ฉันพยายามที่จะเข้าใจว่าการซิงโครไนซ์สัญลักษณ์ทำได้อย่างไรใน OFDM โดยใช้โทนเสียงนำ, คำนำหน้าเป็นรอบ, หรือเทคนิคอื่น ๆ

ฉันได้อ่านคำตอบต่อไปนี้ซึ่งให้คำอธิบายบางอย่าง แต่ฉันยังไม่เข้าใจทั้งหมด

วิธี demodulate สัญญาณ OFDM

วิธีประมาณจำนวนก๊อกที่จำเป็นสำหรับอัลกอริทึมการประเมินช่องสัญญาณที่ตามมา?

คำถามเฉพาะ:

1) โทนเสียงนำพบได้อย่างไร? อะไรทำให้แตกต่างจากข้อมูลทั่วไปของผู้ให้บริการย่อย จะสามารถใช้เพื่อกำหนดสัญลักษณ์เริ่มต้นและสิ้นสุดได้อย่างไร

2) หากฉันเข้าใจคำตอบข้างต้นอย่างถูกต้องคำนำหน้าวงจรสามารถใช้เพื่อค้นหาสัญลักษณ์เริ่มต้น / สิ้นสุดเพราะจะสัมพันธ์กับการหน่วงเวลาโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตามคำนำหน้าวงจรมีอยู่เพื่อ "ดูดซับ" ISI ดังนั้นถ้าคำนำหน้าถูก munged ด้วย ISI แล้วความสัมพันธ์อัตโนมัตินี้จะประสบความสำเร็จได้อย่างไร

เกี่ยวกับคุณเป็นคำถามทั่วไปเกี่ยวกับการทำ sychronization ของสัญลักษณ์ในระบบ OFDM:

1. หนึ่งในเทคนิคที่ได้รับความนิยมและใช้บ่อยที่สุดคือการส่งสัญลักษณ์นักบินหนึ่งหรือหลายสัญลักษณ์ที่เป็นที่รู้จักในเครื่องรับ สัญลักษณ์นักบินเป็นสัญลักษณ์ OFDM ที่สมบูรณ์ซึ่งค่าของแต่ละ subcarrier ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและเป็นที่รู้จักในเครื่องส่งและเครื่องรับ มันถูกทำซ้ำในอัตราที่แน่นอนซึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วของช่องที่เปลี่ยนแปลง สัญญาณที่ได้รับนั้นสัมพันธ์กับสัญลักษณ์นำร่องเพื่อตรวจจับการเริ่มต้นสัญลักษณ์ OFDM นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับการประมาณช่อง Schmidl และ Cox ได้แนะนำใน [1] เทคนิคพื้นฐานของสัญลักษณ์นำร่องที่สัญลักษณ์นักบินมีความสมมาตรพิเศษเพื่อให้สัญลักษณ์นักบินไม่จำเป็นต้องทราบที่เครื่องรับ

2. ดังที่ Jason R ได้กล่าวไว้ในความคิดเห็นของเขาถึงแม้ว่ามันจะไม่ได้เป็นจุดเริ่มต้นของมันคำนำหน้าวงจรสามารถใช้สำหรับการซิงโครไนซ์สัญลักษณ์ได้เนื่องจากการซ้ำซ้อนที่เป็นที่รู้จักในบางส่วนของสัญญาณที่ได้รับ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับช่องสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากสามารถอัปเดตเวลาหน่วงตามเกณฑ์ต่อสัญลักษณ์ นอกจากนี้จะไม่เพิ่มค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมใด ๆ อย่างไรก็ตามมันมีความไวต่อสัญญาณรบกวน [2] และน่าจะเป็นของ ISI เช่นกัน
   แก้ไข:ความล่าช้าสูงสุดที่สามารถตรวจพบได้ด้วยวิธีนี้คือความยาวของสัญลักษณ์ OFDM หนึ่งอัน ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการซิงโครไนซ์อย่างละเอียดเท่านั้น

