＝０，１，…，Ｎ一１。 Ｎ－Ｉ ｆ 当ｔ∈［０， ］时 ， ｓ ＝ ＝ ｓ ｇｋ（ ｌ ０ 当ｚ Ｉｏ］时 从该式可以看出，它是一个严格的离散反傅里 叶变换（ＩＤＦＴ）的表达式。ＩＤＦＴ可以采用快速反傅 里叶变换（Ｉ ）来实现。 移动通信中，由于信道多径效应而引起接收中 脉冲宽度展宽的现象，称为时延扩展。时延扩展会 造成符号问干扰（ＩｓＩ），发生频率选择性衰落。为了 避免符号问干扰（ＩＳＩ），通常要引入保护间隔 ，通 发送信号ｓ（ｔ）经过信道传输后，到达接收端的 信号用ｒ（ｔ）表示，其采样后的信号为ｒ （ ）。与发送 常Ｒ的选取应大于无线信道中最大多径的时延扩 展，这样可以保证前后码元之间不会产生干扰。而 且，一般都采用循环前缀作为保护间隔，从而可以避 端类似，接收信号可以通过离散傅里叶变换（Ｄｒｒ） 或快速傅里叶变换（ＦＦｒ）来恢复，即： 免由多径带来的信道间干扰（ＩＣＩ）。 假定各子载波上的调制符号可以用 兄， ＝— ∑ｒｎ，ｉｅ 删 ２ ＯＦＤＭ系统的实现模型 利用离散反傅里叶变换（ＩＤＦｒ）或快速反傅里叶 变换（ＩＦｆＴｒ）实现的ＯＦＤＭ系统如图１所示。输入已 ． 来表示， 表示ＯＦＤＭ符号区问的编号， 表示第后个子载波，则 第 个ＯＦＤＭ符号区间内的信号可以表示为： １ Ⅳ一１ ｓ （￡）＝ ∑Ｖ Ｖ ＝０ ｋｇ （￡一凡 ） 经过调制（符号匹配）的复信号经过串／并变换后，进 行ＩＤＦｒ或ＩＦｆＴｒ和并／串变换，然后插入保护间隔， 再经过数／模变换后形成ＯＦＤＭ调制后的信号ｓ（ｔ）。 该信号经过信道后，接收到的信号ｒ（ｔ）经过模／数 变换，去掉保护间隔以恢复子载波之间的正交性，再 经过串／并变换和ＤＫＦ或ＦＦＴ后，恢复出ＯＦＤＭ的调 在实际运用中，符号的产生和解调是采用数字 信号处理的方法来实现的，此时要对信号进行抽样， 形成离散时问信号。由于ＯＦＤＭ的带宽为Ｂ：Ⅳ· △：厂，信号必须以Ａｔ：Ｉ／Ｂ：１／（Ｎ·△厂）的时间间隔 进行采样。采样后的信号用 …表示，ｉ＝０，１，…， Ｎ一１，则有： ＯＦＩ）Ｍ￣｛调 制信号，再经过并／串变换后还原出输入的符号 ］。 ｛Ｓｎ） 串／ ｌ 插入 ｓｎ（保护 ｔ） 数／模Ｉ ｓ（ｔ） ＩＦＦＴ 变换Ｊ ｌ—二一ｌ…、 ０ＦＤＭ解调 间隔 变换『 Ｊ 多径 传播 一 Ｒｎ｝ｆｌ 并变／换中ｌ二【 一； ＤＦＴ匡 从ＯＦＤＭ系统的基本结构可看出，一对离散傅 里叶变换是它的核心，它使各子载波相互正交。设 ＯＦＤＭ信号发射周期为［０，Ｔ］，在这个周期内并行 ｒｎ（ｔ）｝ ｌ横／换ｌ数ＩＪ 一 （ｔ）上一’ ３ ０ＦＤＭ系统的保护间隔（ＧＩ）和循环 前缀（ＣＰ） ３．１保护间隔 图１ ＯＦＤＭ系统的实现框图 传输的Ⅳ个符号为（ｃ伽，Ｃ 。，…，ｃ 。），其中ｃ 为一般复数，并对应调制星座图中的某一矢量。比 如ｃ伽＝ａ（０）＋． 采用ＯＦＤＭ技术的主要原因之一就是它可以有 效对抗多径扩展，通过将输入的数据流并行分配到 Ⅳ个并行的子信道上，使每个ＯＦＤＭ的符号周期扩 大为原始数据的Ⅳ倍，使得时延扩展与符号周期的 ｂ（０），ａ（０）和ｂ（０）分别为所要 传输的并行信号，若将其合为一个复数信号，很多 个这样的复数信号采用快速傅里叶变换，同时也实 现对正交载波的调制，这就大大加快了信号的处理 凋制速度（在接收端解调也同样）。由于实际发送的 是复数的实部，因此在ＩＦ 的算法巾会将处理后 比值也降低Ⅳ倍。在实际的ＯＦＤＭ系统中，当调制 信号通过无线信道到达接收端时，信道多径效应带 来的码间干扰，会使子载波之间不再保持良好的正 交性。为了保持子载波之间的正交性，在发送之前 就要在每个ＯＦＤＭ符号之间插入保护间隔，该保护 的信号都映射为实数，然后经过射频调制发出。 １ Ｓ６— 维普资讯 http://www.cqvip.com
