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无线通信系统的基本结构

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蝶蝶已蝶已蝶蝶 发表于 2021-1-3 11:58:51 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
数字无线系统的根本布局


目次



先提一嘴

本文从发射端和吸收端两个方面简朴论述一个数字无线通信系统的根本布局,大概存在一定的不完整之处。
发射端

二进制比特

发送上位机产生二进制比特数据,此处没什么好说的
加扰

加扰(Scrambling)的主要目的是用于将二进制比特随机化,使用的方式是将加扰码和原始的二进制比特相乘,此处的加扰码是一种伪随机的噪声序列。
加扰的目的主要是:

  • 制止出现长连的0和1
  • 加密
  • 扩频
  • 有时也可以用于区分设备
此处要注意的是,加扰和交织是两个乍一看相似,都是将数据打乱,但是实在区别很大,此中硬件上的实现也完全差别,加扰是通过加扰码与数据的乘积得到,但是交织是通过特定的内存读写顺序来改变数据的读写顺序。
信道编码

许多人一开始分不清信源编码和信道编码的区别,实在明白了就很简朴:
信道编码的主要目的是将码由短变长,增加码字之间的相关性
信源编码的主要目的是将码由长变短,增加码字之间的有效性
在一些研究生复试的提问环节,就会有老师很喜欢问二者的区别,以及二者为什么不一起实现
信道编码的分为两个大类,分为分组码和卷积码两个大方面,此中分组码是无影象的,而卷积码是有影象的,类似于有限状态机(大概马尔可夫过程)。
现在常用的系统中的信道编码方案有最根本的卷积码,以及在卷积码上到场了删余等其他利用的turbo码,称为turbo码的原因是因为其译码是所采取的译码布局具有循环迭代的特性,就像发动机的涡轮一样,故得此名,turbo码现在。由于turbo码的译码较为复杂,所以又根据奇偶校验码研发了低密度奇偶校验码(LDPC),LDPC码现在广泛运用于4G和5G通信中,现在实现较为成熟。除此之外,另有华为提出的极化码,这此中创新性的提出了信道极化的概念,将多个信道通过简朴的加法运算将极化为一半是高正确率的信道,即堕落的概率很低,以及一半是低正确率的信道,即堕落的概率很高。这一创新的设计被用在了5G的控制信道中。
交织

正如上述对于加扰的先容中提到的一样,交织(Interweave)这一概念就像它的名字一样,就像纺织厂里的纺车一样,将一串数据变长一张网,首先将一串数据横着放入一个矩阵,并将这串数字竖着从矩阵中取出,简朴画了个图演示了一下。
   
交织有一个很好的利益就是如果数据出现丢失,不会出现一连的丢失,同样也包管了安全性。
其硬件实现的方式就是在FPGA中创建一个RAM,对读取到的数据举行缓存,然后通过特定的所在举行输出,就可以举行交织,解交织的原理本质上是一样的。
映射

此处的映射,本质上就是调制,这里的调制指的是数字调制,他与我们传统意义上说的调制有很大的区别,大概学过通信原理都知道,模拟调制就是对发射的信号,乘以一个高频的载波,将其搬到高频处举行发射。但是数字调制差别,数字调制要做的是将原本的二进制数据酿成复数,即a+b*j的形式,映射到星座图上,差别的调制方式对应差别的星座图映射,这样可以增大频谱的使用率,并减小干扰。
过采样

颠末
成型滤波器

数字上变频

数模转化

模拟上变频

功放发射

吸收端

低噪放大器

模拟下变频

模数转换

数字下变频

从模数转化出来的信号实在不是我们真正想要的数字信号,因为其频率依旧很高,一般的信号处置惩罚器无法对其处置惩罚,所以需要一个数字下变频的过程将采样频率调低。详细在工程当中的步调为

  • 混频
  • 过低通滤波器
  • 过CIC滤波器或FIR滤波器采样
匹配滤波

匹配滤波器和成型滤波器是成对出现的
同步

平衡

平衡所使用的滤波器是现代滤波器
讯断

讯断的本质实在就是解调,通过对星座图上的点举行讯断,得到正确的信息,讯断的依据是根据数据在星座图上的点和标准的点哪一个更加靠迩来举行讯断,此中“靠近”就涉及到讯断隔断的依据。除此之外,更重要的是这里的讯断的效果实际上并不是最终的效果,而是对应一种概率,即似然概率,因为当一个数据在星座图上的位置处于一个很尴尬的位置时,就需要思量堕落的概率,此处的概率一般用于译码时的先验知识。
解交织

和交织类似,通过特定的所在读取得到正确顺序的效果
译码

根据差别的信道编码方式,有差别的译码方式。此中较为经典的是MAP算法,以及将其映射到对数域的LOG-MAP算法,以及将对数域中的求最大值的函数举行近似替换得到的MAX-LOG-MAP算法。
解扰

解扰和加扰相互对应,使用同一套扰码即可规复。
跋文

这个博客大概会恒久更新
本文于2021年1月1日开始创作

来源:https://blog.csdn.net/lisikai258/article/details/112058296
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