3. มีเทคนิค "แปลกใหม่" มากกว่านี้ ในหนึ่งในตัวอย่างเหล่านี้ N-DFT (N = จำนวนผู้ให้บริการย่อย) ของสัญญาณที่ได้รับเวอร์ชันที่เลื่อนเวลาถูกคำนวณ หากคุณใช้ DFT กับหน้าต่างเวลาที่ไม่ถูกต้องแผนภาพกลุ่มดาวที่เกิดขึ้นจะไม่เป็นระเบียบ หากคุณมีหน้าต่างเวลาที่ถูกต้อง digaram การติดตั้งจะแสดงจุดกลุ่มดาวที่แตกต่างกัน สิ่งนี้สามารถตรวจพบได้โดยการคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของเอาต์พุต DFT วิธีนี้แสดงถึงต้นทุนการคำนวณสูง

เกี่ยวกับคำถามเฉพาะของคุณ

จะพบโทนเสียงนำอย่างไร อะไรทำให้แตกต่างจากข้อมูลทั่วไปของผู้ให้บริการย่อย จะสามารถใช้เพื่อกำหนดสัญลักษณ์เริ่มต้นและสิ้นสุดได้อย่างไร

เมื่อคุณซิงโครไนซ์สัญญาณที่ได้รับแล้วโทนเสียงนำจะอยู่ที่ถังขยะที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของ DFT เมื่อออกแบบระบบตำแหน่งของโทนเสียงนำในสเปกตรัมได้รับการแก้ไข มีรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งตำแหน่งของโทนเสียงนำจะเปลี่ยนไปในรูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเพื่อให้ได้การประมาณที่ดีของช่องสัญญาณทั้งในความถี่และโดเมนเวลา ไม่สามารถใช้โทนสัญญาณนำสำหรับการซิงโครไนซ์ได้เนื่องจากสัญญาณที่ได้รับนั้นจะทำการซิงโครไนซ์ก่อนที่คุณจะสามารถแยกโทนเสียงนำในโดเมนความถี่ได้ สมมติว่ามีการใช้หน้าต่างเวลาที่ไม่ถูกต้อง: ortogonality ของ subcarriers จะหายไปและผลลัพธ์ของ DFT คือการผสมของสัญลักษณ์ OFDM สองอันต่อเนื่องกัน นี่เป็นเอฟเฟ็กต์แบบไม่เชิงเส้นและไม่สามารถแยกสัญลักษณ์นักบินได้จากส่วนผสมนี้ โทนเสียงนำจะใช้สำหรับการประมาณค่าช่องสัญญาณและบางครั้งการลดสัญญาณรบกวนในเฟส
แก้ไข:ตามที่ Jim Clay ได้ชี้ให้เห็นในความคิดเห็นของเขาการซิงโครไนซ์ที่ดีผ่านโทนเสียงนักบินเป็นไปได้หากทราบค่าหยาบสำหรับความล่าช้าและการหน่วงเวลาที่เหลือไม่เกินความยาวของคำนำหน้าแบบวน

หากฉันเข้าใจคำตอบข้างต้นอย่างถูกต้องคำนำหน้าวงจรสามารถใช้เพื่อค้นหาสัญลักษณ์เริ่มต้น / สิ้นสุดได้เนื่องจากจะสัมพันธ์กับการหน่วงเวลาโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตามคำนำหน้าวงจรมีอยู่เพื่อ "ดูดซับ" ISI ดังนั้นถ้าคำนำหน้าถูก munged ด้วย ISI แล้วความสัมพันธ์อัตโนมัตินี้จะประสบความสำเร็จได้อย่างไร

