傳輸更多的數(shù)據(jù)，提高信道頻帶利用率；在實(shí)際的頻帶傳輸系統(tǒng)中，由于信道的頻率資源有限，因而要求有效地利用信道頻帶，希望盡量提高信道頻帶的利用率；在有限的信道頻帶內(nèi)，傳輸高速數(shù)據(jù)。為此，必須采用Μ進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式，將高速的二進(jìn)制碼經(jīng)過Μ進(jìn)制(Μ>2)數(shù)字調(diào)制后，使已調(diào)信號(hào)頻帶達(dá)到給定的限帶要求。但是，在考慮信息傳輸有效性的同時(shí)，必須兼顧信息傳輸?shù)目煽啃裕簿褪且乖撓到y(tǒng)的誤碼率達(dá)到一定的性能指標(biāo)，這與采用不同的Μ進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式有關(guān)。當(dāng)Μ增加時(shí)，其頻帶利用率有所提高，然而為保證系統(tǒng)達(dá)到一定程度的誤碼性能，就必須以增加信號(hào)的平均發(fā)射功率作為代價(jià)。所以，適當(dāng)選擇Μ值，可以降低傳輸相同數(shù)據(jù)時(shí)要求的最低碼率，同時(shí)信噪比又降低，當(dāng)進(jìn)行Μ進(jìn)制數(shù)字調(diào)制時(shí)，在某一時(shí)刻，發(fā)送信號(hào)的幅值與相位就可能出現(xiàn)多種可能性。將左右可能性描繪在一個(gè)直角坐標(biāo)系中，就構(gòu)成了星座。所以說，星座映射模塊的主要作用，就是對原碼流進(jìn)行Μ進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，用來降低符號(hào)速率，在有限帶寬的信道內(nèi)，傳輸更多的數(shù)據(jù)，提高信道頻帶利用率，根據(jù)不同的速率要求，0FDM的子載波需要用BPSK，QPSK,16QAM或64QAM調(diào)制方式，經(jīng)過卷積編碼器和交織器后，串行的數(shù)據(jù)流每1，2，4，6個(gè)比特分為一組，以一定的規(guī)則映射成復(fù)數(shù)，形成BPSK，QPSK, 16QAM, 64QAM符號(hào)。星座映射采用16DAPSK映射，16DAPSK映射相對于16QAM映射的好處是前者可以采用非相干的解調(diào)，由于0FDM系統(tǒng)受頻偏影響很大，所以這一調(diào)制方式可以減小頻偏對于每個(gè)子信道引起的影響，同時(shí)可以消弱衰落信道引起的性能下降。
[0036]IFFT運(yùn)算處理模塊是0FDM的調(diào)制，用于計(jì)算輸入的快速反向傅立葉變換；0FDM的調(diào)制和解調(diào)可以通過IFFT和FFT運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，將FFT運(yùn)算處理模塊移植到硬件FPGA中去，通過在硬件FPGA芯片中，進(jìn)行FFT運(yùn)算處理并獲得頻點(diǎn)能量值，可以有效提高系統(tǒng)信號(hào)處理速度。
[0037]插入循環(huán)前綴模塊是用于消除多徑造成的符號(hào)間的干擾，0FMD符號(hào)需要在其保護(hù)間隔里面插入循環(huán)前綴信號(hào)，即將0FDM符號(hào)的后面幾位數(shù)據(jù)復(fù)制到前面來。
[0038]D/A模塊是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，進(jìn)行空中傳輸。
[0039]RF發(fā)射模塊是用于數(shù)據(jù)接收單元發(fā)送D/A模塊轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)。
[0040]本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)接收單元是由RF接收模塊、去循環(huán)前綴模塊、FFT運(yùn)算處理模塊、星座解映射模塊、解交織模塊和RS解碼模塊組成。RF接收模塊用于在接收端接收來自數(shù)據(jù)發(fā)送單元中RF發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)；A/D模塊是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，便于在系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)傳輸；去循環(huán)前綴模塊是數(shù)據(jù)發(fā)送單元中插入循環(huán)前綴模塊的反向操作，即將0FDM符號(hào)的由插入循環(huán)前綴模塊復(fù)制到前面幾位數(shù)據(jù)還原到后面來；FFT運(yùn)算處理模塊是快速成傅立葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，是數(shù)據(jù)發(fā)送單元中IFFT的逆變換，將FFT運(yùn)算處理模塊移植到硬件FPGA中去，通過在硬件FPGA芯片中，進(jìn)行FFT運(yùn)算處理并獲得頻點(diǎn)能量值，有效提高系統(tǒng)信號(hào)處理速度；星座解映射模塊是將數(shù)據(jù)發(fā)送單元的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解映射過程，將輸入比特流信號(hào)經(jīng)過并行信號(hào)轉(zhuǎn)換變?yōu)榇行盘?hào)；解交織模塊是將數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解交織處理，將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)還原到正確的位置；RS解碼模塊是對將RS編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行還原解碼處理。
