Page 29 - 网络电信2023年4月刊

光 通 信

图４ 发射端快速傅里叶逆变换模块部分时序图

称的128点频域符号进入快速傅里叶逆变换模块。xn_re、xn_im 6所示滑动对齐时,将出现一组相关峰值。该平台采取多段长度
分别表示频域符号的实部和虚部,通过xn_index指示输入信号下 较短的序列代替单一的同步序列,以避免相关峰值的平台效应和
标,且每隔3个频域符号就有1个符号被置零,满足自适应偏置光 在数据载荷部分出现的可能性。同时,将最后一个同步序列的值
正交频分复用方案的载波要求。busy信号转为高电平时表示IP 全部取反,以得到一个负值的相关峰,从而增加快速傅里叶窗口
核开始对输入的频域符号进行快速傅里叶逆变换。在第1组频域 检测的准确性。取连续25个互相关值的绝对值,求其平均,继而
符号转换完成后,dv信号由低转高,128点的时域信号伴随着xk_ 乘以8倍,得到更为合适的动态门限值,存储进Sync_Threshold寄
index的指示下标相继输出。xk_re、xk_im分别表示输出时域信 存器,用于峰值判定。
号的实部和虚部,且xk_im 几近为0,符合厄米特对称的性质,满
图６ 接收端收发序列符号同步窗口
足可见光通信中实数信号的需求。当每一组OFDM时域信号开始
输出时,输出信号done升高一个时钟周期,xk_index归0,并开始
新一轮从0至127的逐渐累加。因为FFTIP核中已经添加循环前缀
使能,快速傅里叶逆变换模块可以自动添加循环前缀。
3.2 自适应直流偏置模块
频域符号经过快速傅里叶逆变换模块转换为实数时域信号
后,仍为双极性信号,尚不满足可见光通信非负性的需求。因此
根据文献[10],为每4个时域信号采样点:xn,xn+N/4,xn+N/2,xn+
3N/4,n=0,1,2,…,N/4-1,依照式(1)添加相同的直流偏置。图5
中abo_data即为时域信号添加自适应直流偏置并经过数模转换
后的时序图。此时的时域信号已经满足可见光通信中非负实数
信号的要求。
3.3 前导序列模块 从图7中可以明显看出,收发序列对齐后,会出现一组连续
可见光通信数字基带系统中每一帧的前导序列中包含一组 的相关峰值,且最后一个相关峰值为负值,绝对值均远大于其它
短训练序列和一组长训练序列,分别用于符号同步以寻找每一帧 未对齐时刻的互相关值,此时即可判定找到了快速傅里叶变换窗
快速傅里叶变换的窗口位置 [13] 和信道的估计与均衡。 口位置,也不会出现伪同步的现象。应当注意,在 FPGA 中建立
由于背景光源和系统收发电路中热噪声等的干扰,短训练序 的存储空间需要比同步序列多一段长度,用于缓冲数据的运算与
列到达接收端后会出现一定的失真。因此在该系统中,接收端存 处理,以保证有效数据不会丢失。
储着通过线性反馈移位寄存器生成的自相关性能良好的 m 伪随 长训练序列位于每一帧前导序列中的短训练序列之后,通常
机序列。随着数据一帧一帧地到达接收端,当收发同步序列如图 采用两组相同的 OFDM 数据符号,主要用于信道的估计与均衡。

图５ 添加自适应直流偏置后的时域信号时序图

48 网络电信 二零二三年四月