基于NI技術(shù)設計的OFDM發(fā)射接收系統
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對于單線(xiàn)程系統，一般分為數據的采集模塊、分析處理模塊、顯示存儲模塊。這三個(gè)模塊在時(shí)間上是順序執行的，即后一個(gè)模塊需等待前一個(gè)模塊數據的到來(lái)時(shí)才開(kāi)始工作。然而本系統對實(shí)時(shí)性要求比較高，比如在收端，USB聲卡的播放需要收端的音頻譯碼模塊在400ms內處理完一幀，才能及時(shí)提供給USB聲卡樣點(diǎn)連續地播放聲音，這就需要音頻譯碼模塊前的所有基帶處理部分需要在400ms內完成一個(gè)物理幀到音頻幀的解調。同樣在發(fā)端，USB聲卡每秒采集19200個(gè)樣點(diǎn)給音頻編碼模塊進(jìn)行編碼，每400ms輸出一音頻編碼幀，FEC、映射及OFDM成幀等模塊也必須在400ms內處理完成，否則會(huì )出現丟幀和覆蓋的現象?？梢钥隙?，用單線(xiàn)程這種順序化的執行方式效率很低，每個(gè)模塊都要等待前一個(gè)模塊的數據，對于實(shí)時(shí)性要求較高和復雜性較高的系統不適用。
本系統使用的是多線(xiàn)程技術(shù)，可以將處理模塊拆分成多個(gè)線(xiàn)程，使多個(gè)線(xiàn)程并行運行，只要保證每個(gè)線(xiàn)程的運行時(shí)間小于音頻處理模塊，系統就會(huì )正常工作。其中發(fā)端算法用3個(gè)線(xiàn)程完成音頻編碼，FEC、映射、OFDM成幀等處理，并將OFDM數據寫(xiě)到板卡RAM中。收端算法用6個(gè)線(xiàn)程完成從板卡RAM中讀取OFDM基帶數據、同步、均衡、FFT、解映射、解FEC等處理，最后由音頻譯碼模塊將音頻幀送給USB聲卡進(jìn)行播放。為了保證線(xiàn)程間數據傳遞有序進(jìn)行，CVI還提供了事件通知、安全隊列、線(xiàn)程優(yōu)先級等函數，保證線(xiàn)程間的同步和數據的傳遞。本系統使用的是全局BUFFER和安全隊列回調函數方式使兩個(gè)線(xiàn)程間獲得同步。即兩個(gè)線(xiàn)程間共享一個(gè)BUFFER和安全隊列，前一個(gè)線(xiàn)程將每次計算得到的數據寫(xiě)到BUFFER中，并產(chǎn)生一標志位FLAG，寫(xiě)入安全隊列，后一線(xiàn)程捕捉到安全隊列中的FLAG，判斷是否滿(mǎn)足回調函數的條件，滿(mǎn)足則啟動(dòng)該線(xiàn)程，并將BUFFER中的數據讀出，不滿(mǎn)足則繼續捕捉FLAG。通過(guò)對安全隊列中FLAG的讀寫(xiě)，控制線(xiàn)程啟動(dòng)的時(shí)間，使得兩線(xiàn)程對數據的讀寫(xiě)達到平衡。程序中控制流程如圖3所示。圖4為由PXI5671輸出到頻譜儀E4440A的OFDM頻譜。
圖3 線(xiàn)程控制流程圖
圖4 PXI5671輸出的OFDM頻譜
結論
本系統用LabWindows/CVI8.5軟件完成OFDM的數字基帶處理，在PXI硬件平臺上完成射頻信號的處理，有效地對OFDM系統進(jìn)行驗證。而搭建FPGA PCB平臺完成OFDM Demo樣機，首先在芯片的選型、制板上就需要大量的時(shí)間和人員，且具有一定的風(fēng)險性;其次在軟件代碼開(kāi)發(fā)方面，需要花大量的時(shí)間對FPGA代碼進(jìn)行仿真測試和集成，而且改動(dòng)起來(lái)靈活性差。然而基于NI技術(shù)的OFDM系統的開(kāi)發(fā)，由于在軟件上仿真代碼的可移植性，和上變頻等硬件平臺的實(shí)用性，減少了OFDM系統的開(kāi)發(fā)周期，節約了開(kāi)發(fā)成本和人員。
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