[0041]在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過RS編碼模塊進(jìn)行編碼后，送達(dá)交織模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交織，數(shù)據(jù)交織之后送入IFFT運(yùn)算處理模塊進(jìn)行IFFT變換，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過IFFT變換結(jié)束之后進(jìn)入插入循環(huán)前綴模塊進(jìn)行插入循環(huán)前綴，再進(jìn)入D/A模塊進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，最后通過RF發(fā)射模塊向數(shù)據(jù)接收單元發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)接收單元是將接收的模擬信號(hào)經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換采樣之后得到的數(shù)據(jù)信號(hào)，然后數(shù)據(jù)信號(hào)逐個(gè)分解為單個(gè)幀數(shù)據(jù)信號(hào)，單個(gè)幀數(shù)據(jù)信號(hào)依次經(jīng)過去循環(huán)前綴模塊、FFT模塊、星座解映射模塊、解交織模塊和RS解碼模塊后得到原始數(shù)據(jù)。
[0042]本實(shí)施例中，交織模塊/解交織模塊采用128*4實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)模塊調(diào)用一個(gè)大小為512*4bit的Ram，IFFT/FFT采用512點(diǎn)快速傅里葉反變換，此設(shè)計(jì)中使用QUARTUS II自帶的IP核。
[0043]本實(shí)施例插入循環(huán)前綴模塊和去循環(huán)前綴模塊中，采用0FDM數(shù)據(jù)中的后128點(diǎn)前插到數(shù)據(jù)的前端作為循環(huán)前綴，模塊調(diào)用一個(gè)容量為512的Ram。
[0044]本實(shí)施例是為了提高污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的高效性，利用OFDM技術(shù)設(shè)計(jì)了一種污染源數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)，將無線數(shù)據(jù)信道分成若干個(gè)正交子信道，將高速污染源數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過在接收端采用濾波器或者相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾，從而提高了無線通信傳輸系統(tǒng)的高效性和抗干擾能力，增強(qiáng)了排污企業(yè)監(jiān)控污染源的準(zhǔn)確性。
[0045]以上所述，僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效方法的變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是采用0FDM技術(shù)設(shè)計(jì)，并使用FPGA硬件搭建；包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元和數(shù)據(jù)接收單元；所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元將數(shù)據(jù)信號(hào)通過無線信道發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單元； 所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元包括: RS編碼模塊；所述RS編碼模塊是一種信道編碼方式，用于對基帶信號(hào)進(jìn)行信道編碼，對信息碼元進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，消除信道中的噪聲對有用信號(hào)的干擾； 交織模塊；所述交織模塊是用于數(shù)據(jù)交織，在時(shí)域或者同時(shí)在時(shí)域、頻域上分布傳輸?shù)男畔⒈忍兀剐诺赖耐话l(fā)錯(cuò)誤在時(shí)間上得以擴(kuò)散，將造成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)耐话l(fā)性差錯(cuò)，進(jìn)行離散并糾正，改善移動(dòng)通信的傳輸特性； 星座映射模塊；所述星座映射模塊是對原碼流進(jìn)行Μ進(jìn)制數(shù)字調(diào)制，將不同用途的信息映射為不同的星座，將輸入比特流信號(hào)由串行信號(hào)經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換變?yōu)椴⑿行盘?hào)，用來降低符號(hào)速率，在有限帶寬的信道內(nèi)，傳輸更多的數(shù)據(jù)，提高信道頻帶利用率； IFFT運(yùn)算處理模塊；所述是IFFT運(yùn)算處理模塊是0FDM的調(diào)制，用于計(jì)算輸入的快速反向傅立葉變換； 插入循環(huán)前綴模塊；所述插入循環(huán)前綴模塊是用于消除多徑造成的符號(hào)間的干擾，0FMD符號(hào)需要在其保護(hù)間隔里面插入循環(huán)前綴信號(hào)，即將0FDM符號(hào)的后面幾位數(shù)據(jù)復(fù)制到前面來； D/A模塊；所述D/A模塊是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，進(jìn)行空中傳輸；RF發(fā)射模塊；所述RF發(fā)射模塊是用于數(shù)據(jù)接收單元發(fā)送D/A模塊轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)；所述數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過RS編碼模塊進(jìn)行編碼后，送達(dá)交織模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交織，數(shù)據(jù)交織之后送入IFFT運(yùn)算處理模塊進(jìn)行IFFT變換，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過IFFT變換結(jié)束之后進(jìn)入插入循環(huán)前綴模塊進(jìn)行插入循環(huán)前綴，再進(jìn)入D/A模塊進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，最后通過RF發(fā)射模塊向數(shù)據(jù)接收單元發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)； 