[發明專利]一種基于DDS原理的OFDM發射機的實現方法

有效

• 申請號: 201310115688.3
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103200145A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 劉三軍;馬猛;焦秉立
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 賈曉玲

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種新的OFDM發射機設計方案。

背景技術

早在20世紀60年代，頻率復用、信號頻譜相互覆蓋的多載波并行傳輸思想就已經被提出來。在這種多載波并行傳輸的系統中，信道被分成N個子信道，每個信道可以單獨傳輸數據而不會干擾，并且相鄰信道的信號頻譜出現50%的重疊。與之前的FDM相比，這種技術的信號頻帶可以重疊，頻譜利用率高，但實現起來比較困難；即在發射端和接收端分別需要N個彼此正交的調制器和解調器，如果采用濾波器來實現的話，很難保證濾波器之間的正交性。

直到上世紀70年代，Weinsetin和Ebert把離散傅里葉變換應用到并行傳輸系統中，提出了正交頻分復用（OFDM，Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing）技術，利用離散傅里葉變換對（IFFT/FFT）來實現多個調制和解調器的功能，而不采用多個濾波器的方案，從而降低了OFDM的實現難度。而隨著采用FFT實現OFDM方案的提出，以及近年來半導體技術、數字信號處理技術等的發展，OFDM被廣泛應用到數字音頻廣播、數字視頻廣播、無線局域網以及移動通信系統中，比如IEEE802.11標準已經將OFDM設定為無線局域網的標準。

基于IFFT的OFDM發射機方案是目前普遍采用，而且幾乎是唯一采用的OFDM實現方案，如圖1所示，該OFDM發射機是先利用IFFT模塊將頻域的序列反變換成時域的序列，再經過若干倍的插值濾波、D/A轉換、載波調制、功放等步驟，最后經由天線將信號發送出去。然而，IFFT模塊本身的結構比較復雜，消耗資源也較多，尤其是當變換的點數較多時，其復雜度和消耗資源量將會成倍增長，實時性要求也提出了嚴峻的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于DDS原理的OFDM發射機實現方案。

本發明提供的OFDM發射機的結構如圖2所示，圖2中的核心模塊為基于DDS原理的頻域時域序列變換模塊，該模塊的具體實現如圖3所示，具體包括：

1）生成k路子載波序列為,n＝0,1,2,...,MN-1，ω_k代表第k路子載波的數字角頻率；

2）將各路數字子載波序列與頻域信號X(k)分別相乘，得到各個支路的時域序列，,n＝0,1,2,...,MN-1，其中X(k)代表頻域信號序列，N代表OFDM子載波的數目，M代表插值倍數；

3)將N個支路的時域序列s_k(n)關于k相加，通過計算,n＝0,1,2,...,MN-1，直接得到時域序列s(n)，s(n)代表送給D/A的時域數字序列。

本發明X(k)代表頻域信號序列，s(n)代表送給D/A的時域數字序列，N代表OFDM子載波的數目，M代表插值倍數。比如在以往的OFDM發射機中，M=8就意味著把序列X(k)進行IFFT變換之后，得到序列x(n),n＝0,1,2,...,N-1，再把x(n)進行8倍的插值濾波，得到s(n),n＝0,1,2,...,MN-1。

圖2中每個乘法單元代表I、Q兩路分別乘上余弦數字序列和正弦數字序列；每個X(k)都是復數，比如對于16QAM，X(k)等于±1±j、±1±3j、±3±j或±3±3j中的一個。s_k(n)實際上是X(k)和相乘，再取實部的結果。設X(k)＝I(k)+jQ(k)，算出s_k(n)的表達式如下：

sk(n)=Re[X(k)Aejωkn]]]>

＝Re{[I(k)+jQ(k)][Acosω_kn+jAsinω_kn]}

＝I(k)·Acosω_kn-Q(k)·Asinω_kn????（1）