12、车载通信中 OFDM 系统设计方法比较及 FPGA 实现

车载通信中 OFDM 系统设计方法比较及 FPGA 实现

1. 引言

IEEE 802.11p 标准基于 IEEE 802.11a，被美国材料与试验协会（ASTM）认可，作为专用短程通信（DSRC）的物理层（PHY）和介质访问控制（MAC）层平台。它定义了车载环境无线接入的国际标准，适用于需要高数据传输速率且要最小化通信链路延迟的蜂窝通信场景，包括移动车辆之间以及车辆与路边单元在 5.9 GHz 许可 ITS 频段的数据交换。

正交频分复用（OFDM）是一种多载波传输方案，所有子载波相互正交。多载波传输的理念旨在高效利用可用频谱，OFDM 结合了配置和复用技术，实现了有效且可靠的数字数据传输。它是一种频分系统，大量子载波在传输信道中并行传输一小段信息，信息保持不变且实现了频谱经济，因为并行传输的子载波相邻排列。OFDM 基于信号的正交性，确保在子信道峰值点，相邻子信道为零，所有子载波频率必须是同一频率的整数倍才能保证正交性。

数字信号处理（DSP）是对数字格式信号进行处理，通过频繁采样电压电平并将特定时间段的电压电平转换为与电压相关的数字来创建信号的数字形式。

2. OFDM 数学模型

通过无线信道传输的整体 OFDM 信号，在符号周期 T 内由所有子载波组合的复包络表示，公式如下：
[
\sum_{n = -\infty}^{\infty} \tilde{s} n(t) = s(t)
]
其中，(\tilde{s}_n(t)) 是第 n 个 OFDM 符号。因此，一个 OFDM 符号可以表示为：
[
\tilde{s}_n(t) = \sum {i =