Цифровой ofdm демодулятор с децимацией частоты дискретизации

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Изобретение относится к области связи. Технический результат изобретения заключается в экономии объема передаваемых служебных сигналов из ресурсов для всех UE.

Изобретения относятся к поддержке переменных интервала между поднесущими и продолжительности символа для передачи символов OFDM и других форм сигнала, связанных с ними циклических префиксов.

Изобретение относится к беспроводной связи. Настоящее изобретение относится к способу и устройству, которые позволяют терминалу передавать сигнал для связи между устройствами (D2D связи) в системе беспроводной связи.

Изобретение относится к области беспроводной связи и раскрывает в частности способ передачи на два или более устройства беспроводной связи. Способ включает в себя передачу первой секции преамбулы согласно первому формату, причем первая секция преамбулы содержит информацию, предписывающую устройствам, совместимым с первым форматом, откладывать передачу, передачу второй секции преамбулы согласно второму формату, причем вторая секция преамбулы содержит информацию выделения тона, причем информация выделения тона идентифицирует два или более устройства беспроводной связи; и передачу данных одновременно на два или более устройства беспроводной связи, причем данные содержатся в двух или более поддиапазонах.

Изобретение относится к области беспроводной связи и раскрывает в частности способ передачи на два или более устройства беспроводной связи. Способ включает в себя передачу первой секции преамбулы согласно первому формату, причем первая секция преамбулы содержит информацию, предписывающую устройствам, совместимым с первым форматом, откладывать передачу, передачу второй секции преамбулы согласно второму формату, причем вторая секция преамбулы содержит информацию выделения тона, причем информация выделения тона идентифицирует два или более устройства беспроводной связи; и передачу данных одновременно на два или более устройства беспроводной связи, причем данные содержатся в двух или более поддиапазонах.

Изобретение относится к системам беспроводной связи и относится к способу передачи зондирующего опорного сигнала (SRS) восходящей линии связи пользовательским оборудованием (UE) стандарта долгосрочного развития (LTE).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи.

Изобретение относится к области беспроводной связи. Технический результат изобретения заключается в сокращении нагрузки на нисходящую линию связи LTE в лицензируемом спектре путем выгрузки ее в нелицензируемый спектр.

Изобретение относится к области передачи/приема телевизионного сигнала стандартной и/или высокой четкости и стереофонического и/или многоканального звукового радиовещания. Техническим результатом является обеспечение устойчивого приема цифровой телевизионной программы в движущемся транспорте в условиях пониженной напряженности поля при наличии многолучевости распространения радиосигнала, узкополосности канала передачи и быстрой смены фазовой структуры поля при движении транспорта. Предложено на стадии передачи в зависимости от возможности использования полос радиочастотного спектра I-III диапазонов очень высоких частот применить полосы радиоканала 50×n кГц, где n=1, …, 20, при заданном разносе между несущими ортогонального частотного разделения каналов, при этом в процессе канального кодирования производят уменьшение пик-фактора сформированной информации в определенной последовательности: сначала реализуют метод резервных несущих, составляющих около 5% несущих каналов основного сервиса и надежных данных и рассеянных случайным образом, а затем применяют алгоритм адаптивного активного расширения созвездия, обеспечивая преобразование области отсечения в шумовую составляющую в возможной области расширения сигнального созвездия и удаление внеполосного искажения путем фильтрации. Также на передаче в состав служебных несущих дополнительно включено несколько синусоидальных сигналов, частота которых кратна частоте последовательности символов с активным и защитным интервалами, так что эти сигналы оказываются непрерывными в выделенных приемниками декодированных сигналах и могут дополнительно эффективно использоваться для синхронизации передаваемой информации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи.Технический результат состоит в повышении качества связи. Для этого способ содержит прием сигнала, соответствующего множеству модулированных сигналов, причем каждый из упомянутого множества модулированных сигналов соответствует уникальному электронному устройству. Способ содержит фильтрацию принятого сигнала с помощью множества фильтров, каждый из которых согласован с соответствующим фильтром в соответствующем электронном устройстве, чтобы получить отфильтрованный сигнал для соответствующего электронного устройства. Способ содержит выполнение операции быстрого преобразования Фурье (FFT) в отношении отфильтрованного сигнала, чтобы получить демодулированные данные, соответствующие соответствующему электронному устройству. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Техническим результатом заявленного изобретения является создание системы передачи данных в заданных интервалах времени на основе технологий OFDM и TDD с улучшенной защитой от внешних радиопомех объекта эксплуатации. Система содержит аппараты передачи данных в заданных интервалах времени, работающие в ведущем и ведомом режимах по циклограмме, задаваемой от внешних аппаратов передачи данных в заданных интервалах времени, и осуществляющие передачу данных в заданных циклограммой интервалах времени, отведенных для передачи и приема данных, и запирающие собственный приемник (запирает радиомодуль в режиме приема) в других интервалах времени. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области связи, изобретения обеспечивают способ и устройство выделения ресурсов. В объеме существующих пилотных затрат ресурсов DMRS с помощью нового распределения портов осуществляется ортогональный способ синтеза (DMRS) для 24 или менее потоков данных. Решение включает в себя: определение согласно информации о конфигурации сети, что количество уровней опорного сигнала демодуляции (DMRS) базовой станции равно N; и, если 8<N≤12, распределение N портов DMRS, соответствующих количеству уровней DMRS, на три группы CDM на ресурсном блоке RB; если 12<N≤24, распределение N портов DMRS, соответствующих количеству уровней DMRS, на шесть групп CDM на RB; или, если N≤8, распределение N портов DMRS, соответствующих количеству уровней DMRS, на две группы CDM на RB. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области связи, изобретения обеспечивают способ и устройство выделения ресурсов. В объеме существующих пилотных затрат ресурсов DMRS с помощью нового распределения портов осуществляется ортогональный способ синтеза (DMRS) для 24 или менее потоков данных. Решение включает в себя: определение согласно информации о конфигурации сети, что количество уровней опорного сигнала демодуляции (DMRS) базовой станции равно N; и, если 8<N≤12, распределение N портов DMRS, соответствующих количеству уровней DMRS, на три группы CDM на ресурсном блоке RB; если 12<N≤24, распределение N портов DMRS, соответствующих количеству уровней DMRS, на шесть групп CDM на RB; или, если N≤8, распределение N портов DMRS, соответствующих количеству уровней DMRS, на две группы CDM на RB. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение касается системы связи, относящейся к проекту партнерства третьего поколения развитого универсального наземного радиодоступа долгосрочного развития. Изобретение раскрывает способ и устройство для передачи и приема зондирующего опорного сигнала (SRS) в сети. Определяется полоса пропускания, выделенная сетью для передач одного или более каналов произвольного доступа. Конфигурация полосы пропускания SRS изменяется путем установки максимального значения полосы пропускания конфигурации полосы пропускания SRS на значение, которое предотвращает перекрытие полосы пропускания, выделенной для передачи одного или более каналов произвольного доступа. SRS передается в соответствии с полосой пропускания из измененной конфигурации полосы пропускания SRS. Информация касательно конфигурации полосы пропускания SRS предоставляется оборудованию пользователя (UE) сетью. 4 н. и 31 з.п. ф-лы, 1 табл., 15 ил.

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, 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 увеличенной размерности, равной NL, где L2m, 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.

Наверх