Главная » » Xilinx FPGA основе цифровой частотной области вмешательства Canceller
21:03
Xilinx FPGA основе цифровой частотной области вмешательства Canceller
Repeater в современной системе связи является необходимым, но если антенна трансивера ретранслятора изоляции недостаточно, весь выигрыш слишком велик, выходной сигнал обратной связи после задержки на вход, выход будет Repeater серьезные искажения сигнала, возникающие от возбуждения. В системе беспроводной связи с частотой ретранслятора, в целях сокращения расходов на размер продукта и сокращение создание станции, отправлять и получать антенны часто помещаются вместе (или очень близко). Потому что часто только направление передачи и приема антенн различных углов, так ретранслятора антенна, безусловно, направить его на антенну, принимающую сигнал, посланный через усиление, в то время как полезный сигнал, как ожидается, получит вмешательства. Если мы не вмешиваемся с обработкой сигнала, помех и суперпозиция полезного сигнала снова будет направлен сигнал усилителя, а затем увеличить вперед, интенсивность сигнала интерференции был накоплен, и в конечном итоге сделать ретранслятор не работает правильно. Этот позитивный вмешательства комментарии (помехи сигнала модуляции сигналы связи с нормальными показателями и несущей частоты в точности то же, что делает приемник имеют те же частоты накладываются помехи получил смешанные сигналы), но и на цифровую связь иметь серьезные электромагнитные помехи, которые препятствовать нормальной нагрузкой. В нисходящем канале, часто мешает существование такой обратной связи, как показано на рисунке 1.
Той же частоте ретранслятора интерференции необходимо для технологии, но и очень важный сигнал обработки районах, подверженных [1]. Традиционно, чтобы преодолеть явление метод самовозбуждения являются: (1) С строительных блоков в передачи и приема антенны; (2) увеличить доноров и переиздан ретранслятор антенны пространство изоляции. Вообще лучший вертикальной изоляции больше, чем 1 м, уровень изоляции может быть более чем на десять метров. Если нет вертикального разделения, то уровень изоляции от почти 200 метров, (3) уменьшить ретранслятора получить: в соответствии с долей восходящем и нисходящем, восходящем и нисходящем является баланс, до устранения самовозбуждением.
Хотя эти три подхода можно свести к той или иной степени негативное влияние, но в некоторых случаях, окружающей среды или системы требований к производительности, эти методы не представляется возможным. Таким образом, использование адаптивного компенсатора помех уменьшить оборудования частота ретранслятора обратной связи вмешательство в Рекомендуемой программой. Адаптивные программы на всех, в частности алгоритм работы и частотной области хороший баланс между сложностью.
WCDMA системы в качестве примера проект для обсуждения цифровой частотной области адаптивных методов отмены вмешательства достичь, и от спектральной плотности мощности и созвездия, и величина вектора ошибки (EVM) и другие показатели для оценки программы. В дизайне, в целях подтверждения алгоритм работы и для обеспечения нормальной работы приемника, при достижении поиск WCDMA ячейки процесс синхронизации три шага, и вход и выход через ПК, для сравнения и анализа данных для проверки выполнения программы.
Системные решения
Полная система после цифровой вниз преобразования из полосы данных начинается на сегодняшний день данные о частоте передняя часть, включая синхронизацию и системы интерференции состоит из двух модулей, схема системного блока показано на рисунке 2, в котором кратко описать следующим образом:
(1) в отсутствии вмешательства в случае, данные, полученные от источника входного сигнала точки, а затем построили в качестве источника WCDMA, в качестве входных данных вмешательства частотной области отмены модуля. Для того чтобы правильно запустить модуль вмешательства списания, в дизайн B точки выходной сигнал 4 пробы на чип.
(2), чтобы отразить роль частота отмены вмешательство области, в системе для имитации нарушения сигнала. Дизайн вывода после точки усилителя D (PA) в качестве помехи сигнала.
