2.2 Модель приемника

Для проверки алгоритмов частотной синхронизации был реализован SDR приемник стандарта 802.11а в графической среде GNU Radio-Companion. В модели приемника представлен физический уровень и элементы MAC уровня. Поточный граф приемника показан на рисунке 2.4 UHD USRP Source-первый блок в цепи поточного графа GNU Radio. Он отвечает за взаимодействие программной среды и драйвера подключаемого модуля USRP. Основные параметры UHD USRP Source -это центральная рабочая частота, частота дискретизации и коэффициент усиления. Относительно поточного графа, UHD USRP является источником комплексных отсчетов, которые поступают из подключаемого модуля USRP.

2.2.1 Временная синхронизация фрейма

Первый этап обработки принимаемого сигнала – это временная синхронизация фрейма. Следующие блоки входят в подсистему синхронизации фрейма:

Delay – блок задержки

Complex Conjugate – преобразует входящие в него комплексные отсчеты в комплексно-сопряженные.

Complex to Mag ^2 выходные отсчеты данного блока-модули входных комплексных отсчетов.

Multiply – блок перемножения (выходные отсчеты блока-результат перемножения отсчетов приходящих на его входы)

Divide -блок деления (выходные отсчеты блока-результат деления значений отсчетов входа in0 на значения отсчетов входа in1)

Moving Average-выполняет усреднение входящих отсчетов на временном интервале.

Рисунок 2.4 Поточный граф приемника в среде GNU Radio

В соответствии с алгоритмом временной синхронизации фрейма мы используем циклическое свойство автокорреляции короткой настроечной последовательности и вычисляем значения автокорреляционной функции суммированием по регулируемому окну результата перемножения потока входящих комплексных отсчетов и комплексно-сопряженных отсчетов .

Функции суммирования по окну выполняет блок Moving Average. Значение окна определяется параметром Length в настройках блока. Далее вычисляется коэффициенты автокорреляции :

где –среднее значение мощности

Получение производится нормализацией средним значением мощности автокорреляции .

Рисунок 2.5 Корреляция при обнаружении границ фрейма.

Во время приема фрейма, функция будет иметь отчетливое высокое плато значений автокорреляционных коэффициентов во время приема короткой настроечной последовательности. Приемник считает, что есть плато, если три последовательных семпла выше настраиваемого порога. Затем фиксированное число отсчетов каждого обнаруженного фрейма поступает в следующий блок. Расчет коэффициента автокорреляции в поточном графе разбит на восемь блоков, входящих в стандартную библиотеку GNU Radio. Все сложные блоки, которые используются в графе находятся в библиотеке VOLK. Блок OFDM Sync Short используется как клапан. На первый вход этого блока поступают задержанные отсчеты с USRP, на второй –нормированный коэффициент автокорреляции . При обнаружении плато коэффициентов автокорреляции фиксированное число отсчетов поступает в остальные блоки обработки сигнала. Противном случае входящие отсчеты дальше не проходят.