OFDM水声通信系统定时同步的FPGA实现

OFDM水声通信系统定时同步的FPGA实现

OFDM水声通信系统定时同步的FPGA实现
0 引 言

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division
Multiplexing，OFDM)技术是一种多载波调制技术，它将宽带信道分解为相互正交的一组
窄带子信道，利用各个子信道进行并行数据传输，因此其频谱利用率高、抗多径衰落能
力强。目前已经在数字视频广播(DVB-
T2)、无线局域网(802.11a/g])等系统中成功得到应用，并且成为第四代移动通信的核心
技术之一。水声信道是一个时、空、频变的多径信道，它具有强多径、窄频带和强噪声
等特点，将OFDM传输技术应用到水声通信中，已成为水声通信的研究热点之一。

OFDM系统自身的正交多载波调制特点，决定了其对同步误差十分敏感。能否实现准确的
符号定时同步和载波频率同步，将直接影响到OFDM通信系统的性能。由于线性调频(Lin
ear Frequency Modula-
tion，LFM)信号具有良好的时频聚集性，使得LFM信号适合作为OFDM水声通信系统的定时
同步信号。在接收端，利用LFM信号的自相关特性检测其相关峰的位置，可以实现OFDM水
声通信系统的定时同步。

1 基本原理介绍

1.1 OFDM水声通信系统原理

典型的OFDM水声通信系统原理框图如图1所示。
[pic]

输入的数据符号经过DQPSK映射成一个复数数据序列X[O]，X[1]，…，X[N一1]，经过串并
转换后将N个并行符号调制到N个子载波上，经过IFFT后成为时域抽样值x[n]：
[pic]

再经过添加循环前缀(Cyclic
Prefix，CP)、插入LFM同步信号、D/A转换等步骤，最后经水声换能器转换成声信号在水
声信道中传输。在接收端，信号经接收换能器转换成电信号，经信号调理以及A/D采集、
FFT等一系列逆过程，即可完成数据符号的解调。