问隔的长度ＴＧ一般要大于无线信道的最大时延扩 展，才会使一个符号的多径分量不会对下一个符号 造成干扰，从而有效消除码间干扰（ＩｓＩ）。如果在这 段保护间隔内，不插入任何信号，仅把它作为一段空 闲的传输时段，那么由于多径传播的影响，就会产生 子信道问的干扰（ＩＣＩ），这样还是会破坏子载波之间 的正交性，使得各子载波之间产生干扰。 ３．２循环前缀 为了消除多径传播造成的ＩＣＩ，一种有效的方法 是将原来宽度为Ｔ的ＯＦＤＭ符号进行周期扩展，用 扩展信号来填充保护间隔，经扩充的保护间隔内的 信号称为循环前缀，循环前缀中的信号与ＯＦＤＭ符 号尾部宽度为 的部分相同。在实际的系统中，在 接收端，首先要将接收符号开始的宽度为ｋ的部分 丢弃，即去除ＯＦＤＭ符号在送入信道传输之前加入 的循环前缀，然后将剩余的宽度为Ｔ的部分进行傅 里叶变换后再进行解调。在ＯＦＤＭ符号内加入循环 前缀可以保证在一个肿周期内，ＯＦＤＭ符号的时 延副本包含的波形周期个数是整数，这样时延小于 保护间隔 的时延信号就不会在解调过程中产生 ＩＣＩ。一旦多径时延超过了保护间隔，子载波之间的 正交性还是会遭破坏，就会产生ＩＣＩ。在一个ＯＦＤＭ 符号中，循环前缀部分携带任何信息，它和信息一起 传送会带来功率和信息速率的损失，但是由于保护 间隔的插入可以消除多径传播引起的ＩＣＩ影响，能 更好地体现多载波传输的优越性，因此上述的损失 是值得的。 ４ ０ＦＤＭ的仿真实现与分析 根据ＯＦＤＭ的基本原理，利用ＭＡＴＬＡＢ编写 ＯＦＤＭ系统仿真的程序，通过分步执行，能够比较清 楚地了解ＯＦＤＭ实现的整个过程，熟悉每一步变化 的数据特征。对掌握ＯＦＤＭ的原理和熟悉ＭＡＴＬ４Ｂ 仿真都是非常重要的，仿真的最后给出了该ＯＦＤＭ 系统仿真的误码率。其中ｑｐｓｋｍｏｄ．Ｉｎ为ＱＰＳＫ调制 的函数；ｑｐｓｋｄｅｍｏｄ。Ｉｎ为ＱＰＳＫ解调的函数；ｃｏｍｂ．Ｉｌｌ 为产生加性高斯白噪声的函数；ｇｉｉｎｓ．ｉｎ为往信号中 插入保护间隔的函数；ｇｉｒｅｍ．ｍ为从接收信号中去除 保护间隔的函数。这部分函数分别由相应的予程序 实现，文中没有给出源代码。 ％ｏｆ＆ｎ．１３３ ％实现０ＦＤＭ传输的仿真程序 ｐａｒａ：１２８； ％并行子信道的个数 ｆｆｔｌｅｎ＝１２８： ％ＦＦｒ的长度 ｎ ：１２８； ％载波的个数 ｎｄ＝６； ％循环一次ＯＦＤＭ的符号个数 ｎｄ：２； ％采用ＱＰＳＫ调制 ｓｒ＝２５００００； ％符号速率 ｂｒ＝ｓｒ．＊ｍｌ； ％每个载波的比特速率 ｇｉｌｅｎ＝３２； ％保护间隔的长度 ｅｂｎ０＝３； ％（Ｅｂ／Ｎ０ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏｎ ｐｅｒ ｂｉｔ，ＳＮＲ—Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ） ％发射部分 ％产生数据ｓｅｌｄａｔａ：ｒｏｕｎｄ（ｒａｎｄ（１，ｐａｒａ＊ｎｄ＊ ｍ１））； ％串并转换ｐａｒａｄａｔａ：ｒｅｓｈａｐｅ（ｓｅｌｄａｔａ，ｐａｒａ，ｎｄ ＊ｍ１）； ％ＱＰＳＫ调制 ［ｉｃｈ，ｑｃｈ］＝ｑｐｓｋｍｏｄ（ｐａｒａｄａｔａ，ｐａｒａ，ｎｄ，ｍ１）； ｋｍｏｄ＝１／ｓｑａ（２）； ｉｃｈｌ：ｉｃｈ．