無線通訊OFDM調(diào)制的實(shí)現(xiàn)

如前面所討論，如果FFT為了資源共享采用不同速率的時(shí)鐘，則需要pre-FFT數(shù)據(jù)緩沖器。在接收通道上，每當(dāng)輸入數(shù)據(jù)開始寫入單緩沖器時(shí)，循環(huán)前綴移除模塊開始記數(shù)。當(dāng)整個(gè)數(shù)據(jù)包都被寫入這個(gè)單緩沖器時(shí)，記數(shù)值開始從0地址被讀出。

　　對(duì)于固定的FFT size，由于讀時(shí)鐘頻率并不比寫時(shí)鐘慢，用一個(gè)單緩沖器就夠了。但如果FFT size是變化的，一個(gè)單緩沖器恐怕就不夠了。舉個(gè)特殊的例子，假設(shè)兩個(gè)時(shí)鐘工作在同一頻率。在這種情況下，當(dāng)新的數(shù)據(jù)被寫入內(nèi)存，上一個(gè)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)會(huì)從同一個(gè)存儲(chǔ)地址被讀出。如果上一個(gè)數(shù)據(jù)包的FFT/IFFT size更大，那么當(dāng)前包的寫操作會(huì)早在上一個(gè)數(shù)據(jù)包讀操作完成前結(jié)束。這樣的話，為了阻止寫入過多的數(shù)據(jù)，就必須延遲上行數(shù)據(jù)流模塊的運(yùn)行直到上一個(gè)大數(shù)據(jù)包的讀操作完成。

　　所幸的是，這種背壓只會(huì)在FFT size由大變小時(shí)才會(huì)被施加。在實(shí)際的系統(tǒng)中，F(xiàn)FT size不太可能頻繁的改變。如果它只在幀邊界改變，由于幀符號(hào)之間是靜止區(qū)，就永遠(yuǎn)不會(huì)施加背壓。此外，為了避免使用背壓，讀信號(hào)和FFT核可以采用更高速率的時(shí)鐘，這樣讀操作會(huì)在寫操作之前完成。所需的時(shí)鐘頻率取決于最壞情況下FFT size的變化比。舉個(gè)極端的例子，如果FFT size從2048減到128，那么讀時(shí)鐘的頻率至少需要比寫時(shí)鐘快16倍。

　　在發(fā)射數(shù)據(jù)通道上，CP移除子模快只是將輸入數(shù)據(jù)按次序?qū)懭雴尉彌_器。同樣的數(shù)據(jù)以不同的速率被讀出。圖9講述了pre-FFT的數(shù)據(jù)操作。在接收通道上，數(shù)據(jù)通過天線進(jìn)入OFDM解調(diào)器，其后通常還接有IF調(diào)制解調(diào)器。這樣，接收模式下的pre-FFT模塊不會(huì)再對(duì)上行數(shù)據(jù)流模塊施加背壓。對(duì)于TDD操作，在pre-FFT數(shù)據(jù)緩沖時(shí)，可以復(fù)用post-FFT雙端口RAM實(shí)現(xiàn)位反轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@些操作在時(shí)間上是錯(cuò)開的。

圖9：循環(huán)前綴移除操作前后的數(shù)據(jù)包比較。

時(shí)鐘方案：該設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)時(shí)鐘域，clk_f和clk_s。FFT核運(yùn)行在快時(shí)鐘clk_f上。當(dāng)時(shí)鐘clk_f比clk_s快時(shí)，兩個(gè)時(shí)鐘域?qū)?huì)存在異步。握手信號(hào)將會(huì)被插入來同步域間的控制信號(hào)。盡管在實(shí)際系統(tǒng)中時(shí)鐘clk_f的頻率通常為clk_s頻率的幾個(gè)整數(shù)倍，但在這個(gè)設(shè)計(jì)中，兩者頻率也可以相同。這里，兩個(gè)時(shí)鐘必須同步。由于單緩沖器存儲(chǔ)深度的限制，如果兩個(gè)時(shí)鐘同步而只是速率不同，就必須去掉解調(diào)器中的時(shí)鐘同步模塊。不過在實(shí)際系統(tǒng)中不需要考慮這一點(diǎn)，因?yàn)槿绻鸉FT核沒有被復(fù)用就沒必要使用pre-FFT緩沖器了。

　　接口和I/O端口：該設(shè)計(jì)實(shí)例使用了數(shù)據(jù)傳輸控制的Avalon Streaming協(xié)議。為了支持大小可變的FFT size、循環(huán)前綴，以及FFT方向運(yùn)行時(shí)間(run time)的變化，必須對(duì)這些run time信號(hào)進(jìn)行緩沖并把它們與輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包開始(SOP)信號(hào)對(duì)齊?！　　　?p>　　該實(shí)例中也通過Avalon Stream信號(hào)sink_ready(輸入準(zhǔn)備好信號(hào))和source_ready(輸出準(zhǔn)備好信號(hào))來支持背壓。循環(huán)前綴插入模塊中輸入準(zhǔn)備好延遲選0和輸出準(zhǔn)備好延遲選44。循環(huán)前綴移除模塊的輸入準(zhǔn)備好延遲選0。不過，因?yàn)檩敵鰯?shù)據(jù)取自存儲(chǔ)器，后面的緩沖器讀取子模塊的輸出準(zhǔn)備好延遲選2。由于FFT核為延遲0，為了實(shí)現(xiàn)與FFT核的連接，需要在在緩沖讀模塊與FFT核之間插入一個(gè)延遲適配器。延遲適配器用延遲2接收輸入數(shù)據(jù)，然后用延遲0輸出數(shù)據(jù)。適配器也支持背壓并把可重配置的循環(huán)前綴的大小和FFT的方向信號(hào)與輸出數(shù)據(jù)包對(duì)齊。

　　調(diào)制解調(diào)的輸入輸出信號(hào)是有符號(hào)的定點(diǎn)格式但位寬度是可配置的。在可變流模式中，IFFT核的輸出數(shù)據(jù)具有基于最大IFFT size的滿分辨率。如果必要，可以在循環(huán)前綴插入模塊中切斷數(shù)據(jù)序列，也可以設(shè)置位寬參數(shù)。圖10所示為OFDM調(diào)制解調(diào)模塊的I/O端口。

圖10：OFDM調(diào)制解調(diào)模塊的I/O接口。