เช่นเดียวกับเทคนิคการซิงโครไนซ์ทั้งหมดวิธีนี้จะได้รับผลกระทบจากเสียงรบกวนและการกระจายช่องสัญญาณและดังนั้นจึงจะทำงานได้ในระดับหนึ่งของเอฟเฟกต์ก่อนหน้านี้เท่านั้น การหาปริมาณว่ามันยังทำงานอยู่หรือไม่นั้นจะต้องมีการวิจัยอย่างละเอียดว่าโซโมนได้ทำไปแล้ว

[1] Schmidl, TM; Cox, DC; , "ความถี่ที่แข็งแกร่งและการซิงโครไนซ์เวลาสำหรับ OFDM" การสื่อสาร, ธุรกรรม IEEE บน, vol.45, no.12, pp.1613-1621, ธ.ค. 1997

[2] van de Beek, JJ; Sandell, M. ; Borjesson, PO; , "ML การประมาณค่าเวลาและความถี่ตรงข้ามในระบบ OFDM," การประมวลสัญญาณ, ธุรกรรม IEEE บน, vol.45, หมายเลข 7, pp.1800-1805, กรกฎาคม 1997

How is a pilot tone found?

ตำแหน่งของโทนเสียงนำในแง่ของผู้ให้บริการย่อยถูกกำหนดโดยโปรโตคอลสัญญาณ ตัวอย่างเช่นในกรณีของ 802.11a ผู้ให้บริการย่อยของนักบินคือ -21, -7, 7 และ 21

What makes it different than the regular data on a sub-carrier?

มันแตกต่างกันในการที่ผู้รับรู้ว่าโทนเสียงนำนั้นมีอะไรบ้าง ไม่มีความไม่แน่นอนอื่น ๆ นอกจากเสียงรบกวนและความผิดเพี้ยนที่เกิดจากการชดเชยของผู้ให้บริการสัญลักษณ์ (การกำหนดเวลา) การชดเชยผลของช่องสัญญาณ (เช่นหลายเส้นทาง) เป็นต้น

How can it be used to determine symbol starts and ends?

การเปลี่ยนแบบวงกลม (บางครั้งเรียกว่า "การเปลี่ยนแปลงบาร์เรล") จะสร้างเฟสออฟเซ็ตใน FFT's คำนำหน้าวงจรเป็นส่วนท้ายของสัญลักษณ์เพื่อจุดประสงค์ที่แน่นอนในการเปลี่ยนเวลาเป็นวงกลมกะ ดังนั้นเมื่อดำเนินการ FFT ผกผันเวลาใด ๆ ชดเชยจะสร้างเฟสชดเชยในทุกช่อง เนื่องจากเรารู้อย่างชัดเจนว่าโทนเสียงนำควรเป็นอย่างไรขั้นตอนการชดเชย (ซึ่งสอดคล้องกับการชดเชยเวลาในสัญลักษณ์ดั้งเดิม) จึงสามารถตรวจจับและแก้ไขได้

If I understand the answers above correctly, a cyclic prefix can be used to find the
symbol start/end because it will auto-correlate with some delay.

อีกครั้งมันไม่ใช่สิ่งที่สัมพันธ์กันโดยอัตโนมัติมันคือสิ่งที่ตรงกันข้าม FFT แปลการเปลี่ยนเวลาเป็นกะระยะที่เราสามารถใช้ช่องทางนักบินในการตรวจสอบ

However, the cyclic-prefix exists in order to "absorb" ISI. So if the prefix has been
munged with ISI, then how can this auto-correlation be successful?

