用NI技术设计的OFDM发射接收系统

对于单线程系统，一般分为数据的采集模块、分析处理模块、显示存储模块。这三个模块在时间上是顺序执行的，即后一个模块需等待前一个模块数据的到来时才开始工作。然而本系统对实时性要求比较高，比如在收端，USB声卡的播放需要收端的音频译码模块在400ms内处理完一帧，才能及时提供给USB声卡样点连续地播放声音，这就需要音频译码模块前的所有基带处理部分需要在400ms内完成一个物理帧到音频帧的解调。同样在发端，USB声卡每秒采集19200个样点给音频编码模块进行编码，每400ms输出一音频编码帧，FEC、映射及OFDM成帧等模块也必须在400ms内处理完成，否则会出现丢帧和覆盖的现象。可以肯定，用单线程这种顺序化的执行方式效率很低，每个模块都要等待前一个模块的数据，对于实时性要求较高和复杂性较高的系统不适用。

本系统使用的是多线程技术，可以将处理模块拆分成多个线程，使多个线程并行运行，只要保证每个线程的运行时间小于音频处理模块，系统就会正常工作。其中发端算法用3个线程完成音频编码，FEC、映射、OFDM成帧等处理，并将OFDM数据写到板卡RAM中。收端算法用6个线程完成从板卡RAM中读取OFDM基带数据、同步、均衡、FFT、解映射、解FEC等处理，最后由音频译码模块将音频帧送给USB声卡进行播放。为了保证线程间数据传递有序进行，CVI还提供了事件通知、安全队列、线程优先级等函数，保证线程间的同步和数据的传递。本系统使用的是全局BUFFER和安全队列回调函数方式使两个线程间获得同步。即两个线程间共享一个BUFFER和安全队列，前一个线程将每次计算得到的数据写到BUFFER中，并产生一标志位FLAG，写入安全队列，后一线程捕捉到安全队列中的FLAG，判断是否满足回调函数的条件，满足则启动该线程，并将BUFFER中的数据读出，不满足则继续捕捉FLAG。通过对安全队列中FLAG的读写，控制线程启动的时间，使得两线程对数据的读写达到平衡。程序中控制流程如图3所示。图4为由PXI5671输出到频谱仪E4440A的OFDM频谱。

图3 线程控制流程图

图4 PXI5671输出的OFDM频谱

结论

本系统用LabWindows/CVI8.5软件完成OFDM的数字基带处理，在PXI硬件平台上完成射频信号的处理，有效地对OFDM系统进行验证。而搭建FPGA PCB平台完成OFDM Demo样机，首先在芯片的选型、制板上就需要大量的时间和人员，且具有一定的风险性;其次在软件代码开发方面，需要花大量的时间对FPGA代码进行仿真测试和集成，而且改动起来灵活性差。然而基于NI技术的OFDM系统的开发，由于在软件上仿真代码的可移植性，和上变频等硬件平台的实用性，减少了OFDM系统的开发周期，节约了开发成本和人员。