градусов к второму входу перемножителя Q канала, а выходы цифровых фильтров нижних частот I и Q каналов соединены с входом преобразователя из последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала, выход которого соединен со входом блока FFT (прямого быстрого преобразования Фурье), выход которого соединен со входом преобразователя из параллельных символов данных в последовательные, причем аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью получения на входе сигнала в аналоговой форме на промежуточной частоте с выхода внешнего высокочастотного блока, а также с возможностью формирования действительного цифрового сигнала и подачи его на входы перемножителей I и Q каналов, выполненных с возможностью переноса спектра OFDM сигнала с промежуточной частоты на видеочастоту с помощью генератора и фазовращателя, которые выполнены с возможностью формирования сдвинутых на 90 градусов относительно друг друга cos и sin составляющих опорного колебания на промежуточной частоте в цифровой форме, при этом перемножители I и Q каналов выполнены с возможностью параллельной подачи действительной и мнимой составляющих комплексного OFDM сигнала на соответствующие цифровые фильтры нижних частот с конечной импульсной характеристикой I и Q каналов, выполненных с возможностью предварительной фильтрации или коррекции OFDM сигнала перед подачей на преобразователь 8 последовательных OFDM символов в параллельные с отбрасыванием защитного интервала в начале OFDM символа, представляющего собой копию заключительной части OFDM символа.
2. Цифровой OFDM демодулятор по п. 1, отличающийся тем, что размерность блока FFT равна NL, где L=2m, N=2n, n обычно принимает значения от 6 до 13, a m - целое положительное число, при этом блок FFT выполнен с возможностью формирования параллельного потока данных на K выходах, а его другие NL-K выходы не задействованы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105386A RU2644609C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105386A RU2644609C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644609C1 true RU2644609C1 (ru) | 2018-02-13 |
Family
ID=61226747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017105386A RU2644609C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644609C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209338U1 (ru) * | 2021-05-27 | 2022-03-15 | Ооо "Сигнал Сибирь" | Устройство для демодуляции ofdm-сигнала с децимацией частоты дискретизации |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7289765B2 (en) * | 2002-12-27 | 2007-10-30 | Sony Corporation | OFDM demodulator |
RU2310280C9 (ru) * | 2006-03-27 | 2008-01-10 | Закрытое акционерное общество "Кодофон" | Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи (варианты), способ оценки интервала корреляции принятых ортогональных частотно-мультиплексированных символов (варианты) и устройство их реализующее (варианты) |
RU2351068C1 (ru) * | 2007-11-02 | 2009-03-27 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи mimo-ofdm |
RU122818U1 (ru) * | 2010-12-13 | 2012-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Демодулятор фазоманипулированных сигналов |
-
2017
- 2017-02-20 RU RU2017105386A patent/RU2644609C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7289765B2 (en) * | 2002-12-27 | 2007-10-30 | Sony Corporation | OFDM demodulator |
RU2310280C9 (ru) * | 2006-03-27 | 2008-01-10 | Закрытое акционерное общество "Кодофон" | Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи (варианты), способ оценки интервала корреляции принятых ортогональных частотно-мультиплексированных символов (варианты) и устройство их реализующее (варианты) |
RU2351068C1 (ru) * | 2007-11-02 | 2009-03-27 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Способ передачи-приема данных в системе радиосвязи mimo-ofdm |
RU122818U1 (ru) * | 2010-12-13 | 2012-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Демодулятор фазоманипулированных сигналов |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209338U1 (ru) * | 2021-05-27 | 2022-03-15 | Ооо "Сигнал Сибирь" | Устройство для демодуляции ofdm-сигнала с децимацией частоты дискретизации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8237595B2 (en) | Method and apparatus for bandpass digital to analog converter | |
US8693525B2 (en) | Multi-carrier transmitter for wireless communication | |
US20110188604A1 (en) | Digital Modulator and Digital-to-Analog Conversion Techniques Associated Therewith | |
WO2014016772A1 (en) | Dfts-ofdm using sampling rate conversion | |
US8934556B2 (en) | System and method for communicating with shaped cyclic time-domain waveforms | |
RU172566U1 (ru) | Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации | |
RU2644609C1 (ru) | Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации | |
US20070024477A1 (en) | DPSK demodulator and method | |
Hariprasad et al. | Comparative analysis of the BER performance of DWT OFDM over that of FFT OFDM in presence of phase noise | |
RU2286025C1 (ru) | Способ передачи и приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции, система для его осуществления, машиночитаемый носитель и применение способа для синхронизации приема сигналов квадратурной амплитудной модуляции | |
JP4292898B2 (ja) | 通信装置 | |
JP3399400B2 (ja) | 周波数偏移復調回路 | |
US8489662B2 (en) | Systems and methods for sliding convolution interpolating filters | |
RU148374U1 (ru) | Модем для сигналов со многими несущими | |
Pechetty et al. | An implementation of OFDM transmitter and receiver on reconfigurable platforms | |
RU209338U1 (ru) | Устройство для демодуляции ofdm-сигнала с децимацией частоты дискретизации | |
US8855254B2 (en) | Systems and methods for pre-averaged staggered convolution decimating filters | |
RU92272U1 (ru) | Система передачи цифровых сигналов | |
Usman et al. | Onthe complementary relationship between sampling and double sideband-suppressed carrier modulation | |
Lee et al. | Implementation of a GMSK communication system on FPGA | |
TWI577159B (zh) | 資料分配方法、訊號接收方法、無線傳送及接收裝置 | |
US11463294B2 (en) | System and method for wireless receiver communication based on variable leading bit orthogonal code sets | |
JP4429809B2 (ja) | Ofdm変調装置及びofdm変調方法 | |
RU2820855C1 (ru) | Радиолиния, защищенная от несанкционированного доступа | |
RU63147U1 (ru) | Цифровой ofdm модулятор с интерполяцией частоты дискретизации |