(3) с целью вмешательства в сигнал после многолучевого канала, обратно в точку B и наложения WCDMA сигнала, помех отмены повторного входа модуля. Для того, чтобы компенсировать помехи, выход будет подаваться обратно вмешательства E точки отмены модуль опорного сигнала. В дальнейшем, эта обратная связь филиала называется среднего звена, а также отмены ссылку вмешательства + усилитель называют основным звеном.
(4) вмешиваться сигнала через вмешательство частоты модуля отмены области, выход компенсируется невмешательства сигнал на модуль синхронизации, точки D. Модуль синхронизации поиск три шага, и карабкаться код, полученный заголовок. После синхронизации чип сужения спектра сигнала декодирования информации и данных, полученных, как показано на выходе точки G.
(5) в переключатель 1, вы можете выбрать: интерференционного сигнала (C точки), либо после отмены сигнала помехи (D точки) входной модуль синхронизации, и выход.
(6) в переключатель 2, вы можете выбрать: источник данных непосредственно дисплей (точки), или находится вне синхронизации данных решений (G точки).
Алгоритм планирования
Частотной области адаптивного интерференции (АИК) Модуль реализован с использованием алгоритма в частотной области LMS [2,3]. Алгоритм 1 / 2 Перекрытие быстрого преобразования Фурье (БПФ), умножая в метод частотной области для расчета прямой корреляции и быстрой свертки быстро [4]. Алгоритм основной блок-схема показано на рисунке 3, где точка является интерференционный сигнал, B сигнал обратной связи, С точки которая будет компенсирована выходом вмешательства. Включает в себя следующий цикл действий процесса, из которых K K обозначает блок данных:
(1) от коэффициентов адаптивного фильтра нажмите M частотной области W (к) при начальной установке;
(2) непрерывной временной области фильтра и входного сигнала (п) образуют блок каждого М, а затем сделать каскад из двух N точки дискретных блоков данных быстрого преобразования Фурье, он преобразуется в частотный домен сигнала U (K), и этот сигнал на вход адаптивного фильтра; где N является фильтром нажмите 2 раза числа М, т. е. N = 2М;
(3) U (K), полученные через фильтр выходного сигнала Y (К), то обратное быстрое преобразование Фурье (IFFT) обработки, он превращается в время у сигнал домена (к), как вмешательство оценки;
(4) Расчет г помехи сигнала (к) и у (к) разницей, что, в конце сигнал отмены вмешательства D (K), а затем генерировать полезного сигнала в частотной области значений D (K) для следующего фильтра нажмите коэффициенты используются итерации;
(5) использование частотного сигнала LMS мере средний квадрат ошибки, то есть в соответствии с D (к) и U (К) W (K) будет обновлен, и это обновленное значение к шагу (2) в использовании. Перейти к шагу (2), неоднократный итерации, пока помехи устранены.
С традиционного алгоритма во временной области LMS, с использованием частотной области LMS алгоритм может уменьшить сложность вычислений. Предполагая, вход реального сигнала, номер фильтра крана. Могут быть получены, в частотной области и временной области LMS LMS вычислительных отношение сложности . На практике, вмешательство в задержке воздушного транспорта будет намного больше, чем сигнал обратной связи о задержке, то число отводов необходимо, чтобы компенсировать большие помехи. Пусть M = 1024, то частотной области LMS алгоритм может быть временной области LMS алгоритм, чем скорость в 16 раз. Для простоты, в этом документе, чтобы взять М = 64, с использованием частотной области LMS алгоритма вычисления точки зрения о времени алгоритм LMS домен может быть быстрее, чем в 1,5 раза.
WCDMA синхронизации алгоритм
Для любого одной системы к нормальной работы системы необходимо обеспечить синхронизацию. WCDMA сотовых поиска разделен на три этапа, а именно основные синхронизации, синхронизации и экспериментальных помощь поиск в три этапа [5]. PSC первичного кода синхронизации с использованием полученных данных первичного канала синхронизации (ПСЧ), чтобы сделать, связанного с местом пика определяется в соответствии с соответствующими голову тайм-слот. После завершения синхронизации в главных и второстепенных фазовой синхронизации для определения местоположения и текущей ячейки заголовка скремблирование кодовый номер группы в использовании. Метод заключается в использовании вторичного кода синхронизации (SSC), чтобы сделать соответствующие. Заключительный этап экспериментального поиска, использование было карабкаться код номер группы и информацию заголовка, пересекая первичной скремблирования группы кода, все из восьми возможных первичных кодов скремблирования, соответственно, и экспериментального канала (CPICH), чтобы сделать соответствующие. Крупнейший корреляции стоимости в соответствии с завершить скремблирования номер кода. Видно, что после трех шаг синхронизации WCDMA, вы можете получить первичные скремблирования текущей ячейки номер кода и информации кадровой синхронизации. Синхронное трехступенчатая схема показана на рисунке 4.