หากไม่มีหลายเส้นทางไม่มี ISI ที่มีสัญญาณ OFDM ISI เดียวที่พวกเขาต้องกังวลคือเมื่อมีสัญญาณหลายเส้นทางที่ล่าช้าซึ่งรบกวนสัญญาณหลัก พวกเขาตั้งใจทำให้คำนำหน้าของวงจรเป็นแบบยาวกว่าความล่าช้าแบบหลายเส้นทาง "ปกติ" ดังนั้นจึงมีค่า FFT ที่ไม่เสียหายของข้อมูลที่เสียหาย

การซิงโครไนซ์เป็นงานที่สำคัญในระบบการสื่อสารที่ใช้งานได้จริง แต่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับทฤษฎีของ OFDM

การซิงโครไนซ์เฟรม

ระบบการสื่อสารที่ใช้งานได้จริง (เช่น IEEE 802.11 หรือ 802.3) แลกเปลี่ยนเฟรมที่เรียกว่าซึ่งประกอบด้วยหลายฟิลด์ซึ่งจะทำงานที่แตกต่างและเฉพาะเจาะจง โดยทั่วไปแล้วฟิลด์แรกของเฟรมคือคำนำที่เรียกว่าซึ่งมีวัตถุประสงค์เพียงอย่างเดียว

• ตรวจจับเฟรมที่มาถึง
• การซิงโครไนซ์เครื่องรับกับเครื่องส่ง
• ดำเนินการแก้ไขการรับสัญญาณอัตโนมัติ (AGC) ที่ตัวรับสัญญาณ (จำเป็นในระบบการสื่อสารไร้สาย)

คำนำมักประกอบด้วยลำดับบาร์เกอร์ซึ่งเป็นรหัสไบนารี่ที่มีออโต้คอร์แรคชันต่ำสุดที่น้อยที่สุด รหัสนี้ไม่จำเป็นต้องถูกปรับด้วย OFDM แต่มันอาจจะเป็นแบบ BPSK บนผู้ให้บริการรายเดียวภายในช่วงความถี่ที่มีอยู่ ผู้รับใช้ตัวกรองที่จับคู่กับกระแสตัวอย่างที่เข้ามา หากผลลัพธ์ของตัวกรองที่จับคู่เกินเกณฑ์ที่กำหนดอาจเป็นไปได้ว่าตรวจพบการเริ่มนำเข้า เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ออโตคอร์เรชั่นอัตโนมัติสูงสุดของรหัสบาร์เกอร์นั้นมีค่าน้อยที่สุดค่าสูงสุดของเอาต์พุตของตัวกรองที่ตรงกันจะให้ข้อมูลที่จำเป็นเพื่อจัดเรียงฟิลด์ที่ตามมาของเฟรมกับ FFT ของผู้รับ

ลำดับการฝึกอบรม

หลังจากที่พระราชปรารถฟิลด์ต่อไปของเฟรมโดยทั่วไปจะมีการจัดเรียงของ OFDM บางลำดับการฝึกอบรม จุดประสงค์หลักของลำดับการฝึกอบรมคือการประมาณค่าสัมประสิทธิ์ช่องทางของผู้ให้บริการรายย่อยไม่ใช่การซิงโครไนซ์ โพรโทคอลบางตัวแยกความแตกต่างระหว่างลำดับการฝึกอบรมแบบยาวและระยะสั้นในขณะที่ลำดับการฝึกอบรมระยะยาวสามารถพบได้โดยตรงหลังจากลำดับการฝึกเบื้องต้นและแบบสั้นนั้นแพร่กระจายในส่วนที่เหลือของกรอบ โดยทั่วไปผู้รับรู้ล่วงหน้า

