基于OFDM和以DSP实现的地下高速电缆传输的时域均衡研究精要.docx

基于OFDM和以DSP实现的地下高速电缆传输的时域均衡研究 摘要 为了的满足人们无线通信服务或者有线通信的要求，高速通信业务正在逐步增加，近年来正交频分复用（OFDM）由于它的高带宽效率以及抗干扰和抗多径能力的优势逐渐受到广泛的关注；除此之外，它的技术也提高了测井电缆的传输速率。这文章基于信道估计技术和时间 在地下电缆的OFDM系统的频域均衡传输，并进行信道估计仿真与时域均衡算法在MATLAB软件测试其实用性。这两种算法是移植到硬件DSP算法的实现途径采集数据的时域均衡。模拟结果表明：信道估计和时域均衡方法可以恢复失真的信号高精度原始信号。 关键词正交频分复用；时域均衡；通道估计；抗干扰 一、 简介 测井技术的快速发展要求更准确的数据收集和传输系统，传统传输带宽有限的地下电缆阻碍了发展地下成像技术，而OFDM技术的应用可以改善井下数据传输速率，OFDM技术，由于其抗多径衰落、频谱效率高和高速的数据传输的优点，能够分解高速串行数据到多个并行和窄带数据流，经调制后相互正交然后在子载波上传输。子信道重叠频谱使得有可能发送大量的有限频带内的数据。OFDM在井下数据传输系统中的应用对于测井技术有十分中的大意义。 本文着重解决由于7000m以内的地下电缆传输过程中的信道衰落，符号间干扰（ISI），噪声和其他干扰。如果没有补偿，接收到的信号将难以恢复。对于一个干扰信号的补偿措施，由于大多数收到数据通信系统中传输速率的限制，将引导前缀（CP）到每个OFDM符号前被传输。它有助于避免由于消耗占用宝贵带宽资源和降低传输速率的信道拖尾而引起的符号间干扰。另一个方法是给接收机配备均衡器，通过均衡器，循环前缀的长度可以大大减少，传输速率可以有效提高。 然而,许多均衡器要求实时计算，其重计算负担使这种方法不切实际。因此，有必要开发一种低复杂度和非实时计算的均衡器，作为一种方法来消除码间干扰，提高传输速率系统。 二、OFDM传输系统模型 如图1所示，基于OFDM的高速遥测系统由两部分组成：一个地下发射机和地面接收机。编码数据流映射到调制方式32psk（相移键控，然后通过傅立叶变换将时域信号转换成频域信号，并且最后最后，数据流是在OFDM的形式输出符号。因为这个过程是基于符号之间非干扰传输，所以在每个符号前面插入循环前缀，有效地抑制ISI（符号间干扰）。电缆通道的脉冲响应通常有一个长尾巴，电缆越长，越长 尾，因此，在本文中，时域均衡器被引入到接收器作为一种方式来控制信号迟延和电缆通道本身特性引起的拖尾。 接收到的信号将通过域间的均衡恢复到无码间干扰的时域信号。 然后其循环前缀将被转移到同步时机接收器的后面，进一步频域均衡 确保信号恢复32psk星座点。最后，数据流通过解映射、解码和去交织而输出。 图1. 基于OFDM的高速遥测系统示意图 二、 时域均衡的理论与算法 （1）.时域均衡的理论 均衡是指电缆信道引起的符号间干扰的校正或补偿。 本文提出的时域均衡一种离线算法，这种算法在发送之前数据发出单位脉冲作为训练序列。通过渠道，它会成为带有延迟和尾随冲动响应，这可以反映信道特性。从脉冲响应得到的时域均衡系数将被作为后续数据的滤波系数传输，在此期间，信道可以被视为在缓慢变化。 连接时域均衡器与信道会产生比单信号更短的联合信道的脉冲响应的尾随信号，然后用上面的滤波器系数过滤脉冲响应，我们将得到一组理想单脉冲信号 （2）.时域均衡算法 时域均衡器可以缩短通道畸变信号的尾随，然后时域均衡器系数（TEQ）可以根据接收到的信道脉冲响应而计算。TEQ所指的是一系列的时域均衡器的滤波系数。它显示为一个数组的长度，或滤波器系数的个数，可以根据渠道的特性而被设置。 发射机发送的时域信号序列方程（1） Xkm是指在符号M中的子载波K进行的子信号. 它是规范1／2N总发射功率的一种因素. 信道脉冲响应被假定为线性，用H（t）表示。通过对信号序列和信道脉冲响应做卷积计算得到接收的信号序列。接收信号可以用方程（2）表示。 公式（2）可以简化为公式（3），η（t）是附加的白带高斯噪声。 设置均衡器作为一系列确定的滤波器系数的TEQn。当采样信号Xn通过滤波系数被过滤时，结果几乎等同于原始发射序列。 从H的h0表示采样的信道冲激响应的第一峰值的位置（CIR）。β*{0…1…1}表示平衡的信道脉冲响应。εk是一个错误的序列，包括过滤的外部噪声和非理想信道均衡造成的噪声。它将被称为ε在下面的一部分的文件的观测误差[3]. 在方程（4），H矩阵是Toeplitz矩阵。在这矩阵，每个元素等于左上的元素.角，也就是说，对角线中的元素是相等的，平行于领导的线条中的元素也是如此.对角线的.此外，该矩阵中的元素是小对角线对称的.方程（5）可以用更紧凑的形式表达形式[3]。 在方程（5），该TEQn是一个数组，