Из-модуль синхронизации для 4 образца получили сигнал, и модуль синхронизации можно просто использовать процесс поиска в пределах одного образца данных, сначала по-дискретизации сигнала на следующей выборки. Кроме того, в целях соответствия передаваемого сигнала, принимаемого сигнала сначала проходит через корень косинусоидальным согласованный фильтр, а затем следующий образец чипа скорости, как показано в точке B.
Моделирование и результаты испытаний
Результаты моделирования
Прежде всего, через силу спектральной диаграмме плотности (PSD) проверки, через выход АПК кривые сигнала PSD и отправлять же источник информации PSD кривой. Рисунок 5 показывает сигнала к помехам соотношение -10 дБ с фиксированной точкой результаты моделирования, когда алгоритм.
В частности, в случае отсутствия АПК, выходной сигнал спектра колебания в пределах главного лепестка и снижение дБ значение уменьшается главного лепестка. По АПК, выходной сигнал колебания в пределах главного лепестка спектра для улучшения базовой, фундаментальной ценностью снизилась дБ входного сигнала равна первоисточник снижение дБ значения, что свидетельствует о производительности АПК хорошо.
Во-вторых, путем сравнения количественных показателей ЭВМ [3], 6 показаны сигнала к помехам соотношение-10dB EVM, когда индикатор видно, АПК алгоритм может эффективно отменить вмешательства и улучшить созвездия.
Оборудование тест показывает
В аппаратной реализации, использования платформы для разработки Virtex II совета. V2P30 FPGA чип, который имеет 136 злостных мультипликаторов и блок памяти, и алгоритм адаптивной фильтрации для удовлетворения большого числа точек БПФ, требует много мультипликаторов и требования к памяти. Кроме того, большое количество клеточных поиска может быть достигнуто фрагмент модуля и связанные с тестовой платформы для создания.
Кроме того, для простой тестовой платформой видео, использование VGA-интерфейс для завершения тестовой платформы для окончательного тестирования и проверки. XUP Virtex II PRO доска с высокой точностью FMS3818 чипа ЦАП, для достижения желаемых целей. Программное обеспечение выбранного ISE8.2.03i, соответствующие Chipscope 8,2 версии.
Оборудование, необходимых для реализации частотной области АПК, сотовые синхронизации поиска, WCDMA источника генератора, тестовая платформа 4 больших модулей. АПК модуль, который может быть разделен на большое число точек БПФ, и соответствующую строку и и преобразования строк, и другие основные функции. Конструкция состоит из пяти основных модулей: верхнего уровня модуль, модуль обработки АПК, источник генератор, ячейки поиска и тестовой платформы. БПФ модуля, используя Xilinx Core IP (IP-ядер) для завершения; строку и и блок оперативной памяти могут быть использованы для достижения строки; модуль обработки данных для использования SRL16 структуры как можно достичь, чтобы сохранить ресурсы.
Система тестирования в соответствии с идеей целое части для завершения первого испытания каждого модуля в отдельности, затем объединил некоторые модули для завершения испытаний, и, наконец, испытания всей системы. Это позволяет раннего обнаружения ошибки и ее ликвидации в начальной стадии. ChipScope для завершения испытаний во многом зависит от использования их сбора данных, а затем импортировать данные в MATLAB, и с фиксированной точкой моделирования, ModelSim сравнить выход для завершения анализа данных для обеспечения работы чипа и результаты моделирования же. В тесте, все площади испытательной платформы волны для тестов.