• ตำแหน่งของลำดับการฝึกในเฟรมและ
• ค่าของสัญลักษณ์นักบินที่มีอยู่ในลำดับการฝึก

เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ช่องทางอาจเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาเนื่องจากการเคลื่อนย้ายของโหนดและอุปสรรคในสภาพแวดล้อมพวกเขาจะต้องมีการประเมินอีกครั้งภายในเวลาที่เรียกว่าการเชื่อมโยงกันซึ่งสามารถทำได้โดยลำดับการฝึกอบรมระยะสั้น (เช่นสัญลักษณ์นักบิน) สัญลักษณ์ เวลาในการเชื่อมโยงสามารถประมาณได้ว่าเป็นค่าผกผันของการกระจาย Doppler สูงสุด นอกจากนี้ในบางโปรโตคอลลำดับการฝึกอบรมจะถูกส่งไปยังผู้ให้บริการย่อยที่มีระยะห่างเท่ากันสองเท่าเท่านั้นในขณะที่ผู้ให้บริการรายย่อยอื่น ๆ ทั้งหมดอยู่ระหว่างการรับส่งข้อมูลที่ดำเนินการต่อ วิธีนี้ใช้งานได้เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ช่องทางของ subcarriers ใกล้เคียงมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน แบนด์วิดธ์การเชื่อมโยงกันของช่องสัญญาณเฟดสามารถคาดการณ์ได้เนื่องจากการผกผันของการกระจายสัญญาณล่าช้า

นอกจากนี้โปรดทราบว่าในระบบที่ใช้งานได้อาจใช้สัญลักษณ์นำร่องเพื่อจุดประสงค์อื่นเช่นประเมิน SNR ของผู้ให้บริการรายย่อยหรือเพื่อประเมินค่าความถี่ออฟเซตของผู้ให้บริการ (ดูด้านล่าง)

คำนำหน้าของวงจร

วัตถุประสงค์หลักของคำนำหน้าวงจรที่แทรกระหว่างสัญลักษณ์ OFDM ที่ต่อเนื่องกันคือการลดการ ISI (Inter-Symbol-Interference) และ ICI (Inter-Carrier-Interference) ไม่ใช่การซิงโครไนซ์หรือการกำหนดสัญลักษณ์เริ่มหรือสิ้นสุด

การลดลงของ ISI

เนื่องจากการแพร่กระจายคลื่นหลายเส้นทางสำเนาคลื่นหลายรูปแบบที่ส่งมาถึงผู้รับในเวลาที่ต่างกัน ดังนั้นหากไม่มีพื้นที่ป้องกันระหว่างสัญลักษณ์ OFDM ต่อเนื่องสัญลักษณ์ OFDM ที่ส่งอาจซ้อนทับกับสัญลักษณ์ OFDM ที่ตามมาที่ตัวรับทำให้เกิด ISI การแทรกช่องว่างยามระหว่างสัญลักษณ์ OFDM ที่ต่อเนื่องกันในโดเมนเวลาจะลดผลกระทบนี้ หากพื้นที่ป้องกันมีขนาดใหญ่กว่าการหน่วงเวลาของแชนเนลสูงสุดการคัดลอกหลายเส้นทางทั้งหมดจะมาถึงภายในพื้นที่ป้องกันโดยทำให้สัญลักษณ์ OFDM ที่ตามมาไม่ได้รับผลกระทบ โปรดทราบว่าพื้นที่ป้องกันอาจมีศูนย์เพื่อลดผลกระทบของ ISI ในความเป็นจริงไม่จำเป็นต้องใช้คำนำหน้าแบบวงกลมในพื้นที่ป้องกันในเทคนิคการสื่อสารแบบดิจิตอลใด ๆ เพื่อลดผลกระทบของ ISI

การลดลงของ ICI

ใน OFDM พื้นที่ป้องกันจะเต็มไปด้วยคำนำหน้าแบบวงกลมเพื่อรักษา orthogonality ระหว่างผู้ให้บริการย่อยโดยมีเงื่อนไขว่าสำเนาล่าช้าจำนวนมากมาถึงผู้รับเนื่องจากการแพร่กระจายหลายเส้นทาง หากพื้นที่ยามเต็มไปด้วยเลขศูนย์ที่เครื่องส่งสัญญาณสำเนาหลายชุดที่มาถึงผู้รับจะไม่ใช่แบบมุมฉาก (เช่นมีความสัมพันธ์กันอย่างใดอย่างหนึ่ง) ซึ่งกันและกันทำให้เกิด ICI