所述數(shù)據(jù)接收單元包括: RF接收模塊；所述RF接收模塊用于在接收端接收來自數(shù)據(jù)發(fā)送單元中RF發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)； A/D模塊；所述A/D模塊是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，便于在系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)傳輸；去循環(huán)前綴模塊；所述去循環(huán)前綴模塊是數(shù)據(jù)發(fā)送單元中插入循環(huán)前綴模塊的反向操作，即將0FDM符號(hào)的由插入循環(huán)前綴模塊復(fù)制到前面幾位數(shù)據(jù)還原到后面來； FFT運(yùn)算處理模塊；所述FFT運(yùn)算處理模塊是快速成傅立葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，是數(shù)據(jù)發(fā)送單元中IFFT的逆變換，將FFT運(yùn)算處理模塊移植到硬件FPGA中去，通過在硬件FPGA芯片中，進(jìn)行FFT運(yùn)算處理并獲得頻點(diǎn)能量值，有效提高系統(tǒng)信號(hào)處理速度； 星座解映射模塊；所述星座解映射模塊是將數(shù)據(jù)發(fā)送單元的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解映射過程，將輸入比特流信號(hào)經(jīng)過并行信號(hào)轉(zhuǎn)換變?yōu)榇行盘?hào)； 解交織模塊；所述解交織模塊是將數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解交織處理，將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)還原到正確的位置； RS解碼模塊；所述RS解碼模塊是對將RS編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行還原解碼處理； 所述數(shù)據(jù)接收單元是將接收的模擬信號(hào)經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換采樣之后得到的數(shù)據(jù)信號(hào)，然后數(shù)據(jù)信號(hào)逐個(gè)分解為單個(gè)幀數(shù)據(jù)信號(hào)，單個(gè)幀數(shù)據(jù)信號(hào)依次經(jīng)過去循環(huán)前綴模塊、FFT模塊、星座解映射模塊、解交織模塊和RS解碼模塊后得到原始數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述無線信道是無線通信網(wǎng)或者WiFi。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:在RS編碼模塊和交織模塊之間設(shè)有RSbuffer模塊；所述RSbuffer模塊用于存取RS編碼模塊的數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述OFDM的帶寬為12.5MHz，數(shù)據(jù)的調(diào)制方式為OFDM和16DQPSK，載波數(shù)為512，數(shù)據(jù)幀的長度為1.953ms，子幀中包含640個(gè)符號(hào)，其中128個(gè)循環(huán)前綴和512個(gè)數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述RS編碼模塊的編碼方式為(128，96) — (255，223)的縮減形式。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于:所述交織模塊采用分組交織器，交織器點(diǎn)數(shù)為512，交織器主要由讀、寫地址序列發(fā)生器，雙端口 RAM以及讀寫使能控制幾部分組成；其中讀、寫地址序列發(fā)生器主要用來產(chǎn)生雙端口 RAM的讀寫控制信號(hào)，并決定讀、寫地址序列發(fā)生器何時(shí)啟動(dòng)工作。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于OFDM技術(shù)的高速無線污染源數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是采用OFDM技術(shù)設(shè)計(jì)，并使用FPGA硬件搭建；該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元和數(shù)據(jù)接收單元，數(shù)據(jù)發(fā)送單元將數(shù)據(jù)信號(hào)通過無線信道發(fā)送到數(shù)據(jù)接收單元；數(shù)據(jù)發(fā)送單元是由RS編碼模塊、交織模塊、星座映射模塊、IFFT運(yùn)算處理模塊、插入循環(huán)前綴模塊和RF發(fā)射模塊組成；數(shù)據(jù)接收單元是由RF接收模塊、去循環(huán)前綴模塊、FFT運(yùn)算處理模塊、星座解映射模塊、解交織模塊和RS解碼模塊組成。本實(shí)用新型的技術(shù)方案克服了傳統(tǒng)低速數(shù)據(jù)傳輸能力的不足的問題，能夠與無線通信網(wǎng)和WiFi進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、廣覆蓋的大數(shù)據(jù)傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，保證了傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，能夠可靠實(shí)時(shí)地監(jiān)控污染源。
【IPC分類】H04L27/26
【公開號(hào)】CN204967862
【申請?zhí)枴緾N201520726727
【發(fā)明人】胡浪濤
【申請人】安慶師范學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月18日