＊ｋｍｏｄ： ｑｃｈｌ ｑｃｈ．＊ｋｍｏｄ； ％ＩＦＦｒｒ（离散傅里叶反变换） Ｘ＝ｉｃｈ１＋ｑｃｈ１．＊ｉ： ｙ＝ｉｆｔ（ｘ）； ｉｃｈ２：ｒｅａｌ（Ｙ）； ｑｃｈ２：ｉｍａｇ（Ｙ）； ％插入保护间隔 ［ｉｃｈ３，ｑｃｈ３］＝ｇｉｉｎｓ（ｉｃｈ２，ｑｃｈ２，ｆｆｔｌｅｎ，ｇｉｌｅｎ，ｎｄ）； ｆｆｔｌｅｎ２＝ｆｆｔｌｅｎ＋ｇｉｌｅｎ； ％衰减计算 ｓｐｏｗ：ｓｕｍ（ｉｃｈ３．＾２＋ｑｃｈ３．＾２）／ｉｒｄ．／ｐａｒａ； ａｔｔｎ：０．５ ｓｐｏｗ ｓｒ／ｂｒ＊１０． （一ｅｂｎ０／１０）； ａｔｔｎ＝ｓｑｒｔ（ａｔｔｎ）； ％高斯白信道 ［ｉｃＭ，ｑｃｈ４］＝ｃｏｍｂ（ｉｃｈ３，ｑｃｈ３，ａｔｔｎ）； ％接收部分 ％去除保护间隔 ［ｉｃｈ５，ｑｃｈ５］＝ｇｉｒｅｍ（ｉｃｈ４，ｑｃｈ４，ｆｆｔｌｅｎ２，ｇｉｌｅｎ， ｎｄ）： ％ＦＦｒ（离散傅里叶变换） ｒｘ：ｉｃｈ５＋ｑｃｈ５．＊ｉ： ＝ｆｉｔ（ｉｘ）； ｉｅｈ６＝ｒｅａｌ（ｒｙ）； ｑｃｈ６＝ｉｍａｇ（ｒｙ）； ％ＱＰＳＫ解调 ｉｃｈ７＝ｉｃｈ６．／ｋｍｏｄ； ｑｃｈ７＝ｑｃｈ６．／ｋｍｏｄ； （下转第１６０页） 一ｌ５７— 维普资讯 http://www.cqvip.com ＧＰＲＳ模块登陆网络后，自动连接至远程监测中心， ３．２主站软件设计 向其报告ＩＰ地址，并保持和维护数据链路的正常连 接。如果监测链路的连接状态发生异常，ＧＰＲＳ模块 自动重新建立链路，数据中心和ＧＰＲＳ模块之间就 本系统监控计量主站采用ＶＣ进行开发。主站 与远程终端的数据传输，采用Ｗｉｎｓｏｃｋ控件来实现， 它的计算机必须配有网卡。在拥有相应权限的用户 正确登录以后，监控中心主站启动Ｓｏｃｋｅｔ监听，等待 远程终端的连接。当中心收到连接请求后，建立 可以通过协议进行双向通信，实现数据传输。 ３ 系统软件设计 ３．１终端软件设计 ＧＰＲＳ通信链路，这样就可以在监控中心和远程终端 之间相互传输数据。而原来负责监听的Ｓｏｃｋｅｔ仍继 续进行监听。体需求进行转发即可，不需进行解包 处理。 微控制器选用Ｗ７７Ｅ５８单片机。Ｗ７７Ｅ５８是 Ｗｉｎｂｏｎｄ公司的新型单片机，内含２个增强型串口 ３２ ｋＢ大容量闪速存储器。指令集与５１系列单片机 完全兼容，非常适合在智能化监控系统中使用。在 系统功能比较复杂的情况下，控制ＧＲ４７模块的微 控制器可以选用ＡＲＭ９嵌入式处理器单元。 Ｗ７７Ｅ５８单片机的ＵＡＲＴ０与ＧＲ４７模块的ＵＡＲＴＡ连 接以控制ＧＲ４７模块，ＵＡＲＴＩ通过ＲＳ４８５接口芯片 与多功能电能表进行通信。终端软件部分主要由电 能表数据采集和控制数据网络传输两个模块组成， 程序通过Ｋｅｉｌ Ｃ语言实现。 其主要过程是：先初始化单片机，再启动ＧＰＲＳ， 接着测试ＧＰＲＳ运行是否正常。如果非正常则停止 ＧＰＲＳ后重新启动，再判断，直到ＧＰＲＳ正常运行再 对ＧＰＲＳ进行初始化。然后根据各个指拨开关所连 接的Ｉ／Ｏ口状态设置单片机串口１和ＧＰＲＳ串口的 ４ 结束语 总之，基于ＧＰＲＳ通信的电能计量系统有以下 特点：系统数据及时、准确、完整，系统运行安全可 靠，并且在数据采集与传输、应用功能、数据保存和 利用方面具有很大的灵活性。