無線通訊OFDM調制的實現

如前面所討論，如果FFT為了資源共享采用不同速率的時鐘，則需要pre-FFT數據緩沖器。在接收通道上，每當輸入數據開始寫入單緩沖器時，循環前綴移除模塊開始記數。當整個數據包都被寫入這個單緩沖器時，記數值開始從0地址被讀出。

　　對于固定的FFT size，由于讀時鐘頻率并不比寫時鐘慢，用一個單緩沖器就夠了。但如果FFT size是變化的，一個單緩沖器恐怕就不夠了。舉個特殊的例子，假設兩個時鐘工作在同一頻率。在這種情況下，當新的數據被寫入內存，上一個數據包中的數據會從同一個存儲地址被讀出。如果上一個數據包的FFT/IFFT size更大，那么當前包的寫操作會早在上一個數據包讀操作完成前結束。這樣的話，為了阻止寫入過多的數據，就必須延遲上行數據流模塊的運行直到上一個大數據包的讀操作完成。

　　所幸的是，這種背壓只會在FFT size由大變小時才會被施加。在實際的系統中，FFT size不太可能頻繁的改變。如果它只在幀邊界改變，由于幀符號之間是靜止區，就永遠不會施加背壓。此外，為了避免使用背壓，讀信號和FFT核可以采用更高速率的時鐘，這樣讀操作會在寫操作之前完成。所需的時鐘頻率取決于最壞情況下FFT size的變化比。舉個極端的例子，如果FFT size從2048減到128，那么讀時鐘的頻率至少需要比寫時鐘快16倍。

　　在發射數據通道上，CP移除子模快只是將輸入數據按次序寫入單緩沖器。同樣的數據以不同的速率被讀出。圖9講述了pre-FFT的數據操作。在接收通道上，數據通過天線進入OFDM解調器，其后通常還接有IF調制解調器。這樣，接收模式下的pre-FFT模塊不會再對上行數據流模塊施加背壓。對于TDD操作，在pre-FFT數據緩沖時，可以復用post-FFT雙端口RAM實現位反轉，因為這些操作在時間上是錯開的。

圖9：循環前綴移除操作前后的數據包比較。

時鐘方案：該設計中采用兩個時鐘域，clk_f和clk_s。FFT核運行在快時鐘clk_f上。當時鐘clk_f比clk_s快時，兩個時鐘域將會存在異步。握手信號將會被插入來同步域間的控制信號。盡管在實際系統中時鐘clk_f的頻率通常為clk_s頻率的幾個整數倍，但在這個設計中，兩者頻率也可以相同。這里，兩個時鐘必須同步。由于單緩沖器存儲深度的限制，如果兩個時鐘同步而只是速率不同，就必須去掉解調器中的時鐘同步模塊。不過在實際系統中不需要考慮這一點，因為如果FFT核沒有被復用就沒必要使用pre-FFT緩沖器了。

　　接口和I/O端口：該設計實例使用了數據傳輸控制的Avalon Streaming協議。為了支持大小可變的FFT size、循環前綴，以及FFT方向運行時間(run time)的變化，必須對這些run time信號進行緩沖并把它們與輸出數據數據包開始(SOP)信號對齊。　　　　

　　該實例中也通過Avalon Stream信號sink_ready(輸入準備好信號)和source_ready(輸出準備好信號)來支持背壓。循環前綴插入模塊中輸入準備好延遲選0和輸出準備好延遲選44。循環前綴移除模塊的輸入準備好延遲選0。不過，因為輸出數據取自存儲器，后面的緩沖器讀取子模塊的輸出準備好延遲選2。由于FFT核為延遲0，為了實現與FFT核的連接，需要在在緩沖讀模塊與FFT核之間插入一個延遲適配器。延遲適配器用延遲2接收輸入數據，然后用延遲0輸出數據。適配器也支持背壓并把可重配置的循環前綴的大小和FFT的方向信號與輸出數據包對齊。

　　調制解調的輸入輸出信號是有符號的定點格式但位寬度是可配置的。在可變流模式中，IFFT核的輸出數據具有基于最大IFFT size的滿分辨率。如果必要，可以在循環前綴插入模塊中切斷數據序列，也可以設置位寬參數。圖10所示為OFDM調制解調模塊的I/O端口。

圖10：OFDM調制解調模塊的I/O接口。