การชดเชยความถี่ของผู้ให้บริการ (CFO) และสัญญาณรบกวนเฟส

ในระบบการปฏิบัติงานเครื่องส่งสัญญาณออสซิลเลเตอร์ความถี่ของเครื่องส่งและเครื่องรับของเครื่องรับมักจะมีการชดเชยความถี่เล็กน้อยซึ่งเป็นสาเหตุให้เฟสลอยไปตามกาลเวลา นอกจากนี้ความหนาแน่นสเปกตรัมพลังงานของออสซิลเลเตอร์ในทางปฏิบัติไม่ได้เป็นฟังก์ชันเดลต้าในอุดมคติจึงส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนเฟส สัญญาณรบกวนเฟสทำให้ CFO เปลี่ยนไปอย่างต่อเนื่องส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วและทิศทางของดริฟท์ มีเทคนิคต่าง ๆ ในการซิงโครไนซ์ตัวรับสัญญาณกับสัญญาณที่ได้รับอีกครั้งนั่นคือเพื่อติดตามเฟสของสัญญาณที่เข้ามา เทคนิคเหล่านี้อาจใช้ประโยชน์จากการปรากฏตัวของสัญลักษณ์นักบินในสัญญาณและ / หรือใช้เทคนิคการประมาณค่าตาบอดและความสัมพันธ์

ฉันยังคงรักษากรอบ OFDMโอเพนซอร์ซสำหรับวิทยุที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ซึ่งครอบคลุมเทคนิคที่อธิบายไว้ข้างต้นในรหัส Matlab

เพื่อสรุปการตอบสนองที่ดีเยี่ยมของ Deve & Jim Clay โดยสังเขป:

การซิงโครไนซ์สัญลักษณ์ประกอบด้วยสองงานที่แตกต่างกัน - การซิงโครไนซ์สัญลักษณ์คร่าวๆที่ขอบเขตของสัญลักษณ์จะถูกประมาณและการซิงโครไนซ์สัญลักษณ์แบบละเอียดซึ่งการซิงโครไนซ์คร่าวๆจะถูกปรับเล็กน้อย บ่อยครั้งที่การซิงโครไนซ์แบบละเอียดมีความเข้มข้นน้อยกว่าการคำนวณและสามารถทำได้บ่อยขึ้นเพื่อปรับเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงในช่อง

สัญลักษณ์นำร่องซึ่งเป็นสัญลักษณ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าพิเศษที่เครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณสามารถใช้ทำการซิงโครไนซ์อย่างคร่าว ๆ ได้โดยการค้นหาสัญลักษณ์ในโดเมนเวลา ("ความสัมพันธ์อัตโนมัติ")

ขั้นตอนของผู้ให้บริการย่อยควรเปลี่ยนในลักษณะที่คาดเดาได้จากหน้าต่างหนึ่งไปเป็นหน้าต่างถัดไป ตัวอย่างเช่นใน BPSK เฟสควรเป็น 0 หรือ pi เรเดียนห่างจากค่าที่คาดไว้จากหน้าต่างหนึ่งไปยังหน้าต่างถัดไป ด้วยการลองใช้ตำแหน่งหน้าต่างที่แตกต่างกันและทดสอบผู้ให้บริการย่อยหลาย ๆ ราย นี่เป็นวิธี "แปลกใหม่"

คำนำหน้าของวงจรซึ่งเป็นความต่อเนื่องของสัญลักษณ์ที่นำหน้าไปยังจุดเริ่มต้นสามารถใช้สำหรับความสัมพันธ์ที่ดีผ่านการเชื่อมโยงอัตโนมัติ

โทนเสียงนำคือสัญญาณพาหะย่อยเฉพาะที่เลือกไว้ล่วงหน้า พวกเขามีรูปแบบการทำซ้ำที่เฉพาะเจาะจง พวกเขาจะใช้สำหรับการประเมินช่องทางและนอกจากนี้สามารถใช้สำหรับการประสานอย่างละเอียด