系统是开放的结构体 系，不仅能满足当前的需要，而且还满足将来能容易 地扩展其功能和规模的需要。系统集现代计算机技 术、测控技术、网络技术、通信技术于一体，建立了用 电管理的数据平台，为提高经济效益和管理水平提 供辅助决策手段和技术支持。 参考文献： ［１］龚建伟，熊光叫．Ｖｉｓｕ＇Ａ Ｃ＋＋／ＴｕｒｂｏＣ串ＦＩ通信编程实践［Ｍ］．北 京：电子工－业。ｉＢｉ版社，２００４． 通信速率，以及单片机串口０与复用器之间的通信 速率。设置好波特率之后，单片机控制ＧＰＲＳ进行 激活、连接服务器、建立ＧＰＲＳ数据通信链路。在数 据链路建立后，就可以相互传输数据了。单片机首 先开始等待中断事件的到来，定时查询开箱动作并 ［２］崔秀玉，王志勇，王成祥．ＧＰＲＳ技术在电力系统通信中的应用 ［Ｊ］．电力系统通信，２００４，２５（８）：３—４． ［３］黄汉奇，周毅波，侯玉成，等．基于ＧＰＲＳ通信的线损管理及在 线电能监测系统应用［Ｊ］．广西电力，２ＯＯ６． ［４］刘和平，等．ＰＩＣ１６Ｆ８７Ｘ单片机应用软件与接口技术——Ｃ语言 及其应用［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２． 责任编辑：肖滨 根据相应的事件做相应的处理。 （上接第１５７贝） ［ｄｅｍｏｄａｔａ］＝ｑｐｓｋｄｅｍｏｄ（ｉｃｈ７，ｑｅｈ７，ｐａｒａ，ｎｄ，ｍ１）； ％并串变换 ｄｅｍｏｄａｔａ１＝ｒｅｓｈａｐｅ（ｄｅｍｏｄａｔａ，１，ｐａｒａ＊ｎｄ＊ｍ１）； 调制技术，它具有频带利用率高和抗多径干扰能力 强等优点，因而适合于高速率的无线通信系统。本 文在ＯＦＤＭ仿真模型的基础上用ＭＡ１ｆＩＡＢ语言编写 出０ＦＤＭ发送、信道及接收整个系统，并对０ＦＤＭ的 传输性能进行了仿真模拟。 参考文献： ［１］ 吕爱琴，田玉敏，朱明华．肇于ＭＡＴＬ－￣Ｂ的Ｏｌ＂’ＤＭ系统仿真及性 能分］Ｏｒ［Ｊ］．汁算机仿真，２００５，２２（１０）：１６５—１６８． ［２］郭梯云，邬【日扬，李建尔．移动通信［Ｍ］．西安：西安电子科技大 学出版礼，２００５：７７—８０． ％比特误码率（ＢＥＲ） ｂｉｔｅｌＴｏｒｓ＝ｆｉｎｄ（ｓｅｌｄａｔａ～＝ｄｅｍｃ￣ｌａｔａ１）； ｅｒｒｏｒｂｉｔｃｏｕｎｔ＝ｓｉｚｅ（ｂｉｔ～ｅｒｒｏｒｓ，２）； ｒａｔｅ＝ｂｉｔｔｏｔａｌｂｉｔｂｉｔｓ＝ｓｉｚｅ（ｄｅｌｎｏｄａｔａＩ，２）； ｅｒｒｏｒｅｌＴｏｒｃｏｕｎｔ／ｔｏｔａｌｂｉｔｓ； —ｆｐｒｉｎｔｆ（ ％ｆ＼ｎ ，ｂｉｔ—ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ） ％ｅｎｄ ｏｆ ｆｉｌｅ ［３］张华，侯舂萍．运用仿真进行ＯＨ）Ｍ性能的研究［Ｊ］．天津工业 大学学报，２００２．２１（１）：２５—３１． 程序运行结果，输出误码率为： ＞＞０．０３７ｌ０９ ［４］孙小东，于全，，】 红星．ＯＦ１）Ｍ技术及系统仿真设计［Ｊ］．系统『方 真学报，２００４，１６（３）：４９９—５０３． ５ 结束语 正交频分复用（ＯＦＤＭ）是…一种多载波宽带数字 ［５］佟学偷，罗涛 ＯＦＤＭ移功通信技术原理 噍用［Ｍ］．北京：人民 邮电出版社，２００３：２０—５０． 责任编辑：么丽苹 ｌ６０一
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